静态秤校验方法的改进

摘要：静态秤是我们生活、工作中常用必备之物，本文主要分析工业中的静态秤的校验。在高炉炼铁、喷煤、烧结、水泥、高速收费站等各种生产线上，需要进行各种物料的进行称量、配比、计量收费以满足工艺生产的要求。

关键词：皮带秤；精度；校验；方法

1 组成  

通常作法是，对需要被称重的物料设置称量斗，在称量斗上设置传感器（压式或拉式的）、接线盒、显示控制仪，三者之间形成信号通路，来进行称重、控制；传感器位于现场，随设备一起振动，则其收到的干扰最大。为了精确控制，各秤的精度及线性度很重要；由于现场环境比较恶劣，存在各种干扰，导致检测数据不准或不稳，则需要对各在线称重仪表（即称重传感器）进行在线校验，以满足生产要求。

2 校验原理  

根据其组成看，校秤主要校现场传感器。用某标准设备（力）在被校现场传感器上进行校验，通过标准设备上实施（力W）的数据，被校皮带秤检测的数据，形成不同的重量W曲线。二者进行比较、修正，然后修改被校现场传感器的零点、斜率等。需要的外部因素为：标准物、外力。

3 目前的校验方法  

3.1 砝码法

其标准物为砝码，外力通过人来搬动实施。校验时，首先对显示控制仪清零，然后在称量斗上一个一个地增加砝码，显示控制仪或PLC记录其数据，形成曲线。其优点是砝码为标准产品、准确，但也需要定期标定。缺点是砝码实打实的灌铅金属、价钱高，需要量大，人工多费用大、劳动强度大、效率低；而称量斗可能布置在高空、地下、管廊等处，环境恶劣不易多人操作；其力不是连续的，不能连续校验；多人共同去现场校验也存在空间狭小、安全隐患等不利因素。

3.2 液压法

标准物配置：液压泵、液压管路、溢流阀、校验仪（含标准传感器），外力是电。

条件是需要在每个现场传感器四周设置一个龙门架，现场传感器与标准传感器上下串联。其工作原理是液压泵的输出力F1为定值，通过溢流阀卸掉一部分力F2，剩余的力F3直接作用于龙门架上，反作用于现场传感器上，始终应满足F1=F2+F3。通过不断改变F2，记录校验仪数据，显示控制仪或PLC记录其数据，形成曲线。二者进行对比完成校验工作。

优点是搬运工作量较小、用人较少、校验相对准确；缺点是每次要敷液压管路，耗电量大，在校验过程中，需要不断调整F2（易降不易增），以满足F3，校验仪为单显；最大缺点是溢流阀密封不严，极易漏油，受溢流阀的密封性的影响，压力F3不宜保持住，特别是在泄压时F3更不稳，对检测精度影响，F3变化反复冲击高精度传感器，对其稳定度也不好；需要人工计算总力，费用较高。

3.3 千斤顶法

标准物配置：千斤顶、标准传感器、二次仪表，外力是人。

条件是需要在每个现场传感器四周设置一个倒“L”型支架（它将标准传感器压在料仓上方），现场传感器与标准传感器上下串联。其工作原理是通过千斤顶给力，将力作用于称量斗上再传到至现场传感器上，通过二次仪表记录的数据（每次进行加法计算）与显示控制仪或PLC记录其数据、形成曲线。二者进行对比完成校验工作。

优点是用人较少（一般四到五个）、设备轻便、简洁、携带方便，特别适用于单点的校验，校验相对准确。由于其力直接作用于称量斗，没有借助其他物体保持力，则松动手摇力则力消失，因此仅能单项（增力）校验，无法反向（下降减力）校验，也无法检验回差，存在缺陷。

4 液压在线式

标准物配置：液压系统1套、标准传感器（数量同现场传感器）、接线盒（数量同现场传感器）、PLC系统（显示），外力是电。现场至少1人，操作室1人，则最少须2人以上。

 条件是需要在每个现场传感器的旁边设置一个标准传感器，再设置液压缸与液压系统相连接，现场传感器与标准传感器形成并联方式。原理是工作状态下称量斗压在现场传感器上，显示一数值A；校验时开启液压系统（由控制系统如PLC控制），将称量斗顶起，脱离现场传感器，将称量斗压在标准传感器上，显示数值B（事先去掉皮重）；PLC进行A、B值比对校验。特别适合于单点、点对点的校验。

 优点是可以随时校验称量斗内的料，精度较高，需人少。缺点是由于现场传感器与标准传感器在校验时不能同时受力，则该方法属于单点校验，是通过料的二次称重比较来校验的；在同一时间无法进行全量程校验。如果要进行全量程校验，则需多次加减料、启动振动筛、停机、称重、启动液压系统校验等，且开机、停机频繁动作，浪费电力；增量、减量校验的理论值（A）不好对应找准，皮重也存在变化的可能，留下存在误差的可能性。属于在线式的且一次性投资也巨大。如果应用，适合于新建工程；对于原有系统改造，工程量、投资量就太大了。在线式又不能移动服务于其他系统，性价比低。

5 方法的改进

由于上述方法存在缺陷，通过专利系统，检索到一种新的设备，利用它对现有方法进行改进。

标准物配置：调节底座、便携式校验仪（含标准传感器）；外力是人。

条件是需要在每个现场传感器四周设置一个龙门架，现场传感器与标准传感器上下串联（同液压法）。

其特点是校验仪本身包含了标准传感器、给力设施、显示部分，做到了一体化，还具有通讯计算功能，用通讯线将各仪器连接，自动进行加法计算。显示面板即可显示校验仪本身的力，又可计算总力，不用人工计算了。给力设施有粗调给力、细调给力，可精确给力，且具有逆止功能，力通过人用手摇动给力，无须其他外力。带有调节底座，防止了龙门架过高，校验时须加垫物。

校验时，首先对将调节底座安防在现场传感器牛耳（龙门架内）上，将校验仪放在调节底座上，用把手旋转校验仪的给力设施，直至显示某值（大于零的值），表示龙门架、校验仪、现场传感器紧密结合了，然后显示控制仪、本校验仪同时清零—同“零点”（若称量斗内有物料，如200kg，则可将本校验仪的零点也调成200kg）。其工作原理是通过给力旋钮手摇给力于其内部的机械机构，将力传导给标准传感器，直接作用于现场支架，反作用于现场传感器，二者同时承受同一个力；现场校验仪和显示控制仪、PLC同时显示所给的力值（总力）,通过不断加减力，记录其数据、形成曲线。在每一个校验点处均可保持住目前所施加的力，则可正反方向校验，能校出线性度和重复性误差。

该仪器具有RS-485通讯接口，三台仪器通讯连接，每一台均可显示三台仪器的给力总和（总力）。

如生产中，觉得某称量斗称量不准，又不是检修期，则在不生产间隙，携带该仪器即可去现场校验之。

在校验过程中，由于有总力窗口，则无需计算人员，仅报数与操作室人员即可；也可现场一个人操作给力、报数。

  每个仪器约16kg，其需要人力少，搬运、调试时间短，校验相对准确；缺点是该套仪器是人工给力，对于大型称量斗不能校验到满量程，但由于传感器的线性度很好，只要校出零点几线性度（正反的）即可满足要求。

注：该装置由济南君阳自动化科技有限公司拥有的专利（ZL201320180431.1）技术生产。

6 结束语

由于现场秤属于工艺控制秤，不需要特别标定（校验仪在企业的实验室用砝码标定或科学院鉴定即可），可根据控制的要求，选择不同高精度标准传感器的精度级别来实现。

现在各工厂的机械化、自动化程度越来越高，人力成本越来越高。在生产实际中尽量减少人力成本的支出、消除安全隐患、节能降耗始终是企业的一项基本原则。我们通过对各地钢铁企业进行了调研，发现在料斗秤校验方面，各企业采用的方法不同，耗费的人力、物力、财力也不同，对各现场仪表（本文针对秤）的校验，没有纳入决策者的视线。但通过此专利产品的应用我们觉得特别好，因此书写此文以作比较，分享给同行们。

参考文献：

[1]《固定式电子秤》GB/T 7723-2002.