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現(xiàn)場料斗稱量機(jī)非砝碼檢校方法的實(shí)現(xiàn)

2016-11-28 21:16許棟斌

許棟斌

摘 要:寶鋼的煉鐵部、煉鋼部、運(yùn)輸部等現(xiàn)場安裝了大量的料斗稱量機(jī)。傳統(tǒng)的砝碼檢校方法,需要投入大量的人力、物力,且作業(yè)效率難以提高,需確保較長的設(shè)備停運(yùn)時(shí)間。而使用非砝碼檢校方法對(duì)現(xiàn)場料斗稱量機(jī)進(jìn)行檢??梢杂行Эs短檢校時(shí)間,確保設(shè)備的停機(jī)時(shí)間大大縮短,也降低檢校成本。同時(shí)使實(shí)時(shí)跟蹤設(shè)備狀態(tài)成為可能,增加檢校次數(shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:料斗稱量機(jī);砝碼檢校;標(biāo)準(zhǔn)測力儀;非砝碼檢校

中圖分類號(hào): TF325.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1673-1069(2016)31-184-2

1 料斗稱量機(jī)在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

寶鋼現(xiàn)場安裝了大量的料斗稱量機(jī),用于對(duì)生產(chǎn)過程中的各種物資進(jìn)行計(jì)量,這直接影響生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量,所以必須對(duì)料斗稱量機(jī)進(jìn)行定期檢定校準(zhǔn)。按照我國國家計(jì)量檢定規(guī)程規(guī)定,貿(mào)易結(jié)算秤需要采用砝碼作為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的檢定方法。采用砝碼檢定法,工作量大,檢定時(shí)間長,吊運(yùn)、搬運(yùn)砝碼時(shí)還存在著安全隱患。這造成每年在現(xiàn)場料斗稱量機(jī)的檢定上花費(fèi)了大量人力、物力,作業(yè)成本居高不下,作業(yè)效率難以提高。同時(shí)由于工作量較大,無法進(jìn)一步縮短檢定周期,從而無法及時(shí)準(zhǔn)確掌握料斗稱量機(jī)性能的劣化趨勢, 也就無法進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤設(shè)備狀態(tài)。

近年來,料斗稱量機(jī)的檢校工作采用非砝碼檢校,國內(nèi)外已有研究開發(fā)例子報(bào)道,不過未見到成熟的技術(shù)成果,也未見有任何檢校方法形成技術(shù)法規(guī)。作為寶鋼的專業(yè)計(jì)量檢校隊(duì)伍,我們本著拓展業(yè)務(wù)范圍、縮短檢校周期、提高檢校效率、降低檢校成本,同時(shí)使生產(chǎn)方及時(shí)了解設(shè)備狀態(tài)的目的,在現(xiàn)場料斗稱量機(jī)非砝碼檢校方面做了些研究。

2 稱量機(jī)的組成

通??梢园逊Q量機(jī)分解成三個(gè)功能部分,即載荷接受部分或受載力、力比較部分、反力部分。載荷接受部分(例如載荷盤等),它作為秤的一部分用于接受載荷,并將載荷產(chǎn)生的力施加到力比較部分上。反力部分(例如,帶砝碼的砝碼盤或彈簧等),它作為秤的一部分產(chǎn)生反作用力,并將其施加到力比較部分上。力比較部分(例如計(jì)量杠桿等),它作為秤的一部分接受以上兩種力。

當(dāng)我們檢查任何一種機(jī)械秤時(shí),會(huì)注意到它們通常都具有以上結(jié)構(gòu)。所以,我們可以認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)是秤的基本結(jié)構(gòu)。此外,測量是以物體質(zhì)量產(chǎn)生的作用力與反力部分產(chǎn)生的反作用力之間的平衡為基礎(chǔ)的。所以,我們可以認(rèn)為秤的稱重原理是利用了力的平衡?,F(xiàn)代科技的發(fā)展,使我們?cè)谫|(zhì)量測量方面不僅能夠利用力的靜平衡,而且還可以利用力的動(dòng)平衡。

載荷傳遞杠桿應(yīng)該包括在載荷接受部分之中。對(duì)于料斗秤中稱重傳感器直接支撐料斗的情形,可認(rèn)為它屬于力比較部分被省略的一種特例。對(duì)于天平或杠桿秤,其測得值可以從反力部分上的砝碼變化中獲得。對(duì)于彈簧秤,其測得值可以從反力部分的彈簧伸長變化中獲得。一般來說,機(jī)械秤的測得值可以從反力部分產(chǎn)生的某些量值變化中獲得。

3 電秤和電子秤系統(tǒng)的構(gòu)成

機(jī)械秤是指包括顯示功能在內(nèi)的所有功能都能通過機(jī)械手段實(shí)現(xiàn)的一種秤。而電秤和電子秤具有一個(gè)能將反力部分產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)換成電量的傳感器,還具有一個(gè)能處理電量信號(hào)以獲得測得值的信號(hào)處理裝置。所以,電秤和電子秤的特征在于有傳感器和信號(hào)處理裝置。

傳感器將轉(zhuǎn)化了的電信號(hào),輸送給由3種基本電路組成的信號(hào)處理裝置,它們是輸入電路、數(shù)據(jù)處理電路、輸出電路。輸入電路上有例如濾波器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路等,它們將傳感器的輸出信號(hào)變換成更適用于數(shù)據(jù)處理的信號(hào)。數(shù)據(jù)處理電路通過處理其輸入信號(hào),來獲取測量值以及與測量有關(guān)的必須值。輸出電路則是傳輸處理好的測量結(jié)果的電路。

4 斗量機(jī)的現(xiàn)場應(yīng)用及方法

寶鋼現(xiàn)場的料斗稱量機(jī)均屬于電秤和電子秤。按照我國國家計(jì)量檢定規(guī)程規(guī)定,用于貿(mào)易結(jié)算的秤必須使用砝碼作為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的檢定方法,而作為生產(chǎn)過程控制用的工藝秤完全可以采用效率更高的方法實(shí)施檢校。而非砝碼檢校就是使用其他方法來替代砝碼質(zhì)量產(chǎn)生的作用力,使其與反力部分產(chǎn)生的反作用力平衡,達(dá)到檢校目的。

根據(jù)國家計(jì)量檢定規(guī)程規(guī)定,校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)砝碼的最大允許誤差應(yīng)不大于被校料斗稱量機(jī)最大允許誤差的1/3。若稱量機(jī)分度值為5kg,使用的砝碼最大允許誤差則為±833.3g。參考國家標(biāo)準(zhǔn)測力儀檢定規(guī)程,標(biāo)準(zhǔn)測力儀準(zhǔn)確度級(jí)別達(dá)到±0.01%F.S.。若測力儀滿量程為5t,則誤差為±500g(量程減小,誤差還可以進(jìn)一步減小)。然而在寶鋼廠區(qū)內(nèi)需要使用大量砝碼檢校的料斗稱量機(jī),其分度值一般都在10kg以上。所以由計(jì)算結(jié)果,理論上可以得到分度值大于等于5kg的稱量機(jī)完全能夠利用高精度的標(biāo)準(zhǔn)測力儀對(duì)其進(jìn)行檢校工作的結(jié)論。前提關(guān)鍵是受力點(diǎn)的力的傳遞是假設(shè)為理想剛體,實(shí)際上存在彈性形變。形變量對(duì)精度的影響是否在范圍內(nèi),同時(shí)對(duì)于每臺(tái)秤的影響都是不一樣的,需要具體分析,甚至在實(shí)際操作中獲得相關(guān)數(shù)據(jù)來證明。

因此推行非砝碼檢校,測力儀使用的標(biāo)準(zhǔn)傳感器精度等級(jí)最好能夠達(dá)到±0.01%F.S.。在進(jìn)行檢校時(shí),在被檢稱量機(jī)周圍需要安裝3至4個(gè)固定支架。在固定支架和稱量機(jī)之間安放標(biāo)準(zhǔn)傳感器和液壓千斤頂,利用千斤頂給稱量機(jī)進(jìn)行反向加壓,最后在標(biāo)準(zhǔn)測力儀的顯示器可以得到反向壓力大小,從而來代替砝碼進(jìn)行檢校。因此在進(jìn)行現(xiàn)場操作時(shí)能否保證受力方向垂直以及加壓時(shí)力值的穩(wěn)定,將是能否實(shí)施非砝碼檢校的技術(shù)關(guān)鍵,不然將給檢校結(jié)果帶來較大的誤差。

可以根據(jù)現(xiàn)場料斗稱量機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)相應(yīng)的受力支架。這需要考慮兩個(gè)方面,第一現(xiàn)場安裝位置,第二受力支架應(yīng)能承受相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)傳感器量程的加壓,不發(fā)生塑性變形。

下面我們以煉鐵廠高爐區(qū)域的礦石料斗稱量機(jī)為例進(jìn)行計(jì)算。該稱量機(jī)滿量程為20t,分度值為10kg,若采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼檢校,其最大允許誤差為±1666.7g。我們可以選用由精度達(dá)到±0.01%F.S.、量程至少為5t的四只標(biāo)準(zhǔn)傳感器組成的測力儀。計(jì)算可得其誤差為±500g,理論上可以替代標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行檢校。

根據(jù)現(xiàn)場該稱量機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸及安裝位置,設(shè)計(jì)出配套的四只受力支架。因?yàn)闈M量程為20t,所以四只受力支架將分別受到5t的壓力。支架擬選用結(jié)構(gòu)用冷彎方形空型鋼(GB/T6728-1986)制作,參考以下公式能夠計(jì)算出其在受到最大壓力時(shí)的形變程度(計(jì)算時(shí)認(rèn)為安裝平面為剛性體,忽略其形變)。

實(shí)際安裝時(shí),l1一般為許用長度的1/3,則θ1減小為1/9,因此=-0.018%,可以忽略不計(jì)了。

由此可見,現(xiàn)場料斗稱量機(jī)非砝碼檢校在理論上是完全可行的。

5 結(jié)束語

綜上所述,現(xiàn)場料斗稱量機(jī)非砝碼檢校雖然沒有國家計(jì)量檢定規(guī)程可以作為依據(jù),但是我們可以在這方面進(jìn)行一些試驗(yàn)性的嘗試。若實(shí)際結(jié)果能夠達(dá)到使用砝碼檢校的效果,那么在寶鋼可以建立一套自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也未嘗不可。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 吳福忠.紙基蜂窩零件高速加工裝夾系統(tǒng)中填料與回收方法的研究[D].浙江大學(xué),2004.

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