淺談大型工藝地磅的模擬校準(zhǔn)

泰鋼公司隨著規(guī)模的日益擴(kuò)大，大型地磅每年都在增多，如上百噸的地磅、料斗秤、鋼包秤、軌道衡、料位計(jì)等，因沒(méi)有大噸級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼、使校準(zhǔn)工作成為一 大難題，筆者通過(guò)應(yīng)用實(shí)踐總結(jié)出一套簡(jiǎn)單易行的模擬校準(zhǔn)方法，起到了良好的應(yīng)用效果。

泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司作為年生產(chǎn)不銹鋼能 力達(dá)到60萬(wàn)噸的大型鋼鐵企業(yè)，深入推進(jìn)專業(yè) 化、精品化發(fā)展戰(zhàn)略，技術(shù)裝備水平、自主創(chuàng)新 能力和核心競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)一步提升，隨著規(guī)模的日益 擴(kuò)大，大型地磅每年都在增多，如上百噸的電子 汽車(chē)衡、料斗秤、鋼包秤、軌道衡、料位計(jì)等， 因沒(méi)有大噸級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼、使校準(zhǔn)工作成為一大難 題，筆者通過(guò)應(yīng)用實(shí)踐總結(jié)出一套簡(jiǎn)單易行的模 擬校準(zhǔn)方法，起到了良好的應(yīng)用效果?，F(xiàn)就大型 工藝地磅模擬校準(zhǔn)問(wèn)題根據(jù)實(shí)際處理情況進(jìn)行分 析與大家共同探討。

1.地磅原理及組成

地磅一般主要由秤臺(tái)、稱重顯示控制器、稱 重傳感器三大部分組成。其原理是利用電阻應(yīng)變 原理稱重，在稱重傳感器的彈性體上貼著應(yīng)變計(jì)， 應(yīng)變計(jì)組成應(yīng)變電橋。應(yīng)變電橋輸出的模擬信號(hào) 匯總接線盒由接線盒送入稱重顯示控制器進(jìn)行信 號(hào)放大，A/D轉(zhuǎn)換、CPU處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)在 顯示窗口顯示質(zhì)量值，或經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)輸出口送至微機(jī)、 打印機(jī)、大屏等系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行處理。如圖1所示。

2.地磅準(zhǔn)確度應(yīng)滿足技術(shù)使用要求

要想保證一臺(tái)地磅的使用準(zhǔn)確度，必須確保 各組件質(zhì)量完好和性能可靠，并具備合理的安裝 工藝和校驗(yàn)手段。一要檢查承載器的制作質(zhì)量， 保證承載器的剛性、強(qiáng)度、及其設(shè)計(jì)的合理性;

二要檢查承載器安裝工藝，確認(rèn)傳感器安裝位置 的合理性，保證承載器負(fù)載時(shí)各支撐傳感器受力 盡量均勻；三要核查基礎(chǔ)尺寸和結(jié)構(gòu)支撐件是否 完好，安裝是否符合要求，保證基礎(chǔ)（結(jié)構(gòu)）支撐件的承載力和平整度及穩(wěn)定性；四要確認(rèn)儀表 及傳感器的精度等級(jí)，保證稱重顯示器的線性、 靈敏度和穩(wěn)定性，保證稱重傳感器的準(zhǔn)確度、可 靠性和輸出信號(hào)的一致性；五要確保數(shù)字電壓表 和信號(hào)發(fā)生器的精度等級(jí)符合技術(shù)要求。

3.稱重傳感器和稱重顯示器的匹配

為保證顯示器的正常工作，要求傳感器大 輸出電壓Vi小于顯示器的大輸入電壓Vmax， 每個(gè)顯示碼輸入電壓Vd應(yīng)大于顯示器的輸入靈敏 度。公式如下：

Vi=Vx S

Vd=[(Q1x Sx V)/Q2x n]x Q1 ViL=Q1x Sx V/Q2x n

式中：Vi-傳感器大輸出電壓（mV

Vd-每個(gè)顯示碼輸入電壓[uv/(Kg-t)]

ViL-額定量程時(shí)傳感器的輸出電壓（mV Q1-額定量程 Q2-傳感器規(guī)格（噸位 V-傳感器激勵(lì)電壓（V S-傳感器的輸出靈敏系數(shù)的平均值（mv/V n-選用傳感器的只數(shù) 每個(gè)顯示器可激勵(lì)傳感器只數(shù)的確定：n= (顯示器工作電流x傳感器輸入電阻）/傳感器工 作電壓。經(jīng)計(jì)算符合范圍內(nèi)即為匹配，否則應(yīng)更 換傳感器量程或調(diào)整顯示器量程及顯示分度，直 到匹配為止，在此不作贅述。

4.模擬校準(zhǔn)方法

4.1安裝前的實(shí)驗(yàn)室模擬校準(zhǔn) 具體步驟如下：首先確認(rèn)選定各傳感器輸出 靈敏度一致，并依據(jù)上述方法確認(rèn)傳感器與儀表 相匹配；第二用模擬信號(hào)發(fā)生器和選定的顯示器 組秤，檢查連接無(wú)誤后給顯示器上電并輸入相應(yīng) 系統(tǒng)參數(shù)，使儀表處于正常稱重工作狀態(tài)；第三 依據(jù)選定的傳感器（如：量程50噸，數(shù)量4只， 靈敏度2mV/V和該衡器的額定量程(如量程150 噸，分度值50公斤，激勵(lì)電壓12V)及承載器的自 重（如約為18噸，結(jié)合上述公式，計(jì)算承載器 空載時(shí)傳感器的輸出電壓Vo=18x 2x 12/50x 4=2.16 (m_v ，額定量程時(shí)傳感器的輸出電壓 Vii=100x 2x 12/50x 4=12 (mv。一噸載荷對(duì)應(yīng)稱量信號(hào)為Vii/100=0.12mV;第四用模擬信號(hào)發(fā)生 器給顯示器輸入信號(hào)，并用高精度數(shù)字電壓表并接在模擬信號(hào)發(fā)生器輸出正負(fù)端進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)， 輸入標(biāo)準(zhǔn)mv信號(hào)，在輸入為2.16mV時(shí)校驗(yàn)零點(diǎn)， 在輸入Vit+Vo (即為14.16mV時(shí)輸入100噸， 校驗(yàn)量程的準(zhǔn)確性。（校驗(yàn)方法參照儀表技術(shù)說(shuō) 明書(shū)）；第五用模擬信號(hào)發(fā)生器回檢下列各稱量 點(diǎn)，確認(rèn)顯示表線性狀態(tài)是否良好。若顯示值與 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，證明顯示表線性狀態(tài)良好，如表1;第六卸下模擬信號(hào)發(fā)生器，到現(xiàn)場(chǎng)后連接 傳感器、接線盒及顯示器，檢查連接無(wú)誤后給顯 示器上電，進(jìn)入稱重狀態(tài)，清零后即可投入使用; 第七用小噸位砝碼驗(yàn)證秤量的準(zhǔn)確性（有條件的可 以用替代校驗(yàn)法多驗(yàn)證幾個(gè)秤量點(diǎn)則更具說(shuō)服力）， 校驗(yàn)完畢。

4.2 安裝后在線模擬校準(zhǔn)

具體操作步驟為：地磅安裝完畢，安裝 質(zhì)量檢查無(wú)誤后，給顯示器上電并輸入相應(yīng)系統(tǒng) 參數(shù)，使儀表處于正常顯示稱重工作狀態(tài)；第二 各傳感器零點(diǎn)輸出的一致性調(diào)整。承載器空載， 儀表清零，依次卸下各個(gè)傳感器的正負(fù)輸出端， 用高精度數(shù)字電壓表分別并接在各傳感器的正負(fù) 輸出端，檢測(cè)各傳感器零點(diǎn)輸出毫伏值是否一致。 若不一致可調(diào)整接線盒內(nèi)相應(yīng)電位器；第三傳感 器負(fù)載輸出的一致性的調(diào)整。找一大于或等于20% FS大稱量恒定質(zhì)量的重物分別放置在傳感器1、 2、3…各位置，記錄重物在各傳感器位置上時(shí)的 示值。若不一致：一是依次卸下相應(yīng)傳感器的正 負(fù)輸出端，用高精度數(shù)字電壓表檢測(cè)各傳感器正 負(fù)輸出端，觀察重物在各傳感器位置上時(shí)，輸出 毫伏值是否一致。二是輕微調(diào)整接線盒內(nèi)相應(yīng)電 位器，修正各傳感器輸出的一致性；第四計(jì)算秤 滿量程時(shí)接線盒的總輸出端。假設(shè)地磅的大量 程為100噸，分度值50公斤，傳感器量程為50噸， 傳感器的輸出靈敏系數(shù)的平均值（2mvA)。檢測(cè)傳 感器零點(diǎn)輸出信號(hào)Vo (Vo=4mV ，依據(jù)公式 Vm=ViL+Vo，ViL經(jīng)上述公式計(jì)算可得Vi=16mV， 則J Vm=ViL+Vo=20mV,

一噸載荷對(duì)應(yīng)稱量信號(hào)為Vi!/100=0.16mV；第五 在接線盒內(nèi)卸下傳感器，接入模擬信號(hào)發(fā)生器， 并用高精度數(shù)字電壓表并接在接線盒的總輸出正 負(fù)端進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)，輸入標(biāo)準(zhǔn)mv信號(hào),在輸入為 4mv時(shí)校驗(yàn)零點(diǎn)，在輸入為20mV時(shí)輸入100噸， 校驗(yàn)量程的準(zhǔn)確性；第六解除模擬信號(hào)發(fā)生器， 重新接入傳感器，用小噸位砝碼驗(yàn)證秤量的準(zhǔn)確 性（有條件的可以用替代校驗(yàn)法多驗(yàn)證幾個(gè)秤量 點(diǎn)，更具說(shuō)服力）；第七回檢各稱量點(diǎn)，確認(rèn)地磅線性狀態(tài)是否良好。在接線盒內(nèi)卸下模擬信號(hào)發(fā) 生器，重新接入傳感器，并用高精度數(shù)字電壓表 并接在接線盒的總輸出正負(fù)端進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)，進(jìn) 入正常稱量狀態(tài)。依據(jù)儀表顯示值，分別注入不 同噸位的物料，記錄檢測(cè)的相應(yīng)電壓值VS，與應(yīng) 輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓值相比較，依據(jù)下述公式計(jì)算，假設(shè)記錄的顯示值分別為10噸、25噸、50噸、 100噸，相應(yīng)的實(shí)際檢測(cè)信號(hào)電壓VS分別為 5.598mv、7.995mv、 11.989mv、 19.978mv，依據(jù)下述公式計(jì)算后如表2所示。

由上表看出，各秤量誤差率在± 5/1000之間， 證明該衡器非線性能滿足工藝秤精度要求。

兩種模擬校驗(yàn)方法具體情況應(yīng)具體對(duì)待：安 裝前的實(shí)驗(yàn)室模擬校準(zhǔn)，簡(jiǎn)潔、易行，因校驗(yàn)中 無(wú)法考慮到零點(diǎn)的偏差、傳感器的非線性誤差和 受力的偏載的大小及承載器輔助設(shè)備的牽拉等影 響因素，誤差較大；安裝后的在線模擬校準(zhǔn)與前 者相比較，因消除了零點(diǎn)的偏差和部分偏載及承 載器輔助設(shè)備的牽拉影響因素，因此準(zhǔn)確性要高 于前者，而且他更具有實(shí)地操作性。

5.結(jié)束語(yǔ)

作為冶金行業(yè)各種大型工藝地磅設(shè)備較多， 在曰常校驗(yàn)校準(zhǔn)問(wèn)題上都感到較為困難，通過(guò)我 們的實(shí)際摸索與實(shí)踐，提出了以上實(shí)用模擬校準(zhǔn) 方法與大家共同探討。上述兩種方法應(yīng)用于計(jì)量 精度要求不高（5/1000左右）的大型工藝衡器的 校準(zhǔn)。前者可遠(yuǎn)程操作，省時(shí)省力，方便快捷; 后者，實(shí)地操作性強(qiáng)，尤其適合在生產(chǎn)中設(shè)備的 校準(zhǔn)工作。兩者投入成本低，便于操作，值得推 廣和應(yīng)用。