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免砝碼校准標定方法的探討
2019-10-18 17:17:11 亚博真人: 作者: 【 】 浏览:0次 評論:0

1 引言

承載器呈非常規形狀衡器的校准標定,一直是困擾計量技術機構的一大難題。特別是在冶金行業中反映更爲明顯強烈,有很多難以用砝碼校准標定的衡器。例如在十幾米到幾十米高的平台上的料罐秤,不僅砝碼難以運送到位,鬥、罐型承載器上也無法放置砝碼,到了無法實施的地步,于是産生了免砝碼校准標定的衡器問題。

上世紀九十年代末,我們由進行熱工儀表溫度測量系統的校准標定工作中得到啓發,模仿其校准標定方式,對高位料倉下的料鬥秤做免砝碼校准標定。以解燃眉之急,滿足了生産急需。

近年來,以數字傳感器爲核心的數字稱重系統,使得免砝碼校准標定方法,操作簡便,准確度較以前有所提高。但遺憾的是,還難以得到用戶(非計量檢定人員)的普遍認可。爲此,寫出我們對免砝碼校准標定方法的認知和實踐,作爲引玉之磚,期望與同行們共同探討,促進免砝碼校准標定方法的開展,發揮其應有的作用。

2 免砝码校准标定的可行性分析

計量檢定工作人員都明白,測溫儀表的測量信號流程,是溫度傳感器將溫場中的熱量變換成電信號(mv級),送至測溫儀表顯示輸出溫度值。衡器的稱重信號流程,是稱重傳感器將物料的重力變換成電信號(mv級or脈沖數列),送至稱重儀表顯示輸出稱重量值。如圖1所示。

图1 称重信号流程

图1 称重信号流程  下載原圖

熱工測溫系統的校准標定方法,通常是采用將溫度傳感器離線,送到實驗室裏進行測試檢定,且附檢測數據的正式證書(報告)。對于測溫顯示儀表,到生産現場,依據所配置的,經測試檢定的溫度傳感器數據,用電位差計(UJ36或UJ31)輸入與溫度對應的電信號給測溫儀表,完成測溫系統的校准標定。

稱重和測溫主要是采用兩種不同的傳感器,將兩種不同的物理量(重量、熱量)變換成電量後,進行一系列的處理,顯示輸出對應重量、熱量的數值。比較稱重和測溫的信號流程,兩者基本相同,沒有什麽本質性的區別。都是非電量變換成電量後,進行電量測量。

稱重傳感器也是經過相應等級的標准壓力機,檢測合格後出廠的。所以對于無法用砝碼校准標定的衡器,模仿測溫系統的校准標定方法,進行免砝碼校准標定是可行的。

3 免砝码校准标定的必要條件

我们所提出的免砝码校准标定衡器的方法,主要是针对钢铁生产过程中使用的非贸易衡器,如钢包秤、料斗秤、料罐秤等难以或无法用砝码校准的衡器。但必须满足以下條件:

(1)免砝碼校准標定,是衡器難以或無法用砝碼校准標定,但又必須校准標定情況下的“無奈之舉”。一般由用戶主動提出要求之後實施。事前還需告知供、需雙方,有關免砝碼校准標定存在的利弊。在得到供、需雙方,尤其是需方認可後,才進行爲妥。這樣可以規避檢測單位自身的風險。

(2)由于免砝碼校准標定,主要是依據稱重傳感器的工廠校准數據進行的。所以要求衡器所配置的稱重傳感器(稱重模塊),不僅必須有足夠高的准確度(分度數必須大于等于衡器的分度數,即nLC≥n)而且必須具有很好的穩定性和可靠性。尤其還要附有技術參數齊全的,正式校准檢測報告。

(3)因爲免砝碼校准標定,忽略了用砝碼直接加載校准標定情況下,所包含的機械傳力結構系統的誤差。所以要求衡器的傳力結構筒單,采用規範的連結組件,裝物料的承載器直接安裝在稱重模塊上,保證物料重量完全准確地傳遞給稱重傳感器。

(4)衡器的空載零點穩定。在校准標定前,至少通過三次加載、放空試驗的現場檢查確認。

4 免砝码校准标定方法简介

不管是模擬稱重系統,還是數字稱重系統,免砝碼校准標定都應在衡器本身和安裝質量優良的前提下進行。

(1)模擬傳感器

主要是參照熱工儀表采用的校准標定方法,在現場用數字電壓表和電位差計完成秤的校准標定工作。

对于模拟称重传感器系统,尽量注意选用高精度等级的测量仪表和产生m V信号的仪器。

操作步驟如下:

1)檢查確認的傳力機構、限位裝置、傳感器是否符合要求且處于正常狀態。

2)檢查確認輸入秤的基本參數Max、n、d等。

3)检查秤空载零点的稳定性。秤零点确定后,测量记录秤“0”点对应的m V信号值。

4)再根据秤的传感器容量、数量、输出灵敏度(多个传感器的平均值)、供桥电压值和秤最大称量值,由下式计算出Max对应的m V数值。考虑到接线和接线盒电阻网络,所引起的信号损耗衰减,在计算结果上增加万分之三左右。

式中:S———靈敏度系數;

V———橋壓;

Max———秤最大稱量;

C———傳感器容量;

N———傳感器個數。

5)将Max对应的m V值与秤“0”点对应的m V值之和,输入给仪表进行最大称量值标定。

6)有條件尽量做一下对比验证试验。

(2)數字傳感器

以數字傳感器爲核心的數字稱重系統,模擬量成爲數字量,秤的儀表和傳感器之間已不是模擬信號的連接,而是數字通訊。儀表接收的是傳感器送出的數字信號(脈沖數列)。每只傳感器具有各自的地址,儀表通過RS-485通信接口,可以直接獲得每只傳感器的原始輸出信號。數字傳感器在制造生産中已經用標准的測力機進行了標定,它的輸出與標准值是對應的。數字信號傳輸基本上沒有損耗,讀出的值就是實際測量值,相對模擬稱重系統簡便准確。

数字称重系统的仪表都具有免砝码校准标定功能,只要进入调试校准状态,按免(砝码)校准标定功能键(cal FREE),进入免砝码校正界面。打开菜单,选中免砝码校准标定,按OK键,仪表会自动从数字传感器读取参数。根据使用说明书操作,就能十分方便地完成免砝码校准标定工作。当然衡器的机械结构系统要良好,符合上述必要條件,才能达到好效果。

5 免砝码校准标定存在的问题和建议

多年来,在有條件的情况下,我们尽量争取做,免砝码校准标定后的实物(砝码or大家公认的重量块)对比验证。结果是:

模擬稱重系統,免砝碼校准精度爲0.5%~1.0%;

數字稱重系統免砝碼校准的校准精度爲0.4%~0.1%;

最近對比驗證二例如下:

例一:銅陵一台廢鋼秤

Max=60t、d=e=20kg、4只SLC820-50t數字稱重傳感器、IND570稱重儀表

免砝碼校准標定後,用已知重量(30t)的廢鋼錠,進行對比驗證測試,其結果如表1所示:

表1     下載原表

表1

因生産不允許做更多次的測試,三次測量的重複性誤差爲零。

相對誤差爲:(30000-29980)÷30000=6.6×10-4即約爲萬分之七,優于千分之一。用戶十分滿意。

例二:選定馬鋼一台到檢定周期的汽車衡(Max=100t、e=d=50kg、8只SLC820-50t數字稱重傳感器、IND880稱重儀表),做免砝碼校准標定的效果測試驗證。在對汽車衡例行維保後,實施了免砝碼校准標定。隨後用檢衡車和砝碼,按照中准確度級秤要求,進行後續檢定。其檢定結果:偏載、重複性、稱量測試誤差均小于等于最大允許誤差。

以上二例表明,只要自身品質和安裝質量良好的數字稱重衡器,免砝碼校准標定精度能達到0.1%水平。

然而,我們所做的免砝碼校准標定後的對比驗證,僅是局限在能方便放置砝碼(固定載荷)的衡器上。但可以放置砝碼(固定載荷)的衡器,一般就不會采用免砝碼校准標定。而需要用免砝碼校准標定的衡器,又無法放置砝碼(固定載荷)做免砝碼校准標定後的對比驗證。所以目前免砝碼校准標定說服力還不夠強,其有效性常遭到質疑,難以得到使用人員(非計量檢定人員)的普遍認可,是最大的問題。

電子天平普遍使用的內碼自動校准功能,類似衡器的免砝碼校准標定。爲什麽容易得到認可和運用呢?顯然是因爲電子天平,可以隨時方便地用砝碼,進行對比驗證。

衡器測量的是物料,用實物砝碼進行校准標定,合理合法,天經地義。爲了讓用戶看得見,摸得著,能直觀看到免砝碼校准標定的有效性。建議衡器生産廠家提供一台“演示秤”,專供現場免砝碼校准標定後,進行砝碼(幾噸砝碼可從當地借用)對比驗證的演示之用。眼見爲實,使大家親眼看到免砝碼校准標定的效果如何,其誤差到底是多大!

6 结束语

多年來工作實踐說明,免砝碼校准標定,對于那些無法實施砝碼校准標定的儲罐、容器、料鬥、料倉等場合所應用的衡器而言,是一種節省校准標定成本、性價比高的校准標定方法。隨著外號爲“大K”的國際千克實物原器退出曆史舞台,千克將用普朗克常數h重新定義。勢必會動搖了人們只相信衡器必須砝碼(實物)校准標定的觀念。我們應適時制定免砝碼校准標定作業操作指導書,規範免砝碼校准標定工作過程,保證校准標定工作的質量。各方共同努力,使其發揮應有的作用。

Tags:地磅 責任編輯:admin
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