一、问题的提出

    电子皮带秤广泛用于燃煤电厂的入炉煤计量和入厂煤计量，前者是企业内部核算，后者则是经营贸易结算。皮带秤的稳定性、准确度是计量正确与否的关键，由于皮带秤是在动态状况下工作，现场影响称量准确度的因素很多，必须定期进行检验，才能维持皮带秤准确使用。如何对皮带秤很方便地进行经常校、且要校准，人们想方设法对皮带秤进行模拟检验。常见有：挂码检验、滚动链码检验、小车砝码检验、三排小轮链码检验、自动小重锤砝码检验、电信号检验等等，经过长期现场实践经验和理论分析，实物检验仍是唯一准确、可靠、可信的检验方法。

    实物检验是用该皮带日常输送的物料进行称重的一种检验方法。标准物料重量采用料斗秤或地中衡、轨道衡、翻车机轨道衡称量，实物检验中又有在线检验和离线检验之分。由于检验用的物料与实际输送的物料是同一种，物料的性质及其流量的大小均匀程度、在皮带上的分布状态与实际输送时完全一致，所以新安装的皮带秤必须用实物检定来确定称量准确度。在日常检验工作中经常采用实物检定用户是很难接受，不仅检验时间长、耗费的人力和物力很大，离线检验存在物料称重与去皮称重的误差，在线检验料斗秤称重的准确度是否能保证物料多次转换、物料抛散、死角堆积等诸多的问题，很多单位不是按规定的次数检验皮带秤。实物经常检验皮带秤，在现场实施相当困难。模拟检验又存在诸多的影响因素，检验结果置信度低，皮带秤称量准不准心中无数，实际上失去了使用的意义。

二、现场调研中存在问题的分析

    为了研究解决皮带秤现场检定工作存在的问题，确保燃煤计量数据准确可靠，电力系统曾经组派有关专家组成的调研组对西南、华东、西北、华北地区9家电厂进行了实物检验装置运行情况的调研，调研结果只有外高桥电厂、常熟发电有限公司，和陡河电厂少数几家电厂的皮带秤检验装置（料斗秤）能有效地用于皮带秤的检定和使用中的检验。外高桥电厂为电力系统第一家进行实物检验装置建标电厂，用来检定入厂煤计量的皮带秤，由原电力部计量办公室颁发计量标准证书，由地方计量测试部门进行周期性检定。采取有效措施，提高皮带秤准确度、稳定性。十分重视计量器具的改造和更新，对未建标的入炉煤用实物检验装进行大修、改进，使其性能达到JJG（电力）-02-96规程的技术要求，能有效地检定皮带秤；常熟发电有限公司对入厂煤计量高度重视，投资200万元建成64T实物检验装置为目前国最大的此类装置。调研期检验皮带秤在20天中最大变差值为0.1% ；陡河电厂实物检验装置和皮带秤的准确度都能符合使用中的要求。而大部分电厂存在影响实物检验装置正常使用中的各种因素，严重的已经无法对皮带秤进行检定和使用中检验。综合分析，归纳如下：1、对实物检定系统的设置不合理，设计时未考虑实物检验装置和皮带秤之间输煤系统对计量误差的影响，使被称物料超过了三个转换点，沿途的堆积和抛散以及粘附在落煤斗壁上的残煤被冲击剥离，不能确保所有被称物料不多不少全部经过被检皮带秤。2、实物检验装置与皮带秤配置不当，检验装置最大容量不应小于皮带秤最大称量的20% ；实物检验装置的检定分度值，应比皮带秤的分度值高。如某电厂一台20T的检验装置分度值e=10kg，只有2000个检定分度数，低于JJG（电力）-02-96规程中n≧3000d的要求。3、计量管理制度不落实，有的电厂对实物检验装置长期不维修、不检定、明知道使用不准确也不改造，燃煤计量装置形同虚设。4、为了降低煤耗在数据上“吃误差”，无论是最大误差还是最小误差都控制在负值。5、违反计量法规的规定，使用非衡器生产厂家生产的实物检验装置和皮带秤。6、计量人员技术素质偏低，操作不熟练，对皮带秤的计量及调整操作不当，实物检验装置符合使用中的准确度要求，检验时皮带秤没有调整好，其结果把皮带秤检验超出误差范围。   

三、模拟载荷检验装置的应用

    燃煤电厂为了加强入炉煤计量和入厂煤计量管理，保证皮带秤称量准确度，一是检验时要把皮带秤校准，二是要能很方便地对皮带秤经常校。对于连续作业性很强的电厂输煤系统经常采用实

煤检验十分困难，且现场众多原因造成不能及时进行检验，DCX型模拟载荷检验装置（循环链码）是近年来研制、开发，并经试验后已投入使用的一种新型模拟载荷检验装置。现场使用结果表明，该装置具有操作方便、检验重复性好、长期稳定性好，能实现与实物检定差值有效地修正，解决了皮带秤检验难题。目前，已经应用于众多的燃煤电厂皮带秤使用中检验。DCX型模拟（循环链码）工作原理装置主要是由：标准质量循环链码，链码托辊及支架，

主、附升降系统，测重、测速传感器，检验累计器及控制系统组成。如图所示

                                                                                                      循环链码是由数百个标准质量砝码连接成21m长的闭合链条，根据需要制造1-6条供选用。标准质量砝码有：10kg/m、20kg/m、30kg/m、40kg/m、50kg/m系列, 每米质量误差≤0.05%，启动皮带机，当升降系统控制工作在下降状态时，部分链码自动降落在设有称量段的皮带上，链码随着皮带的移动周而复始地循环通过称量段，将砝码的重量作用在称量段上，皮带秤累计重量就是循环链码通过称量段上的累计重量。与此同时，检验累计器也累计循环链码作用在称量段的重量，因模拟载荷检验装置总不确定度优于0.1%，将检验累计器的累计值与皮带秤累计值进行比较，就可以确定皮带秤累计值误差，从而完成了检验工作。将升降系统控制工作在提升状态，循环链码自动提升离开皮带，整个检验工作结束。具有操作简单实用、使用方便可靠、不影响生产等优点。测重传感器是用来测量通过称量段的链码重量，测速传感器是测量皮带运行速度。

    2003年5月实施的JJG195-2002皮带秤国家计量检定规程，在新增加的主要内容里其中有：“使用中检验应使用实际使用物料进行，对于难以经常使用物料进行使用中检验的皮带秤，使用中检验可以使用模拟载荷装置替代实际物料进行使用中检验。其条件是模拟载荷装置的试验结果必须是按模拟载荷试验的要求，经物料试验修正后的试验结果。”。并明确规定：“通常可用循环链条码等重复性达到0.1%的模拟载荷装置对0.5级皮带秤、1级皮带秤和2级皮带秤进行使用中检验，使用其他模拟载荷装置对1级皮带秤和2级皮带秤进行使用中检验。”

四、数据测试与误差分析

    为了对DCX型模拟载荷检验装置的考核，检定其准确度和稳定性，以及检验结果与实物的比对试验。1999年11月电力部热工计量测试中心在安徽省铜陵国家皮带秤质量检测中心进行检验装置与实物检定的比对试验。2000年2月至10月又在江苏常熟电厂、河南姚孟电厂进行比对试验，同年12月以中国计量科学研究院为组长的全国质量计量技术委员会电子皮带秤检定方法比对试验小组又在江苏常熟电厂进行皮带秤与模拟载荷检验装置比对试验所测结果如表1           

2000年2月—5月在江苏常熟电厂模拟载荷检验装置检验皮带秤的数据结果如表2 所示，表中所列数据是皮带秤示值，是模拟载荷装置的循环链码放置在皮带秤称量段时，皮带秤在 检验时间内多次累计值的平均值，以2月28日皮带秤示值的平均值作为标准计算变差。现场测试结果证明，在三个月中模拟载荷装置检验皮带秤时最大变差为-0.085%，未超过0.1%的总不确定度。                                                                                                                                                                  

   2000年11月在河南姚孟电厂二期扩建工程中模拟载荷检验装置实物修正值验证数据如表3                                                                                     

#4乙侧皮带秤

平均误差率  = 0.070%；标准偏差 = 0.0183% 。测试时模拟载荷检验装置内设实物修正值

c = 0.9888，验证结果可以看出检验装置与皮带秤的平均误差率，与实物检定皮带秤误差率0.06 %相比较只差0.01%，实物检定皮带秤是采用姚孟电厂的轨道衡称量，共计28个车皮物料，总重量为1709.316 t ，检定数据如表4

    2003年7月28日笔者在宁夏石咀山电厂采用模拟载荷装置对两台皮带秤进行使用中检验，

所测试数据如表（5-6）                                                                                                         #5甲侧皮带秤

#5乙侧皮带秤

                                                                                                      皮带秤作为一种动态计量设备，就必然存在误差问题。而误差直接关系到企业的经营和经

济效益。所以必须经常校，且要校准。检定、检验皮带秤的装置同样存在误差问题，这就必须

对装置的检测数据进行处理，对误差进行分析，找到产生误差源头和误差变化的规律。如输送

机在运行中产生较大的振动，通过托辊传递给皮带以及皮带在运行中跳动，使循环链码在振动

和跳动状态中称量。皮带长度、速度的变化，测重传感器、测速传感器的采样误差，二次仪表

的随机误差，链码检定安装造成的误差，只有减少各方面的误差才能保证在系统误差内，并进

行合理修正才能提高检验装置的精度，其目的是为了保证皮带秤计量准确度。

1、  对表1试验结果数据分析

  此数据是皮带秤实物检定装置与模拟载荷检验装置的比对试验的结果。可以看出，皮带秤实物检定装置的最大误差值小于模拟载荷检验装置；而模拟载荷检验装置的相对误差最大差值和相对误差的实验标准差又优于皮带秤实物检定装置。                                                                                                 通过试验结果可得出，皮带秤实物检定装置和模拟载荷检验装置可以开展0.5级、1级和

2级皮带秤的检定和使用中的检验。虽然模拟载荷检验装置的一些试验结果优于实物检定装置

的结果，但是从量值溯源的严谨性考虑，实物与模拟客观上存在误差，所以规程中明确规定，

皮带秤的首次检定、后续检定以及修理后检定仍然以实物检定装置检定为准。模拟载荷检验装

置修正系数后只能作为皮带秤日常使用中的检验标准。以它具有的功能，达到能经常性地对皮

带秤进行动态检验的目的。

2、对稳定性、重复性数据分析

从表2检验结果可以看出三个月中不仅皮带秤长期性能稳定，而且不同一时期内7次检

验重复性也十分良好。表3显然是检验装置服从于实物检定合格的皮带秤对C值修正后，再

检验皮带秤的数据。同时也证明了检验装置的标准质量码块循环作用在称量段上，只要皮带

秤称量不发生变化，它基本是一个恒定重量值。皮带秤显示值单位为10kg ；检验装置显示值

单位为1kg 。表4证明了皮带秤实物检定合格。

3、对表5-6所测数据分析

现场测试结果不仅反映了皮带秤使用中的检验准确度，同时也能分析模拟载荷装置的精度。

#5甲侧检验装置三次示值的平均值为65.653 t ，循环链码计算值为65.682 t ，误差率为-0.044%

检验时间平均值为258.258 s ，现场实测值为259.88 s , 误差率为-0.624% 。

#5乙侧检验装置三次示值的平均值为67.320 t ，循环链码计算值为67.354 t ，误差率为-0.050%

检验时间平均值为263.862 s ，现场实测值为265.52 s ，误差率为-0.624% 。分析认为测重传感

器采样、测速传感器在振动中采样存在误差，且变化量很小。                                                                                              4、  模拟载荷检验装置误差计算实例

数据统计误差通常分随机误差和系统误差。随机误差是在实际测量条件下多次测量同一量值

时，误差的绝对值和符号以不同方式变化着的误差。它反映了被测检验装置的精度，随机误差越

小，说明其精度越高。系统误差是在偏离规定的测量条件下多次测量同一量值时，误差的绝对值

和符号保持恒定的误差。系统误差反映了被测检验装置的正确度，系统误差越小，说明其正确度

越高。评价检验装置的精度既不能单独看其随机误差，也不能单独考查其系统误差，而是要对其

进行综合分析和计算，从而确定被测检验装置的综合指标。即准确度（此时不讨论误差分配问题）

2003年8月23日在现场测试循环链码称量数据10次：12496  12497  12498  12495   12499 

12496  12497  12499  12497  12499  通过对循环链码总重量计算值为 ：

i = 12500.4kg，被测值的平均值 12497.3 kg ，系统误差Δ= -0.0031kg

随机误差 0.001418

准确度δ= = 0.047 %

式中Δ—检验结果的系统误差； —标准值（真值）；随机误差按贝塞尔公式计算也称标准

偏差。计算准确度方法称之当量误差计算，取2 其置信概率在95.4 % 左右。

五、 对模拟载荷检验装置的综合评价及应用前景

模拟载荷检验装置在皮带秤检验中的应用，操作简单、使用方便、实现了检验自动化。

检验准确可靠，解决了皮带秤经常校的难题。得到了国家计量部门的认可，已被用户所接受。

1、  循环链码的单位长度质量误差≤0.05% , 检验装置准确度≤0.1%的技术指标可以达

到，稳定性能、重复性能好，经有关检测部门测试重复性为0.08 % ,而在用户安装调试中基本

0.05—0.03%                                                                                                                            

2、  更新了检验皮带秤重复性的概念，改变了原规程规定在秤架上施加60%Qmax的砝码

皮带运行数整圈，记录累计示值共作5次的方法。循环链码的重复性试验方法是：往运行皮带

上施加循环链码，皮带秤计数。然后提升循环链码，允许皮带空转并将示值回零（若必要），

再用同一链码加载两次。循环链码能很方便地完成自动加载、卸载再加载的检验程序，这就是

检验皮带秤重复性的新概念。

3、  由于码块的特殊设计，使得循环链码与皮带同步运行，因此能较好地模拟载荷在皮带

上运行状况，不会产生打滑重复称重的现象，检验时操作方便，不必多次开停皮带机就能完成

检验工作全过程，不影响皮带的正常运转，不占用输煤时间。

4、  检验数据是全面评价模拟载荷检验装置性能指标的重要依据，稳定性能可靠，重复性

能好，有利于对数据处理和误差分析，找到误差源和误差变化的规律，可以合理修正其误差系

数。检验数据结果证明了与实物检定之间的修正系数极小。

    5、循环链码虽然每组码块重量相差不大，是以每米公斤重量检定制作而成的，而不是任意

每米重量都相同，当链码不是运行整圈或整米通过称量段时，会给称量带来微小的误差。

6、循环链码之所以稳定性好、重复性好源于皮带秤基本在恒定载荷中称重，而不是随输送

物料期时大时小波动载荷中称重。与输送物料相比较，其状态近似物料输送，而不是仿真物料输

送，仍然存在一些差异。因此，在皮带秤首次检定时必须经实物确定物料因子，经物料因子修正

后才可以替代实物进行使用中检验。                                                                                                                                   

7、  目前，模拟载荷检验装置只能是一对一地使用，一台皮带秤需要配一套检验装置，随着

技术不断进步，一台检验装置检验两台甚至多台皮带秤，多点线性检验功能正在开发研究中。                                                                                              8、皮带秤在使用中由于皮带的影响存在一定的非线性称量区间，规程规定物料输送控制在

20—100%Qmax ，皮带秤计量特性也不是直线，现场实际称量与理想线性状态有不同程度的偏差，

但是理想的直线与实际的曲线总会相交的，其交点应该是零误差点，这个交点基本在最大流量的

60～80%之间徘徊。所以选用循环链码的重量必须在皮带秤最大流量60～80%之间，才能克服皮带

秤称量的非线性，减少称量误差。