论题：电子皮带秤安装之链码检验装置实战

    皮带秤广泛应用于燃煤电厂的入炉煤计量和入厂煤计量，为了保证皮带秤称量准确度，一是检验时要校准皮带秤二是要能很方便地经常对皮带秤校准。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，皮带秤称量准不准心中无数，实际上就失去了使用皮带秤的意义。 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、长期稳定性好等优点，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的检验。
       2003年5月实施的JJG195一2002皮带秤国家计量检定规程，在新增加的主要内容里有：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。”

1 DCX型模拟载荷检验装置

       DCX型模拟（循环链码）工作原理装置主要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1所示。

       循环链码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。

2 现场测试

      为了对DCX型模拟载荷检验装置进行考核，检定其准确度和稳定性，并进行检验结果与实物的比对试验，2011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了检验装置与实物检定的比对试验。
2012年2月至10月又在江苏常熟电厂、河南姚孟电厂进行了比对试验，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了皮带秤与模拟载荷检验装置比对试验，所测结果如表1所示。 2012年2月～5月，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2中所列数据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3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， 4#乙侧皮带秤模拟载荷检验装置实物修正值验证数据如表3所示。
      表3中平均误差率-x = 0.070% ，标准偏差σ=0.183%。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0.06%，与实物检定皮带秤误差率相比较只差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1709.316t，检定数据如表4所示。

      2003年7月28日，在宁夏石咀山电厂采用模拟载荷装置对5#甲乙侧皮带秤两台皮带秤进行使用中检验，所测试数据如表5和表6所示。

3 误差分析与计算方法

       皮带秤作为一种动态计量设备就必然存在误差问题。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，找到产生误差的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。皮带速度的变化，测重传感器、测速传感器的采样误差，显示仪表的随机误差，链码检定安装造成的误差等，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。

3.1 对表1试验结果数据进行分析

       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，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。

3.2 对稳定性、重复性数据进行分析

       从表2检验结果可以看出，3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。

3.3 对表5-6所测数据进行分析

       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3次示值的平均值为65.653t，循环链码计算值为65.682t 误差率为- 0.044%，检验时间平均值为258.258s ，现场实测值为259.88s ，误差率为-0.624%。5 #乙侧检验装置3次示值的平均值为67.320t，循环链码计算值为67.354t，误差率为 - 0.050%，检验时间平均值为 263.862s，现场实测值为 265.52s，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。

3.4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

      式中：Δ为检验结果的系统误差；^Xi为标准值（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2σ其置信概率在95.4%左右。

4对模拟载荷检验装置的综合评价

      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可达到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在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的运行状况，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，不占用输料时间。

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的60% ～80%之间，才能克服皮带秤称量的非线性，减少称量误差。

⑨DCX型模拟载荷检验装置（循环链码）是徐州华隆机械设备制造有限公司生产的新产品，经现场测试和用户调查为持有国家计量部门制造计量器具许可证和计量器具型式批准证书（CPA）的定型产品。