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一、問題的提出

    電子皮帶秤廣泛用于燃煤電廠的入爐煤計量和入廠煤計量，前者是企業(yè)內(nèi)部核算，后者則是經(jīng)營貿(mào)易結(jié)算。皮帶秤的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度是計量正確與否的關(guān)鍵，由于皮帶秤是在動態(tài)狀況下工作，現(xiàn)場影響稱量準(zhǔn)確度的因素很多，必須定期進(jìn)行檢驗，才能維持皮帶秤準(zhǔn)確使用。如何對皮帶秤很方便地進(jìn)行經(jīng)常校、且要校準(zhǔn)，人們想方設(shè)法對皮帶秤進(jìn)行模擬檢驗。常見有：掛碼檢驗、滾動鏈碼檢驗、小車砝碼檢驗、三排小輪鏈碼檢驗、自動小重錘砝碼檢驗、電信號檢驗等等，經(jīng)過長期現(xiàn)場實踐經(jīng)驗和理論分析，實物檢驗仍是唯一準(zhǔn)確、可靠、可信的檢驗方法。

    實物檢驗是用該皮帶日常輸送的物料進(jìn)行稱重的一種檢驗方法。標(biāo)準(zhǔn)物料重量采用料斗秤或地中衡、軌道衡、翻車機(jī)軌道衡稱量，實物檢驗中又有在線檢驗和離線檢驗之分。由于檢驗用的物料與實際輸送的物料是同一種，物料的性質(zhì)及其流量的大小均勻程度、在皮帶上的分布狀態(tài)與實際輸送時完全一致，所以新安裝的皮帶秤必須用實物檢定來確定稱量準(zhǔn)確度。在日常檢驗工作中經(jīng)常采用實物檢定用戶是很難接受，不僅檢驗時間長、耗費(fèi)的人力和物力很大，離線檢驗存在物料稱重與去皮稱重的誤差，在線檢驗料斗秤稱重的準(zhǔn)確度是否能保證物料多次轉(zhuǎn)換、物料拋散、死角堆積等諸多的問題，很多單位不是按規(guī)定的次數(shù)檢驗皮帶秤。實物經(jīng)常檢驗皮帶秤，在現(xiàn)場實施相當(dāng)困難。模擬檢驗又存在諸多的影響因素，檢驗結(jié)果置信度低，皮帶秤稱量準(zhǔn)不準(zhǔn)心中無數(shù)，實際上失去了使用的意義。

二、現(xiàn)場調(diào)研中存在問題的分析

    為了研究解決皮帶秤現(xiàn)場檢定工作存在的問題，確保燃煤計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，電力系統(tǒng)曾經(jīng)組派有關(guān)專家組成的調(diào)研組對西南、華東、西北、華北地區(qū)9家電廠進(jìn)行了實物檢驗裝置運(yùn)行情況的調(diào)研，調(diào)研結(jié)果只有外高橋電廠、常熟發(fā)電有限公司，和陡河電廠少數(shù)幾家電廠的皮帶秤檢驗裝置（料斗秤）能有效地用于皮帶秤的檢定和使用中的檢驗。外高橋電廠為電力系統(tǒng)第一家進(jìn)行實物檢驗裝置建標(biāo)電廠，用來檢定入廠煤計量的皮帶秤，由原電力部計量辦公室頒發(fā)計量標(biāo)準(zhǔn)證書，由地方計量測試部門進(jìn)行周期性檢定。采取有效措施，提高皮帶秤準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性。十分重視計量器具的改造和更新，對未建標(biāo)的入爐煤用實物檢驗裝進(jìn)行大修、改進(jìn)，使其性能達(dá)到JJG（電力）-02-96規(guī)程的技術(shù)要求，能有效地檢定皮帶秤；常熟發(fā)電有限公司對入廠煤計量高度重視，投資200萬元建成64T實物檢驗裝置為目前國最大的此類裝置。調(diào)研期檢驗皮帶秤在20天中最大變差值為0.1% ；陡河電廠實物檢驗裝置和皮帶秤的準(zhǔn)確度都能符合使用中的要求。而大部分電廠存在影響實物檢驗裝置正常使用中的各種因素，嚴(yán)重的已經(jīng)無法對皮帶秤進(jìn)行檢定和使用中檢驗。綜合分析，歸納如下：1、對實物檢定系統(tǒng)的設(shè)置不合理，設(shè)計時未考慮實物檢驗裝置和皮帶秤之間輸煤系統(tǒng)對計量誤差的影響，使被稱物料超過了三個轉(zhuǎn)換點(diǎn)，沿途的堆積和拋散以及粘附在落煤斗壁上的殘煤被沖擊剝離，不能確保所有被稱物料不多不少全部經(jīng)過被檢皮帶秤。2、實物檢驗裝置與皮帶秤配置不當(dāng)，檢驗裝置最大容量不應(yīng)小于皮帶秤最大稱量的20% ；實物檢驗裝置的檢定分度值，應(yīng)比皮帶秤的分度值高。如某電廠一臺20T的檢驗裝置分度值e=10kg，只有2000個檢定分度數(shù)，低于JJG（電力）-02-96規(guī)程中n≧3000d的要求。3、計量管理制度不落實，有的電廠對實物檢驗裝置長期不維修、不檢定、明知道使用不準(zhǔn)確也不改造，燃煤計量裝置形同虛設(shè)。4、為了降低煤耗在數(shù)據(jù)上“吃誤差”，無論是最大誤差還是最小誤差都控制在負(fù)值。5、違反計量法規(guī)的規(guī)定，使用非衡器生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的實物檢驗裝置和皮帶秤。6、計量人員技術(shù)素質(zhì)偏低，操作不熟練，對皮帶秤的計量及調(diào)整操作不當(dāng)，實物檢驗裝置符合使用中的準(zhǔn)確度要求，檢驗時皮帶秤沒有調(diào)整好，其結(jié)果把皮帶秤檢驗超出誤差范圍。   

三、模擬載荷檢驗裝置的應(yīng)用

    燃煤電廠為了加強(qiáng)入爐煤計量和入廠煤計量管理，保證皮帶秤稱量準(zhǔn)確度，一是檢驗時要把皮帶秤校準(zhǔn)，二是要能很方便地對皮帶秤經(jīng)常校。對于連續(xù)作業(yè)性很強(qiáng)的電廠輸煤系統(tǒng)經(jīng)常采用實

煤檢驗十分困難，且現(xiàn)場眾多原因造成不能及時進(jìn)行檢驗，DCX型模擬載荷檢驗裝置（循環(huán)鏈碼）是近年來研制、開發(fā)，并經(jīng)試驗后已投入使用的一種新型模擬載荷檢驗裝置�，F(xiàn)場使用結(jié)果表明，該裝置具有操作方便、檢驗重復(fù)性好、長期穩(wěn)定性好，能實現(xiàn)與實物檢定差值有效地修正，解決了皮帶秤檢驗難題。目前，已經(jīng)應(yīng)用于眾多的燃煤電廠皮帶秤使用中檢驗。DCX型模擬（循環(huán)鏈碼）工作原理裝置主要是由：標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量循環(huán)鏈碼，鏈碼托輥及支架，

主、附升降系統(tǒng)，測重、測速傳感器，檢驗累計器及控制系統(tǒng)組成。如圖所示

                                                                                                      循環(huán)鏈碼是由數(shù)百個標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量砝碼連接成21m長的閉合鏈條，根據(jù)需要制造1-6條供選用。標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量砝碼有：10kg/m、20kg/m、30kg/m、40kg/m、50kg/m系列, 每米質(zhì)量誤差≤0.05%，啟動皮帶機(jī)，當(dāng)升降系統(tǒng)控制工作在下降狀態(tài)時，部分鏈碼自動降落在設(shè)有稱量段的皮帶上，鏈碼隨著皮帶的移動周而復(fù)始地循環(huán)通過稱量段，將砝碼的重量作用在稱量段上，皮帶秤累計重量就是循環(huán)鏈碼通過稱量段上的累計重量。與此同時，檢驗累計器也累計循環(huán)鏈碼作用在稱量段的重量，因模擬載荷檢驗裝置總不確定度優(yōu)于0.1%，將檢驗累計器的累計值與皮帶秤累計值進(jìn)行比較，就可以確定皮帶秤累計值誤差，從而完成了檢驗工作。將升降系統(tǒng)控制工作在提升狀態(tài)，循環(huán)鏈碼自動提升離開皮帶，整個檢驗工作結(jié)束。具有操作簡單實用、使用方便可靠、不影響生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。測重傳感器是用來測量通過稱量段的鏈碼重量，測速傳感器是測量皮帶運(yùn)行速度。

    2003年5月實施的JJG195-2002皮帶秤國家計量檢定規(guī)程，在新增加的主要內(nèi)容里其中有：“使用中檢驗應(yīng)使用實際使用物料進(jìn)行，對于難以經(jīng)常使用物料進(jìn)行使用中檢驗的皮帶秤，使用中檢驗可以使用模擬載荷裝置替代實際物料進(jìn)行使用中檢驗。其條件是模擬載荷裝置的試驗結(jié)果必須是按模擬載荷試驗的要求，經(jīng)物料試驗修正后的試驗結(jié)果�！薄２⒚鞔_規(guī)定：“通�？捎醚�環(huán)鏈條碼等重復(fù)性達(dá)到0.1%的模擬載荷裝置對0.5級皮帶秤、1級皮帶秤和2級皮帶秤進(jìn)行使用中檢驗，使用其他模擬載荷裝置對1級皮帶秤和2級皮帶秤進(jìn)行使用中檢驗�！�

四、數(shù)據(jù)測試與誤差分析

    為了對DCX型模擬載荷檢驗裝置的考核，檢定其準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，以及檢驗結(jié)果與實物的比對試驗。1999年11月電力部熱工計量測試中心在安徽省銅陵國家皮帶秤質(zhì)量檢測中心進(jìn)行檢驗裝置與實物檢定的比對試驗。2000年2月至10月又在江蘇常熟電廠、河南姚孟電廠進(jìn)行比對試驗，同年12月以中國計量科學(xué)研究院為組長的全國質(zhì)量計量技術(shù)委員會電子皮帶秤檢定方法比對試驗小組又在江蘇常熟電廠進(jìn)行皮帶秤與模擬載荷檢驗裝置比對試驗所測結(jié)果如表1           

2000年2月—5月在江蘇常熟電廠模擬載荷檢驗裝置檢驗皮帶秤的數(shù)據(jù)結(jié)果如表2 所示，表中所列數(shù)據(jù)是皮帶秤示值，是模擬載荷裝置的循環(huán)鏈碼放置在皮帶秤稱量段時，皮帶秤在 檢驗時間內(nèi)多次累計值的平均值，以2月28日皮帶秤示值的平均值作為標(biāo)準(zhǔn)計算變差�，F(xiàn)場測試結(jié)果證明，在三個月中模擬載荷裝置檢驗皮帶秤時最大變差為-0.085%，未超過0.1%的總不確定度。                                                                                                                                                                  

   2000年11月在河南姚孟電廠二期擴(kuò)建工程中模擬載荷檢驗裝置實物修正值驗證數(shù)據(jù)如表3                                                                                     

#4乙側(cè)皮帶秤

平均誤差率  = 0.070%；標(biāo)準(zhǔn)偏差 = 0.0183% 。測試時模擬載荷檢驗裝置內(nèi)設(shè)實物修正值

c = 0.9888，驗證結(jié)果可以看出檢驗裝置與皮帶秤的平均誤差率，與實物檢定皮帶秤誤差率0.06 %相比較只差0.01%，實物檢定皮帶秤是采用姚孟電廠的軌道衡稱量，共計28個車皮物料，總重量為1709.316 t ，檢定數(shù)據(jù)如表4

    2003年7月28日筆者在寧夏石咀山電廠采用模擬載荷裝置對兩臺皮帶秤進(jìn)行使用中檢驗，

所測試數(shù)據(jù)如表（5-6）                                                                                                         #5甲側(cè)皮帶秤

#5乙側(cè)皮帶秤

                                                                                                      皮帶秤作為一種動態(tài)計量設(shè)備，就必然存在誤差問題。而誤差直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)營和經(jīng)

濟(jì)效益。所以必須經(jīng)常校，且要校準(zhǔn)。檢定、檢驗皮帶秤的裝置同樣存在誤差問題，這就必須

對裝置的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對誤差進(jìn)行分析，找到產(chǎn)生誤差源頭和誤差變化的規(guī)律。如輸送

機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生較大的振動，通過托輥傳遞給皮帶以及皮帶在運(yùn)行中跳動，使循環(huán)鏈碼在振動

和跳動狀態(tài)中稱量。皮帶長度、速度的變化，測重傳感器、測速傳感器的采樣誤差，二次儀表

的隨機(jī)誤差，鏈碼檢定安裝造成的誤差，只有減少各方面的誤差才能保證在系統(tǒng)誤差內(nèi)，并進(jìn)

行合理修正才能提高檢驗裝置的精度，其目的是為了保證皮帶秤計量準(zhǔn)確度。

1、  對表1試驗結(jié)果數(shù)據(jù)分析

  此數(shù)據(jù)是皮帶秤實物檢定裝置與模擬載荷檢驗裝置的比對試驗的結(jié)果。可以看出，皮帶秤實物檢定裝置的最大誤差值小于模擬載荷檢驗裝置；而模擬載荷檢驗裝置的相對誤差最大差值和相對誤差的實驗標(biāo)準(zhǔn)差又優(yōu)于皮帶秤實物檢定裝置。                                                                                                 通過試驗結(jié)果可得出，皮帶秤實物檢定裝置和模擬載荷檢驗裝置可以開展0.5級、1級和

2級皮帶秤的檢定和使用中的檢驗。雖然模擬載荷檢驗裝置的一些試驗結(jié)果優(yōu)于實物檢定裝置

的結(jié)果，但是從量值溯源的嚴(yán)謹(jǐn)性考慮，實物與模擬客觀上存在誤差，所以規(guī)程中明確規(guī)定，

皮帶秤的首次檢定、后續(xù)檢定以及修理后檢定仍然以實物檢定裝置檢定為準(zhǔn)。模擬載荷檢驗裝

置修正系數(shù)后只能作為皮帶秤日常使用中的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。以它具有的功能，達(dá)到能經(jīng)常性地對皮

帶秤進(jìn)行動態(tài)檢驗的目的。

2、對穩(wěn)定性、重復(fù)性數(shù)據(jù)分析

從表2檢驗結(jié)果可以看出三個月中不僅皮帶秤長期性能穩(wěn)定，而且不同一時期內(nèi)7次檢

驗重復(fù)性也十分良好。表3顯然是檢驗裝置服從于實物檢定合格的皮帶秤對C值修正后，再

檢驗皮帶秤的數(shù)據(jù)。同時也證明了檢驗裝置的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量碼塊循環(huán)作用在稱量段上，只要皮帶

秤稱量不發(fā)生變化，它基本是一個恒定重量值。皮帶秤顯示值單位為10kg ；檢驗裝置顯示值

單位為1kg 。表4證明了皮帶秤實物檢定合格。

3、對表5-6所測數(shù)據(jù)分析

現(xiàn)場測試結(jié)果不僅反映了皮帶秤使用中的檢驗準(zhǔn)確度，同時也能分析模擬載荷裝置的精度。

#5甲側(cè)檢驗裝置三次示值的平均值為65.653 t ，循環(huán)鏈碼計算值為65.682 t ，誤差率為-0.044%

檢驗時間平均值為258.258 s ，現(xiàn)場實測值為259.88 s , 誤差率為-0.624% 。

#5乙側(cè)檢驗裝置三次示值的平均值為67.320 t ，循環(huán)鏈碼計算值為67.354 t ，誤差率為-0.050%

檢驗時間平均值為263.862 s ，現(xiàn)場實測值為265.52 s ，誤差率為-0.624% 。分析認(rèn)為測重傳感

器采樣、測速傳感器在振動中采樣存在誤差，且變化量很小。                                                                                              4、  模擬載荷檢驗裝置誤差計算實例

數(shù)據(jù)統(tǒng)計誤差通常分隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。隨機(jī)誤差是在實際測量條件下多次測量同一量值

時，誤差的絕對值和符號以不同方式變化著的誤差。它反映了被測檢驗裝置的精度，隨機(jī)誤差越

小，說明其精度越高。系統(tǒng)誤差是在偏離規(guī)定的測量條件下多次測量同一量值時，誤差的絕對值

和符號保持恒定的誤差。系統(tǒng)誤差反映了被測檢驗裝置的正確度，系統(tǒng)誤差越小，說明其正確度

越高。評價檢驗裝置的精度既不能單獨(dú)看其隨機(jī)誤差，也不能單獨(dú)考查其系統(tǒng)誤差，而是要對其

進(jìn)行綜合分析和計算，從而確定被測檢驗裝置的綜合指標(biāo)。即準(zhǔn)確度（此時不討論誤差分配問題）

2003年8月23日在現(xiàn)場測試循環(huán)鏈碼稱量數(shù)據(jù)10次：12496  12497  12498  12495   12499 

12496  12497  12499  12497  12499  通過對循環(huán)鏈碼總重量計算值為 ：

i = 12500.4kg，被測值的平均值 12497.3 kg ，系統(tǒng)誤差Δ= -0.0031kg

隨機(jī)誤差 0.001418

準(zhǔn)確度δ= = 0.047 %

式中Δ—檢驗結(jié)果的系統(tǒng)誤差； —標(biāo)準(zhǔn)值（真值）；隨機(jī)誤差按貝塞爾公式計算也稱標(biāo)準(zhǔn)

偏差。計算準(zhǔn)確度方法稱之當(dāng)量誤差計算，取2 其置信概率在95.4 % 左右。

五、 對模擬載荷檢驗裝置的綜合評價及應(yīng)用前景

模擬載荷檢驗裝置在皮帶秤檢驗中的應(yīng)用，操作簡單、使用方便、實現(xiàn)了檢驗自動化。

檢驗準(zhǔn)確可靠，解決了皮帶秤經(jīng)常校的難題。得到了國家計量部門的認(rèn)可，已被用戶所接受。

1、  循環(huán)鏈碼的單位長度質(zhì)量誤差≤0.05% , 檢驗裝置準(zhǔn)確度≤0.1%的技術(shù)指標(biāo)可以達(dá)

到，穩(wěn)定性能、重復(fù)性能好，經(jīng)有關(guān)檢測部門測試重復(fù)性為0.08 % ,而在用戶安裝調(diào)試中基本

0.05—0.03%                                                                                                                            

2、  更新了檢驗皮帶秤重復(fù)性的概念，改變了原規(guī)程規(guī)定在秤架上施加60%Qmax的砝碼

皮帶運(yùn)行數(shù)整圈，記錄累計示值共作5次的方法。循環(huán)鏈碼的重復(fù)性試驗方法是：往運(yùn)行皮帶

上施加循環(huán)鏈碼，皮帶秤計數(shù)。然后提升循環(huán)鏈碼，允許皮帶空轉(zhuǎn)并將示值回零（若必要），

再用同一鏈碼加載兩次。循環(huán)鏈碼能很方便地完成自動加載、卸載再加載的檢驗程序，這就是

檢驗皮帶秤重復(fù)性的新概念。

3、  由于碼塊的特殊設(shè)計，使得循環(huán)鏈碼與皮帶同步運(yùn)行，因此能較好地模擬載荷在皮帶

上運(yùn)行狀況，不會產(chǎn)生打滑重復(fù)稱重的現(xiàn)象，檢驗時操作方便，不必多次開停皮帶機(jī)就能完成

檢驗工作全過程，不影響皮帶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不占用輸煤時間。

4、  檢驗數(shù)據(jù)是全面評價模擬載荷檢驗裝置性能指標(biāo)的重要依據(jù)，穩(wěn)定性能可靠，重復(fù)性

能好，有利于對數(shù)據(jù)處理和誤差分析，找到誤差源和誤差變化的規(guī)律，可以合理修正其誤差系

數(shù)。檢驗數(shù)據(jù)結(jié)果證明了與實物檢定之間的修正系數(shù)極小。

    5、循環(huán)鏈碼雖然每組碼塊重量相差不大，是以每米公斤重量檢定制作而成的，而不是任意

每米重量都相同，當(dāng)鏈碼不是運(yùn)行整圈或整米通過稱量段時，會給稱量帶來微小的誤差。

6、循環(huán)鏈碼之所以穩(wěn)定性好、重復(fù)性好源于皮帶秤基本在恒定載荷中稱重，而不是隨輸送

物料期時大時小波動載荷中稱重。與輸送物料相比較，其狀態(tài)近似物料輸送，而不是仿真物料輸

送，仍然存在一些差異。因此，在皮帶秤首次檢定時必須經(jīng)實物確定物料因子，經(jīng)物料因子修正

后才可以替代實物進(jìn)行使用中檢驗。                                                                                                                                   

7、  目前，模擬載荷檢驗裝置只能是一對一地使用，一臺皮帶秤需要配一套檢驗裝置，隨著

技術(shù)不斷進(jìn)步，一臺檢驗裝置檢驗兩臺甚至多臺皮帶秤，多點(diǎn)線性檢驗功能正在開發(fā)研究中。                                                                                              8、皮帶秤在使用中由于皮帶的影響存在一定的非線性稱量區(qū)間，規(guī)程規(guī)定物料輸送控制在

20—100%Qmax ，皮帶秤計量特性也不是直線，現(xiàn)場實際稱量與理想線性狀態(tài)有不同程度的偏差，

但是理想的直線與實際的曲線總會相交的，其交點(diǎn)應(yīng)該是零誤差點(diǎn)，這個交點(diǎn)基本在最大流量的

60～80%之間徘徊。所以選用循環(huán)鏈碼的重量必須在皮帶秤最大流量60～80%之間，才能克服皮帶

秤稱量的非線性，減少稱量誤差。