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衡器/电子称 |
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GCU/GCS-800动静两用轨道衡的应用 |
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作者：马鞍山市质量技术监督局 汪友宏 朱报平 |
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随着马钢公司新区4500立方大型高炉的顺利出铁，为了节能降耗，提高效益，配置了两台GCU/GCS—800动静两用轨道衡，对铁水进行动态称量。现将此衡硬件组成和调试标定的基本状况介绍给大家参考，期待着得到有关专家的指导和帮助，促进用好此类尚不多见的轨道衡，使其发挥应有的作用。
一、衡的机械结构
称重对象为大连重机厂生产的16轴鱼雷罐车。车自重约300吨，装铁水后，整车毛重为650吨左右，但毛重不会超过700吨。由内燃机机车牵引，每趟拉（推）3～5节车不等，但不多于5节。车速为3～7km/h。
考虑到是对铁水的称量，为了得到相对高的准确度，宜整车称量。但由于鱼雷罐车的全轴距较长，显然不适合用单台面，故采用双台面整车称量方式。每个承重台面有拉杆式限位器，横向6套，纵向4套，过渡器防爬器合一装置4套，接近开关2个。各自形成一个皮实、稳定、可靠、独立的承载器，重达20t。其秤台组成示意如图一。
图1
选用30～50mm厚的优质钢板，焊接成“Ⅱ”形的箱体承重大梁，梁高1米。两根大梁间采取半刚性连接，每根长9米的大梁采用分段搭接式结构。这样各段梁可视为典型的简支梁，设计时力学计算较方便且准确可靠。在实际使用中缓解了由于温度变化，秤台梁体发生的弯曲变形。由于都是非刚性连接，还避免了静不定结构引起的称重传感器受力误差。
二、衡的电气结构
此衡除秤体较庞大外，其余和常用的动态轨道衡没有什么大的区别，其电气原理框图，如图二所示。
1、每个秤台设置六只称重传感器，其尽量筛选mv/v/Ro （传感器灵敏系数与传感器输出阻抗之比）一致的产品为一组并联使用，这样基本消除了有称重传感器产生的偏载误差，不仅方便了现场的调试工作，而且有利于提高动态衡的整体质量。
2、为了减少干扰和使称重传感器输出的重量信号电压与A/D转换器输入电压相匹配，必须设置放大滤波电路。放大滤波电路共分两级，第一级用3只OP177构成一个输入电阻比较高，共模抑制作用比较好的数据放大器形式。第二级为有源二阶滤波电路。其两级总电压放大倍数Ku约780倍，截止频率 ≈20Hz。
3、选用逐次比较式的ADC1380集成芯片完成模数转换。1380是一种高速高精度的模数转换器件，特别适合动态称量的快速多次采样的需要。16位A/D 转换共有216-1=65535个数码，对于Max=400t d=50kg来说，是有足够的分辨力了。
4、隔离和接口
称重通道与微机之间设置了光电耦合，以减少二者之间的干扰。称重通道是专门为动态轨道衡而设计制造的，而微机则是一种通用设备，两者之间需加接口电路。8255是常用的可编程输入输出接口芯片，只需加极少量的逻辑电路，构成I/O接口板，直接插入计算机的扩展I/O槽中，即可满足动态衡数据采集通道与微机之间控制的需要。
三、调试标定
对于这类特大称量的衡来讲，调试标定比较困难，尤其是量值的传递和标定，既没有国家检定规程，又缺乏标准器。因而对衡的质量容易发生异议，甚至产生商务纠纷。好在认为稳定性是评定计量器具性能优劣最根本的条件，并不需要追求称量准确度和称量速度指标的偏高，成为供需双方的共识。产家以确定轨道衡的稳定可靠为侧重点的设计宗旨，提高秤体自重，对承重、传力、限位、过渡机构进行优化设计，加强防振动抗冲击的能力，选配进口高精度称重传感器。确保轨道衡的稳定性和可靠性。用户对基础、道床、引道规范施工，衡区的线路平直段达到设计要求。参照有关检定规程，拟定了800t动静两用轨道衡调试校准办法，按办法进行检定验收，取得了满意的效果。
1、设备的基本参数
最大称量：双台面800t 单台面400t
显示分度值：50kg
称量对象：16轴鱼雷罐车
称量方式：1）双向静态整车称量（上衡速度≤3km/h）
2）双向动态整车称量（车速为3～7km/h）
2、称量允差要求
1）静态称量允差要求
单台面检定分度值e=100kg，双台面检定分度值e=200kg表一
 2)动态称量允差要求（表二）
检定分度值e=200kg称量车速3～7km/h表二
 3、量值的标定
首先用重约为320t的鱼雷罐车进行多次静态称量（不少于5次），考察该衡的重复性和稳定性。重复性误差不大于100kg认为合格后方可进行量值的标定。
1）120t的检衡车分别停在A秤台、B秤台中间位置上，停稳后记录示值I1，在120t检衡车上加放M11级1t砝码20个，再记录示值I3，计算出20000和（I3-I1）的比值，用以对I1进行修正，用修正后的值，对衡进行重新标定。
2）将重约为320t的鱼雷罐车停在秤台上，记录示值I2，在鱼雷罐车上加放M11级1t砝码20个，再记录示值I4，计算出20000和（I4-I2）的比值。用以对I2进行修正，用修正后的值，对衡重新标定。
4、检定项目：
1）空秤测试：开机预热十五分钟，记录空秤示值。用机车牵引重约为320t的鱼雷罐车，以5～7km/h的速度，往返通过台面各三次，其车辆离开台面时，记录或打印空秤示值。其变化量不大于0.5e。
2）静态称量的准确度、重复性、偏载和线性的测试
① 用40tT6型检衡车测试，往返三次，每次在A、B秤台上各停左、中、右三个位置，共记录18个示值。在A、B台面上各做一次鉴别力测试。
② 用120t检衡车测试，往返三次，每次在A、B秤台上各停左、中、右三个位置，共记录18个示值。在A、B台面上各做一次鉴别力测试。最后一次，在120t检衡车上放置M11级砝码20t，记录增量示值IΔ，达到｜IΔ-20000｜≤1.0e。
③用鱼雷罐车测试，往返五次，记录5个示值（五次停车位置是随机的）。在其中做一次鉴别力测试。最后一次，在鱼雷罐车上放置20t砝码，记录增量示值IΔ，达到｜IΔ-20000｜≤1.0e。
以上测试所得误差应小于静态称量最大允许误差。
3）动态称量的测试
由于进行动态称量测试，既没有标准检衡车组，又实难建立重达六百吨以上的临时标准车。面对现实只能检查衡对车型的判别能力和动态称量的重复性误差。其误差的评价计算不能完全照搬表二的要求执行，在350t的称量段，取多次称量的重复性误差不大于800kg为合格。事实上不可能用装有铁水的鱼雷罐车来进行测试，但考虑到尽量使检测状态与生产实际使用状态相接近。故用一节空鱼雷罐车（320t左右）和一节装有20t砝码的鱼雷罐车（340t左右）由机车牵引进行动态称量的测试。以约5km/h速度，往返通过秤台各6次。共得到两组示值，每组12个示值，每组示值内的（Imax-Imin）≤800kg。每当车辆离开台面时记录空秤示值，其示值变化应不大于0.5e。
四、几点说明
1 所用40吨T6型检衡车系企业早年购置的，120吨检衡车是企业改制的，虽近年来未送北京检定，但每隔半年用刚检定合格的静态电子轨道衡进行多次称量修正。其量值还是比较稳定可靠的，加之又用了20吨M11级砝码，所以静态称量的测试量值传递的可信度较高。
2 由于客观条件的限制未能检测350吨以上的称量点，但考虑到所用称重传感器的线性误差最差也优于万分之五，再加上衡自身的传力误差，估计总的线性误差也不会超过千分之一，故各方没有异议。实践说明上述的调试校准办法是合理实用的，较好地解决了这类特大型衡器的检定问题。
3 对于800吨轨道衡来讲，其350吨以上的称量段，未能进行检测，虽然使用满意，但总感缺憾，故写此文，权作引玉之砖。
参考文献：
（1）JJG234-90《动态称量轨道衡》
（2）马钢公司计量处《800t动静两用轨道衡校准办法》。
（3）金钟公司800t动静两用轨道衡使用说明书。(end)
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(2/12/2008) |
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