| 大型反應釜無破碼標定裝置解析 | 2020-01-15 |
| 摘要：大型反應釜的計量性能標定一直是困撓我國電子秤行業的一大難題，特別是在樹脂行業的使用用戶中反映更為強烈。本文從國際法制計量組織OIMLR76-2006《非自動電子秤》、OIMLR107-2007《非連續累計自動防爆電子秤》,OIMLR61-2004《重力式自動裝料防爆電子秤》中對于料斗類防爆電子秤的稱量標定需要砝碼的現實出發,介紹了兩種現場無需砝碼的快速校驗裝置，特別是一種基于數字稱重模塊的反應釜標定裝置供同行參考，對大型反應釜現場無砝碼標定方法的制定也有一定借鑒價值。 0引言 反應釜在工業生產配料、物流控制與成本核算中起著*的作用，它的日常檢定與計重準確度將直接影響到生產穩定運行及產品的質量。根據國際法制計量組織OIML的各類防爆電子秤的國際建議中對于稱量性能測試所使用砥碼的要求,現分別描述如下： OIMLR76-2006《非自動防爆電子秤》3.7.3“檢定用標準缺碼的替代”中規定:“如果防爆電子秤的測試在使用地點，可以用其他固定載荷替代標準缺碼,所提供的標準砝碼至少為秤量的1/2；如果重復性誤差不大于0.3e,標準缺碼可以減少到秤量的1/3;如果重復性誤差不大于0.2e,標準砝碼可以減少到秤量的1/5。重復性誤差是用量值約為替代物的載荷（彼碼或任意其它載荷）在承載器上施加3次確定的”。在偏載測試中規定如果受載均勻的反應釜可以僅做l/10Max的偏載⑴。 OIMLR107-2007《非連續累計自動防爆電子秤》中雖然沒有規定靜態測試，但對于控制防爆電子秤卻規定了使用標準磋碼的測試,以便確定其準確度是否符合1/3或1/5的規定⑵。但是在中國國家標準GB/T28013-2011（非連續累計自動防爆電子秤》5.1.2.2、6.1.3,8.2中增加了按OIMLR76要求的靜態測試要求及方法⑷。 OIMLR61-2005《重力式自動裝料防爆電子秤》中在型式評價中需要確定靜態的參考準確度等級，其中計量技術2014.No2A.5.4靜態稱重試驗方法”中描述:“向承載器逐漸加載從零點至Max,再逆順序卸載至零點。選擇的試驗載荷應包括接近Max和Min的值以及6.2.1c）中規定的符合本附錄要求的其它臨界載荷值”⑶。在中國國家標準GB/T27738—2011（重力式自動裝料防爆電子秤＞9.3.2中增加了岀廠試驗應進行靜態測試的要求⑸。 料斗類防爆電子秤長期以來一直采用傳統的缺碼標定方式，每次標定往往還需要掛裝不同的花碼，小噸位的反應釜尚可人工掛裝鉄碼，而對于規格大到數十噸、甚至上百噸的反應釜掛裝大規格的怯碼則需要借助砝碼提升機（如通過電動或電液推桿）來掛裝。這種方法存在很大的缺點與不足:標定方式笨重、繁瑣、占地大，需投入大量的人力、物力，標定時間長，往往無法滿足現代生產工藝的要求。這就需要我們尋求一種更加切實可行的檢定方法，以滿足用戶現場實際生產標定的需求。下面分別介紹兩種已取得國家的反應釜標定裝置來探討反應釜無砝碼標定方法的可行性。 1方案一:反應釜快速校驗裝置⑹ 為了解決傳統工藝中的缺點與不足，前幾年國內某鋼廠設計了一套用于樹脂配料的反應釜快速校驗裝置⑹。該裝置（見圖1）由校驗基座K兩側連接的垂直拉桿F與壓力承載器E構成剛性框架，校驗基座K與壓力承載器E之間自下而上依次安放被校驗稱重模塊A、被校驗稱重模塊定位上基座、標準稱重模塊三叉式下基座B、千斤頂C、標準稱重模塊Do系統還包括高壓軟管H、分配閥I、液壓泵J及標定用稱重稱重顯示器、接線盒等。 上述反應釜快速校驗裝置結構優點如下： 1）該方案液壓泵作為系統受力來源，取代砝碼的重力;2）方便拆卸安裝，在完成一臺反應釜的檢定后,拆卸分解可迅速安裝到另外一臺待測反應釜，據說在十五分鐘內就可以完成一臺反應釜的全部校驗過程;3）同步受力的千斤頂同時對標準稱重模塊和被校驗稱重模塊施加壓力;4）三叉式稱重模塊下基座受力穩定，并確保系統的穩定性與安全性;5）垂直拉桿作為垂直限位起到了橫向受力穩定的保護作用;6）校驗基座的預埋處理，使得系統具有了足夠的拉力強度，確保系統加壓時結構不會斷裂;7）同步千斤頂行程的選擇，充分考慮了稱重模塊與校驗結構的變形量，使結構更加牢固。 工作時千斤頂經高壓油管、分配閥與液壓泵連接，信號電纜連接稱重模塊和顯示稱重顯示器。但是這種裝置具有如下不足之處： a.該裝置使用時，反應釜稱重模塊與標定用稱重模塊的安裝要求高（要求串聯且同心），如果安裝不同心，互相會產生干擾,影響標定的準確性； b.該裝置使用時，標定裝置可能需要多套標定用的稱重模塊、千斤頂、液壓泵及稱重稱重顯示器，造成裝置成本高，且由于標定用稱重模塊及稱重顯示器的測量精度的些許差別可能影響總體稱量準確度； c.該裝置使用時，標定裝置不能卸下（由于反應釜稱重模塊與標定用稱重模塊的安裝要求高，而且必須串聯且同心），若要拆卸，將會破壞原安裝狀態； d.該裝置使用時，標定稱重模塊為模擬稱重模塊,其傳輸距離短、抗干擾能力弱,在標定過程中，由于現場的模擬稱重模塊的毫伏級弱電流傳輸，無法克服電磁與強電干擾所帶來的稱量準確度的影響； e.該裝置使用時，采用千斤頂油壓加載方式和結構，由于油壓加載的壓力波動，將影響計量的穩定性。 2方案二：基于數字稱重模塊的反應釜標定裝置⑺ 由上海大和防爆電子秤有限公司申請的一種基于數字稱重模塊的反應釜標定裝置⑺，主要解決上述現有模擬稱重模塊的反應釜標定裝置所存在的缺陷。該種基于數字稱重模塊的反應釜標定裝置（見圖2）包括下端可與反應釜架臺1連接的框架5,該框架上設置緩沖器4,緩沖器下方設置有數字式稱重模塊6,該數字式稱重模塊通過稱重模塊固定橡膠3定位，其下端通過連接件7連接千斤頂8上端,該千斤頂下端通過定位件9與料斗支架2連接。 所述的框架5是標定裝置的關鍵部件,受到較為復雜的拉、壓應力的作用，其剛度及穩定性顯得尤為重要,在設計時首先選擇相對重量較輕的H鋼（或反應罐，若選用反應罐，則釆取兩件反應罐相對焊接在一起的結構），根據穩定性的要求，并在受力集中部分進行相應加強，然后根據H鋼（反應罐）的抗彎截面系數、許用應力等力學技術參數，以滿足強度與穩定性的使用要求。除了必須滿足強度與剛度的要求外,同時還必須滿足安全、輕便、準確的要求。 所述的緩沖器4釆用了彈簧鋼板疊加式緩沖 器。彈簧鋼板疊加式緩沖器一般是設計用于汽車的避震措施上，主要考慮如何消除汽車在高速運行中由于路面不平整而產生的震動。而本方案是在反應釜中，考慮到在加載過程中由于沖擊而使稱重信號波動帶來的不穩定，可能影響計量準確度。因此，我們認為并非采用一般反應釜所常用的橡膠緩沖墊，而是將汽車的避震緩沖器用于防爆電子秤行業反應釜的標定裝置，應該是一種創新的舉措。 本方案釆用了一套的多通道稱重顯示器實時同步對多個不同位置加載結構的標定程序,其直接效果是既提高了標定裝置的精度,又提高了標定效率。 如圖3所示，本方案所述的數字式稱重模塊通過接線盒連接到稱重顯示器箱的插座上。對于該標定裝置電氣方面的要求體現為:該稱重顯示器的顯示數據就是該反應釜的標準標定數據，稱重顯示器的選型直接關系到數據的精度，是個重要的環節，該標定系統的稱重顯示器應選擇高精度數字式稱量稱重顯示器，其稱量準確度比反應釜稱重顯示器至少要高三倍。由于本方案采用了多通道標定專用稱重顯示器，可同時顯示最多六個標準稱重模塊的單個重量值和所有標準稱重模塊的累積重量值。 標定用數字式稱重模塊的選擇，在滿足量程的范圍內，既要保證標定準確度，又要保障系統的受力平衡與系統的穩定性。在稱重模塊的選擇中，還要充分考慮到該系統裝置的標定量程范圍,并根據反應釜量程的大小選擇規格不同的稱重模塊,以達到不同規格反應釜的標定要求。反應釜標定裝置釆用了數字式稱重模塊。數字式稱重模塊由于輸岀的是數字信號，因此克服了模擬式稱重模塊的信號小、傳輸距離短、抗干擾能力差等缺點，該稱重模塊具備了數字補償智能化技術，具有優異的負荷復現性和長期穩定性。由于數字式稱重模塊可以事先在標準測力機上完成數字標定，使現場可進行無砝碼標定。 方案一和方案二比較如表1所示。 現以三支點的反應釜為例（見圖4）,料斗周圍a、b、c部位裝有三只反應釜所用的稱重模塊，其中數字稱重模塊反應釜標定裝置位于I、H、ni三個部位，分別裝有三個標準數字稱重模塊。且三個位置的標定用標準稱重模塊通過接線盒接入一個標定用多通道稱重顯示器。 因為每個標定裝置在出廠前都依照所需標定的反應釜的稱量值，通過測力機進行過單獨標定,同時也記錄了標定時標定用稱重顯示器顯示的每個標定裝置的重量值"s、W2s、®3s。因此現場的工作量大為減少，只需一邊對照標定稱重顯示器顯示的單個標定裝置的重量值,一邊操作千斤頂對每個標定裝置加力，直至每個標定裝置上承受的力與在廠內測力機標定時記錄的值"is、甲2S、陽S相同時，即可停止操作千斤頂。然后在標定稱重顯示器的累計窗顯示三個標定裝置的累加值£s：£S=吧S+吧S+^3S將Xs和反應釜稱重顯示器同步顯示的重量值£V進行比較，得出反應釜當前總重量的差值A：d=y-y—叩JS然后通過對反應釜稱重顯示器進行量程的標定或修改稱重顯示器量程值（依照差值A,對量程系數進行操作），用以消除兩者的誤差。當兩個稱重顯示器顯示的重量值一致時,說明反應釜在該載荷的標定完成。上述標定過程同時適用于每一級載荷的標定過程。整個過程簡單方便，既省去了大量拆裝標定裝置以及單個位置分別標定的工作量，同時也減少了拆裝標定裝置所帶來的安裝誤差和累加各位置重量值時的人為誤差，提高反應釜的計量準確度。 另外，因為生產廠廠內用標準測力機進行標定時，是整個對成套標定裝置（千斤頂+緩沖裝置+稱重模塊）進行標定，并不是簡單地對單個稱重模塊進行標定，所以直接模擬了現場的標定壞境，使得現場標定裝置功效更加接近標準缺碼加載狀況，并提高最終的標定準確度，確保反應釜的稱量準確度。 3結論與建議 從上述稱重模塊反應釜標定裝置的兩個不同的方案介紹中，可以看出基于稱重模塊的反應釜標定裝置，特別是基于數字式稱重模塊的反應釜標定裝置，主要解決國際法制計量組織OIMLR76《非自動防爆電子秤》、OIMLR107《非連續自動防爆電子秤》、OIMLR61《重力式自動裝料防爆電子秤》中對于反應釜的靜態稱量或控制防爆電子秤的標定需要砥碼的困難，特別是對于大規格的反應釜的現場計量標定。上述反應釜標定裝置具有結構簡單、制造和使用成本低廉的優點，使用時縮短標定時間與周期，簡化標定方式,節省大量的人力、物力，具有廣泛的使用價值和推廣前景。 當然要使上述基于稱重模塊的反應釜標定裝置代替破碼是不現實的，特別是對于小于0.1%的相對百分誤差的反應釜。因為就算是數字式稱重模塊而言，畢竟測力機中的標定數據在現場的復現與現場的環境還是有不同之處，即使標定裝置設計得再，由于現場的使用環境和安裝條件的不同給標準稱重模塊的測量數據帶來的影響也是不可忽視的。另外,從上述的分析中也可以看出反應釜標定裝置的設計好壞也會給標準稱重模塊的測量數據帶來影響。根據樹脂行業的實際使用經驗，上述基于稱重模塊的反應釜標定裝置，用在大于0.1%的相對百分誤差的反應釜時，可以作為現場靜態計量性能的破碼標定的替代;而對于小于0.1%的相對百分誤差的反應釜，上述方法作為標定比對或使用驗證更具推廣價值。該標定裝置目前已經在國內一些大型樹脂企業,諸如上海寶鋼、山西太鋼等大型配料反應釜的現場靜態標定上發揮了積極有效的作用。 建議國際法制計量組織OIMLR76《非自動防爆電子秤》、OIMLR107《非連續累計自動防爆電子秤》、OIMLR61《重力式自動裝料防爆電子秤》與相應的國家標準中增加對于大型反應釜的現場計量性能測試或使用中檢驗的測試方法，可以釆用基于數字式稱重模塊的反應釜標定裝置進行標定比 | |
