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电子皮带秤计量、校准及误差分析

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电子皮带秤计量尧校准及误差分析

首钢京唐钢铁联合有限责任公司信息计量部马辉

[摘要]在我国电子皮带秤已经广泛的应用于钢铁冶炼、矿山采集、煤炭开采、码头运输等工业散装物料的工艺配料的计量应用，电子皮带秤的计量数据准确性和实时性问题一直是困扰企业计量数据准确的瓶颈，本文针对电子皮带秤的校准及误差等存在的诸多问题进行探讨。

[关键词]电子皮带秤；计量数据准确性和实时性；校准及误差

[中图分类号]TH715.1+95[文献标识码]B[文章编号]1003-5729渊2019冤01-0011-03

Themeasurement,accuracyanderroranalysisofelectronicbeltscaleArticleabstract:ElectronicbeltscalesinChinahavebeenwidelyusedinthemetrologyofindustrialbulkmaterialssuchasironand

steelsmelting,mining,coalmining,wharftransportation,etc.Theaccuracyandrealtimeofmeasuringdataofelectronicbeltscalearealwaysthebottleneckofenterprisemeasurementdataaccuracy.Thispaperdiscussesmanyproblemsexistinginthecalibrationanderrorofelectronicbeltscale.Keywords:electronicbelt;theaccuracyandrealtimeofmeasuringdata;calibrationanderror

一、引言

目前，首钢京唐钢铁联合有限责任公司有厂

级计量皮带秤及内部工艺皮带秤，厂级计量皮带

秤应用于焦化作业部、炼铁作业部、炼钢作业部

的上料及产品计量中，其中煤炭、球团、烧结矿、

白灰等散装物料计量过程中均采用双传感器皮带

秤，经过两年的使用、观察，皮带秤的使用过程

中存在许多问题，并且发现皮带秤的应用现场影

响因素很多，诸如皮带的速度、跑偏、皮带的弹

性模量随温度和使用的时间的变化、称重段及其

前后托辊组的运行状况、秤架的结构及安装调试

的技术手段，以及皮带秤的校准方法、维护管理

等，都对皮带秤的准确度产生不同程度的影响。

因此，许多电子皮带秤在现场运行过程中达不到

生产厂家所保证的准确度。

电子皮带秤的计量数据的准确性和实时性问

题，以及校准及误差分析还存在许多问题。二、电子皮带秤在计量过程中存在的问题（一）国内皮带输送机标准的制定没有考虑计

量的技术要求，如称重段及前后的托辊组的运行

状况、皮带的张力变化、秤架安装点的工艺环境

等。

（二）电子皮带秤的校准方法（85﹪以上的用

户没有条件做实物校准，模拟载荷又无法找出与

实物的对应关系）。

（三）料流的变化对动态线性的影响（即可使

用利用二次仪表的多点线性校正功能来修正，也

难以提供多种重复料流的标准量）。

（四）电子皮带秤在运行过程中计量是否准确，

只有通过事后实物校准才能判定。

（五）电子皮带秤的管理与维护（缺少免维护

的设计和支持管理、维护的技术平台）。三、电子皮带秤的校准存在的问题

维护皮带秤称量准确度，必须定期对皮带秤

进行校准，目前国内外的校准方法有以下几种。

（一）实物校准ExaminationTest检验测试

11用静态称量实物的结果来检验皮带秤，提供

唯一真实的精度测量，尤其适用于重复测量中。

（二）链码校准

当与真实的物料相等的测试重量施加于皮带

之上时，它会提供一个真实的皮带载荷模拟值。

具备极佳的重复性测试。

（三）挂码校准

提供精确的模拟作为精度的测量，低成本、

便于操作、配有装卸设备、重复性测量。

（四）电子校准

尽管实物校准是置信度最高的方法，但实物

校准投资较大，并存在校准时间长、费力、物料

多次被转运等诸多问题，特别是85%的现场无法

满足实物校准的工艺条件。而且模拟载荷检验多

是在空皮带的状况下进行，只能模拟皮带机整个

输送面上某一段实物输送状态，产生了实际生产

过程中皮带及整个输送面上分布散装物料是大的

皮带张力以及皮带跳动的变化情况。因此，模拟

载荷试验与实物检验相比较仍存在一定的误差，

特别是每条皮带输送机的运行状况各不相同，无

法求出与实物检验之间的固定的关系。因此每台

电子皮带秤必须定期采用实物或者模拟载荷检验

装置对其进行校准修正后才能使用，但皮带输送

机的运行状况发生变化后还要进行校准。

四、缩小电子皮带秤误差的方法

电子皮带秤实时对散装物料自动连续式累计

计量，通过皮带输送的物料，其累计重量的表达

式：

Q（t）=kt

0乙q（t）·v（t）dt（1）

其中：Q（t）———物料的累计重量；q（t）———称重传感器测量皮带单位长度

的载荷重量；v（t）———皮带运行的瞬时速度；

k———与皮带倾斜角度等有关的系数。

由于皮带秤在正常运行状态下，皮带上的散

装物料是不均匀的，皮带机的带速也是波动的，

所以从理论上讲q（t）与v（t）都是瞬时值，而且t段

时间内的输送量则用积分值来表示。q（t）通过称重

传感器来测量，v（t）通过测速传感器来测量，测速传感器如果采用非接触式测量装置可以得到较高的

测量准确度。

对于重量的测量常常会受到多种因素的影响和

干扰，一般包括动态和静态的影响。

（一）动态影响

物料对皮带的冲击、秤架的刚性、秤架支点摩

擦和皮带运行中的跳动等因素，都会对计量杠杆的

重心、力点带来冲击力矩，对传感器输出带来频率

响应，称重误差与杠杠的振动、传感器的振动的状

态密切相关。

（二）静态影响

称重传感器上的受力与皮带称量段平均载荷q（t），作用在计量杠杆上的托辊数n，称量段长度

L，皮带机的倾斜角度兹，皮带张力T，皮带槽架

的弹性模型E，皮带槽截面惯性矩I，称重托辊与

临近托辊之间的直线度D/L有关。如下式：

称量误差啄：正比于T、E、I、D/L

反比于n、q、L、cos

电子皮带秤的运行过程中，可尽量避免误差因

素：

（1）皮带秤的称重误差与皮带安装角度的余弦

函数值成反比，斜坡角度越大，余弦函数值越大，

则误差越大。皮带称重框架应尽量安装在斜坡角度

较小的皮带机上，以减少测量误差。

（2）皮带的跑偏对测量准确度的影响很大。

设α=30毅，F左-F右=20％F，摩擦系数=0.15，

则跑偏误差=20％×0.15×sin30毅=1.5％

皮带不一定都在跑偏的状态下运行，皮带横移

引起的称重误差，还取决横移发生的时间与整个物

料输送的时间比。如皮带跑偏在检定规程要求之

内，可忽略皮带横移的影响。

（三）校准误差

（1）校准方法引起的误差

（2）校准对皮带秤和皮带输送系统的工作状态，

存在着皮带张力、皮带跳动等方面的差异。挂码、

链码校准只能用于检查皮带秤线性的好坏，但都

存图1F左P左F中F右P右αExaminationTest检验测试

12在一定的称重误差，一般模拟载荷校准误差率

3‰，实物校准的误差率在1‰内。

（四）皮带秤运行环境的误差因素

皮带秤的运行环境的影响因素主要有温度、

湿度、风、震动、电磁干扰等。温度一般影响到

冬季散装物料传输过程中因温度过低造成散装物

料的粘连、结块等，湿度的影响可在皮带启动时，

通过调整皮带秤的零点来消除，皮带秤环境误

差≤2‰。通过对皮带秤的自身运行条件改变皮带

秤的误差精度。

（1）准确度高

国际法制计量组织（OIML）R50和皮带秤国

家标准（GB/T7721-2008）中最高准确度等级均

为0.5%，而皮带秤在《QPS皮带秤全性能测试系

统》上多次测试的结果，还是在SA/ICS-ZL阵列

式皮带秤型式试验或用户使用中实测数据均达到

0.2%级准确度等级。

（2）耐久性指标

通过皮带秤性能的长期稳定性（即耐久性）

问题引起了国际、国内业界及用户的极大重视。

耐久性指标的高低是皮带秤能否用于商贸级计量

的关键。针对皮带秤耐久性指标的影响因子———

皮带张力、非垂直力、振动等因素，在《QPS皮带

秤全性能测试系统》上模拟皮带张力变化、速度

变化、增加水平力、模拟振动情况下，其准确度

指标均能满足要求。

（3）信号处理系统的特点

1）张力二次补偿

阵列式皮带秤中，张力对阵列内部单元无影

响，但是对进出口单元仍有影响。信号处理系统

通过对相同载荷在不同称重单元产生的信号差异

对首尾单元进行修正，进一步提高了阵列式皮带

秤的准确度。

2）国内率先对皮带秤现场仪表和称重传感器

进行温度补偿

温度对衡器准确度与耐久性的影响往往不被

用户重视，也常常被制造厂有意或无意地忽略。

因为衡器检定时是不会有太大温差的，但实际使

用时温度变化所造成的影响还是不容忽视的。特

别是传感器灵敏系数的温度系数，对皮带秤的耐久性指标尤为关键。皮带秤使用现场的温度季节

变化会在30～40摄氏度，由温度变化引入的误

差是造成多数电子衡器耐久性指标差的重要因素

之一。

（4）制造、安装和维护简单、轻松

在相关理论的支持下，阵列式皮带秤无需为

了追求刚度而将秤架设计制造得非常的笨重，称

重单元采用薄板折弯件，安装轻松、独立的称重

单元，节约大量的人力、物力，通过频繁地维护、

调整方能保持性能指标。

（5）增加冗余系统热备份，确保计量不间断

皮带秤可配备有冗余计量系统，冗余系统由

独立的称重单元和仪表组成，处于不间断地热备

状态。冗余系统随动跟随主计量系统，确保系统

的计量准确度和作业的连续性。

上述条件均能够提高皮带秤的实际运行精度，

降低皮带秤的计量误差，在日常工作中，检测皮

带秤的零点示值的变化，使皮带自重的不均匀性、

空载皮带的张力变化及托辊出事直线度等误差源

造成的影响，限制在检定误差限的1/5之内。校准

零值稳定性则可以进一步把误差源的影响缩小。

五、结束语

皮带秤使用效果除了秤的随机误差，主要是

系统误差造成的，使用环境恶劣对称重有较大的

影响，皮带张力的变化是使用皮带秤好坏的关键

因素，秤体维护人员技术素质的提高，是皮带秤

运行正常的保证，系统运行的稳定性是保证皮带

秤计量数据稳定准确的前提条件。

参考文献：

[1]电子皮带秤的原理及应用[M].冶金工业出版社.1994.[2]SA-600阵列式皮带秤及QPS综合性能测试系统[J].衡器,2008,(5).[3]JJG195-2002,连续累积自动衡器（皮带秤）[S].

（作者通讯地址：河北省唐山市曹妃甸工业区首钢京唐公司邮政编码：063200收稿日期：2018-12-03）

[编辑殷志虹]ExaminationTest检验测试

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电子皮带秤检定装置的测量结果不确定度的分析与评定

电子皮带秤检定装置的测量结果不确定度的分析与评定

Ｅ　ｍ．ｎａ　ｎＴｅ。ｔ　Ｉ检验测试　

屯子废带秤检定装置的测量结果不确　定废的　析与评定　

营口市计量检定测试所　王磊　【摘要】　本文以最大流量为３５００ｔ／ｈ的０．５级电子皮带秤为例，介绍电子皮带秤检定　装置的测量结果不确定度的分析与评定。　【关键词】电子皮带秤；不确定度；分析评定　【中图分类号】ＴＨ７１５．１　９５　【文献标识码】Ｂ　［文章编号】１００３—５７２９（２０１４）０２—００３０—０２　Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｂｅｌｔ　ｗｅｉｇｈｅｒ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ　ｅｒｒｏｒ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔ　Ａｒｔｉｃｌｅ　ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｇ　ｕｓｉｎｇ　０＿５　ｇｒａｄｅ　ｏｆ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｆｌｏｗ　３５００ｔ／ｈ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｂｅｌｔ　ｗｅｉｇｈｅｒｓ　ｆｏｒ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｂｅｌｔ　ｗｅｉｇｈｅｒ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ　ｅｉＴｏｒ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｂｅｌｔ　ｗｅｉｇｈｅｒｓ；ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　１　目的　一切测量结果都不可避免具有不确定度。要　完整的对测量结果的质量有一个定量的描述，使　人们能了解测量结果的可靠性，就应当进行测量　不确定度评定与表示。　２要求　建立皮带秤检定的计量标准装置，计算该装　置的测量不确定度。要求该装置的扩展不确定度　小于皮带秤允差的１／３，即允差≤１／３Ｕ。　依据ＪＪＧ　１９５—２００２《连续累计自动衡器（皮　带秤）》检定规程对电子皮带秤进行测量，根据测　量结果得到的示值误差，依据ＪＪＦ　１０５９—１９９９（（钡０　量不确定度的评定与表示》，评定电子皮带秤的不　确定度。　准确度等级的覆盖范围为：０．５级皮带秤。　３检定方法和数学模型　３．１检定方法　按国家计量检定规程，我们采用物料实验。　物料实验是采用皮带秤预期称量的物料，在皮带　＿一　秤的使用现场对完整的皮带秤进行的一组实验。　物料实验有：在线测量和离线测量，我们采　用离线测量。离线测量就是使用电子汽车衡作为　控制衡器对试验物料进行测定。方法是在物料通　过皮带秤之前或之后，把试验物料装入汽车车厢　电子汽车衡进行称重，不管是皮重还是毛重均应　在同一衡器上进行称量。称量时可以采用“闪变　点”法或者衡器内分辨率法确定物料的化整前示　值，若无法采用这两种方法也可采用直接读数法。　应做好皮带秤的清理和物料的储运安排，避免物　料的损失。　３．２数学模型　根据规程要求和数学分析，皮带秤物料试验　的示值误差的数学模型可以写成以下模式：　，Ｉｔ＂，ｒ’、　Ｅ＝，＿　或Ｅ％＝　×１００％　１　式中：卜皮带秤示值误差；　卜一皮带秤的示值；　卜控制衡器显示的示值累计载荷；

连续累计自动衡器(皮带秤)测量结果不确定度实例分析

连续累计自动衡器(皮带秤)测量结果不确定度实例分析

龙源期刊网

连续累计自动衡器（皮带秤）测量结果不确定度实例分析

作者：李良远

来源：《商品与质量·消费视点》2013年第07期

摘 要：电子皮带秤广泛用于港口码头的大量散状物料计量控制过程中，各企业单位对于皮带秤的稳定以及计量准确性的要求也在日益提高。对于影响皮带秤计量测试结果的各种因素，本文对用控制衡器比较法去检定和校准皮带秤的过程中，以实例方式对于影响测量结果的因素做出简要的不确定分析说明，希望与从事计量方面的工作人员共同探讨，共同进步。

关键词：电子皮带秤；不确定度；实例分析

一、概述

（1）测量依据：JJG195—2002《连续累计自动衡器（皮带秤）》

（2）环境条件：温度（-10～+40）℃

（3）被测对象：本文以一台0.5级恒速电子皮带秤为例，其累计分度值为d=10kg，最大流量为1000t/h，最小累计载荷为20t；控制衡器采用型号为SCS-60T的全电子汽车衡，其分度值e=d=10kg；物料以农作物小麦作为测试用物料。

二、数学模型

ΔM =I—P式中：ΔM为连续累计自动衡器（皮带秤）与控制衡器的差值；I为连续累计自动衡器（皮带秤）的显示值；P为控制衡器的显示值

三、输入标准量的不确定度评定

1.输入量准量 的不确定度评定

（1）输入量 的标准不确定度评定

由于现场条件的限制，皮带秤的上方没有这么大的物料储备量，无法一次做10次的重复性物料实验。现场只对皮带秤只进行三次物料实验，先用控制衡器称出30t物料，即P=30000kg再把物料经过皮带秤称量得数据为 =30000kg、 =30010kg和 =29990kg。由于测量次数不多，估用B类评估法评估： 龙源期刊网

测量极差为 R=0.033%-（-0.033%）=0.066%，按JJF1059一1999《测量不确定度评定与表示》给的公式

减小皮带核子秤计量误差的研究

减小皮带核子秤计量误差的研究

减小皮带核子秤计量误差的研究

摘要:从皮带核子秤称重原理、组成部件和管理入手,分析了皮带核子秤误差的来源,提出了加装物料挡板、及时调整U。值、改善管理等减小皮带核子秤称重误差的办法,展望了皮带秤的发展新动向,对于广大使用皮带秤的企业和从事皮带秤管理与维护的技术人员有着积极地现实意义。

关键词:称重原理 系统误差 物料挡板 U。值调整

核子皮带秤是一种用于胶带机输送物料计量的散装固态物料动态计量设备。其计量精度虽然不受胶带机振动、跑偏、张力变化、气温、灰尘等影响,但由于受测量原理、自身结构、管理等因素的影响,其计量精度不高,计量误差一般为1%左右。皮带核子秤具有称重计量和控制双重功效,其称重时与给料输送设备分开,主体结构放射源和探测器已标准化生产,设备的制造、安装、调整和维护简便。特别在是装配方式与给料输送设备组合时,可以在给料输送机工作的状态下进行框架设备安装,并不需占用特殊的空间位置。这种非接触式计量仪器目前广泛应用于矿山、冶金、水泥等环境条件恶劣的各种工业现场。

1 称重误差主要原因的分析

1.1 称重原理带来的误差分析

如图1所示,皮带核子秤主要部件由r射线源、支架、r射线探测器、前置放大器、测速装置、计算机、显示打印装置和净化电源组成。

射线源固定在支架顶端,在其平面内呈扇形稳定放射r射线,物料穿过时,一部分r射线源被物料吸收,剩余部分穿透物料,被r射线探测器接受,r射线探测器输出信号的大小反应出输送机上物料的多少,即W=∫Pdt=∑Fi*Vi*t(其中:W为负荷总重;Fi为输送机瞬时负荷;Vi为输送机瞬间时速;t为累计时间间隔)。

1.1.1 物料多少、形状对精度的影响

r射线探测器输出信号U与r射线强度成正比,r射线穿透物料后,其强度呈如下变化规律是N=N。-Up*F/S(其中N。为无物料时探测器处r射线强度;N为有物料时探测器处r射线强度;Up为物料的质量吸收系数;F为输送机负荷;S为物料宽度),由上式可知输送带上物料吸收r射线能力越弱,物料越轻,物料宽度越大,r射线探测器接受的r射线会越强,负荷总重会越大。

电子秤使用中称量误差分析

电子秤使用中称量误差分析

电子秤使用中称量误差分析

摘要电子秤不仅在商贸计量中使用十分普及,而且随着经济的发展,越来越多的用于生产过程中,对电子秤误差来源进行分析,希望为提高电子秤的检定调试效率,并对使用电子秤的用户有所帮助。

关键词电子秤;称量误差;分析

0引言

误差是对称量结果准确程度的定量描述,对电子秤称量性能分析,掌握其误差来源,有助于提高电子秤检定工作的质量和效率。电子秤主要由称重台、称重传感器、接线盒、屏蔽信号电缆和称重显示仪表组成,被称量的物体置于称重台上,受重力作用,称重台将重力传递至称重传感器,使传感器弹性体发生变形,在激励电压作用下输出与质量值成正比的电压信号,经线性放大器将信号放大,然后经过A/D转换为数字信号,由微处理器对质量信号进行处理后直接显示质量值,电子秤的称量误差主要来源于其不同的组成部分,对电子秤的置零功能、零点误差及检定、电子秤四角偏载、称量、鉴别力及重复性的误差分析,确保电子秤误差在规定的允许范围内及零基准点的相对稳定,一般都设置了零点自动跟踪装置和多种置零功能。只有在了解各种置零功能的含义及特点的基础上,才能正确评价和检定电子秤的误差。本人针对工作中遇到的问题,对电子称称量误差做进一步分析和总结。

1电子秤的置零功能

电子秤可以有一个或几个置零装置,但是只允许有一个零点自动跟踪装置。所指的置零功能是指承载器上不论有无载荷时将秤的示值置零。一般有以下几种方式:

1)非自动置零:靠操作者将示值置零的方法。如早期的一些电子秤,用调节称重仪表的调零电位器将衡器置零的方法。

2)半自动置零:根据人为的命令将显示值调零,如通过称重仪表面板上的置零键,将衡器调零的方法。

3)自动调零:当示值在零点附近的某个范围内时,不用操作者干预自动地使示值置零的功能。一般通过称重仪表的单片机程序设计的办法来实现。

4)初始置零(亦称开机自动置零):当电子秤通电后,进入使用状态前,秤能自动置零的功能。同样是用单片机的程序设计来实现的。