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| 大型反應(yīng)釜無破碼標(biāo)定裝置解析 | 2020-01-15 |
| 摘要：大型反應(yīng)釜的計量性能標(biāo)定一直是困撓我國電子秤行業(yè)的一大難題，特別是在樹脂行業(yè)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(xù)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(biāo)定需要砝碼的現(xiàn)實出發(fā),介紹了兩種現(xiàn)場無需砝碼的快速校驗裝置，特別是一種基于數(shù)字稱重模塊的反應(yīng)釜標(biāo)定裝置供同行參考，對大型反應(yīng)釜現(xiàn)場無砝碼標(biāo)定方法的制定也有一定借鑒價值。 0引言 反應(yīng)釜在工業(yè)生產(chǎn)配料、物流控制與成本核算中起著舉足輕重的作用，它的日常檢定與計重準(zhǔn)確度將直接影響到生產(chǎn)穩(wěn)定運行及產(chǎn)品的質(zhì)量。根據(jù)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(xiàn)分別描述如下： OIMLR76-2006《非自動防爆電子秤》3.7.3“檢定用標(biāo)準(zhǔn)缺碼的替代”中規(guī)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(biāo)準(zhǔn)缺碼,所提供的標(biāo)準(zhǔn)砝碼至少為秤量的1/2；如果重復(fù)性誤差不大于0.3e,標(biāo)準(zhǔn)缺碼可以減少到秤量的1/3;如果重復(fù)性誤差不大于0.2e,標(biāo)準(zhǔn)砝碼可以減少到秤量的1/5。重復(fù)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(guī)定如果受載均勻的反應(yīng)釜可以僅做l/10Max的偏載⑴。 OIMLR107-2007《非連續(xù)累計自動防爆電子秤》中雖然沒有規(guī)定靜態(tài)測試，但對于控制防爆電子秤卻規(guī)定了使用標(biāo)準(zhǔn)磋碼的測試,以便確定其準(zhǔn)確度是否符合1/3或1/5的規(guī)定⑵。但是在中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T28013-2011（非連續(xù)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(tài)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(tài)的參考準(zhǔn)確度等級，其中計量技術(shù)2014.No2A.5.4靜態(tài)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(yīng)包括接近Max和Min的值以及6.2.1c）中規(guī)定的符合本附錄要求的其它臨界載荷值”⑶。在中國國家標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)進(jìn)行靜態(tài)測試的要求⑸。 料斗類防爆電子秤長期以來一直采用傳統(tǒng)的缺碼標(biāo)定方式，每次標(biāo)定往往還需要掛裝不同的花碼，小噸位的反應(yīng)釜尚可人工掛裝鉄碼，而對于規(guī)格大到數(shù)十噸、甚至上百噸的反應(yīng)釜掛裝大規(guī)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(biāo)定方式笨重、繁瑣、占地大，需投入大量的人力、物力，標(biāo)定時間長，往往無法滿足現(xiàn)代生產(chǎn)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(xiàn)場實際生產(chǎn)標(biāo)定的需求。下面分別介紹兩種已取得國家的反應(yīng)釜標(biāo)定裝置來探討反應(yīng)釜無砝碼標(biāo)定方法的可行性。 1方案一:反應(yīng)釜快速校驗裝置⑹ 為了解決傳統(tǒng)工藝中的缺點與不足，前幾年國內(nèi)某鋼廠設(shè)計了一套用于樹脂配料的反應(yīng)釜快速校驗裝置⑹。該裝置（見圖1）由校驗基座K兩側(cè)連接的垂直拉桿F與壓力承載器E構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)稱重模塊三叉式下基座B、千斤頂C、標(biāo)準(zhǔn)稱重模塊Do系統(tǒng)還包括高壓軟管H、分配閥I、液壓泵J及標(biāo)定用稱重稱重顯示器、接線盒等。 上述反應(yīng)釜快速校驗裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)點如下： 1）該方案液壓泵作為系統(tǒng)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(yīng)釜的檢定后,拆卸分解可迅速安裝到另外一臺待測反應(yīng)釜，據(jù)說在十五分鐘內(nèi)就可以完成一臺反應(yīng)釜的全部校驗過程;3）同步受力的千斤頂同時對標(biāo)準(zhǔn)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(wěn)定，并確保系統(tǒng)的穩(wěn)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(wěn)定的保護(hù)作用;6）校驗基座的預(yù)埋處理，使得系統(tǒng)具有了足夠的拉力強度，確保系統(tǒng)加壓時結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的變形量，使結(jié)構(gòu)更加牢固。 工作時千斤頂經(jīng)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(yīng)釜稱重模塊與標(biāo)定用稱重模塊的安裝要求高（要求串聯(lián)且同心），如果安裝不同心，互相會產(chǎn)生干擾,影響標(biāo)定的準(zhǔn)確性； b.該裝置使用時，標(biāo)定裝置可能需要多套標(biāo)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(biāo)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(zhǔn)確度； c.該裝置使用時，標(biāo)定裝置不能卸下（由于反應(yīng)釜稱重模塊與標(biāo)定用稱重模塊的安裝要求高，而且必須串聯(lián)且同心），若要拆卸，將會破壞原安裝狀態(tài)； d.該裝置使用時，標(biāo)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(biāo)定過程中，由于現(xiàn)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(zhǔn)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(jié)構(gòu)，由于油壓加載的壓力波動，將影響計量的穩(wěn)定性。 2方案二：基于數(shù)字稱重模塊的反應(yīng)釜標(biāo)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(shù)字稱重模塊的反應(yīng)釜標(biāo)定裝置⑺，主要解決上述現(xiàn)有模擬稱重模塊的反應(yīng)釜標(biāo)定裝置所存在的缺陷。該種基于數(shù)字稱重模塊的反應(yīng)釜標(biāo)定裝置（見圖2）包括下端可與反應(yīng)釜架臺1連接的框架5,該框架上設(shè)置緩沖器4,緩沖器下方設(shè)置有數(shù)字式稱重模塊6,該數(shù)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(biāo)定裝置的關(guān)鍵部件,受到較為復(fù)雜的拉、壓應(yīng)力的作用，其剛度及穩(wěn)定性顯得尤為重要,在設(shè)計時首先選擇相對重量較輕的H鋼（或反應(yīng)罐，若選用反應(yīng)罐，則釆取兩件反應(yīng)罐相對焊接在一起的結(jié)構(gòu)），根據(jù)穩(wěn)定性的要求，并在受力集中部分進(jìn)行相應(yīng)加強，然后根據(jù)H鋼（反應(yīng)罐）的抗彎截面系數(shù)、許用應(yīng)力等力學(xué)技術(shù)參數(shù)，以滿足強度與穩(wěn)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(zhǔn)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(shè)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(chǎn)生的震動。而本方案是在反應(yīng)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(wěn)定，可能影響計量準(zhǔn)確度。因此，我們認(rèn)為并非采用一般反應(yīng)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(yè)反應(yīng)釜的標(biāo)定裝置，應(yīng)該是一種創(chuàng)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(jié)構(gòu)的標(biāo)定程序,其直接效果是既提高了標(biāo)定裝置的精度,又提高了標(biāo)定效率。 如圖3所示，本方案所述的數(shù)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(biāo)定裝置電氣方面的要求體現(xiàn)為:該稱重顯示器的顯示數(shù)據(jù)就是該反應(yīng)釜的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定數(shù)據(jù)，稱重顯示器的選型直接關(guān)系到數(shù)據(jù)的精度，是個重要的環(huán)節(jié)，該標(biāo)定系統(tǒng)的稱重顯示器應(yīng)選擇高精度數(shù)字式稱量稱重顯示器，其稱量準(zhǔn)確度比反應(yīng)釜稱重顯示器至少要高三倍。由于本方案采用了多通道標(biāo)定專用稱重顯示器，可同時顯示最多六個標(biāo)準(zhǔn)稱重模塊的單個重量值和所有標(biāo)準(zhǔn)稱重模塊的累積重量值。 標(biāo)定用數(shù)字式稱重模塊的選擇，在滿足量程的范圍內(nèi)，既要保證標(biāo)定準(zhǔn)確度，又要保障系統(tǒng)的受力平衡與系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在稱重模塊的選擇中，還要充分考慮到該系統(tǒng)裝置的標(biāo)定量程范圍,并根據(jù)反應(yīng)釜量程的大小選擇規(guī)格不同的稱重模塊,以達(dá)到不同規(guī)格反應(yīng)釜的標(biāo)定要求。反應(yīng)釜標(biāo)定裝置釆用了數(shù)字式稱重模塊。數(shù)字式稱重模塊由于輸岀的是數(shù)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(shù)字補償智能化技術(shù)，具有優(yōu)異的負(fù)荷復(fù)現(xiàn)性和長期穩(wěn)定性。由于數(shù)字式稱重模塊可以事先在標(biāo)準(zhǔn)測力機上完成數(shù)字標(biāo)定，使現(xiàn)場可進(jìn)行無砝碼標(biāo)定。 方案一和方案二比較如表1所示。 現(xiàn)以三支點的反應(yīng)釜為例（見圖4）,料斗周圍a、b、c部位裝有三只反應(yīng)釜所用的稱重模塊，其中數(shù)字稱重模塊反應(yīng)釜標(biāo)定裝置位于I、H、ni三個部位，分別裝有三個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字稱重模塊。且三個位置的標(biāo)定用標(biāo)準(zhǔn)稱重模塊通過接線盒接入一個標(biāo)定用多通道稱重顯示器。 因為每個標(biāo)定裝置在出廠前都依照所需標(biāo)定的反應(yīng)釜的稱量值，通過測力機進(jìn)行過單獨標(biāo)定,同時也記錄了標(biāo)定時標(biāo)定用稱重顯示器顯示的每個標(biāo)定裝置的重量值"s、W2s、®3s。因此現(xiàn)場的工作量大為減少，只需一邊對照標(biāo)定稱重顯示器顯示的單個標(biāo)定裝置的重量值,一邊操作千斤頂對每個標(biāo)定裝置加力，直至每個標(biāo)定裝置上承受的力與在廠內(nèi)測力機標(biāo)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(biāo)定稱重顯示器的累計窗顯示三個標(biāo)定裝置的累加值£s：£S=吧S+吧S+^3S將Xs和反應(yīng)釜稱重顯示器同步顯示的重量值£V進(jìn)行比較，得出反應(yīng)釜當(dāng)前總重量的差值A(chǔ)：d=y-y—叩JS然后通過對反應(yīng)釜稱重顯示器進(jìn)行量程的標(biāo)定或修改稱重顯示器量程值（依照差值A(chǔ),對量程系數(shù)進(jìn)行操作），用以消除兩者的誤差。當(dāng)兩個稱重顯示器顯示的重量值一致時,說明反應(yīng)釜在該載荷的標(biāo)定完成。上述標(biāo)定過程同時適用于每一級載荷的標(biāo)定過程。整個過程簡單方便，既省去了大量拆裝標(biāo)定裝置以及單個位置分別標(biāo)定的工作量，同時也減少了拆裝標(biāo)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(yīng)釜的計量準(zhǔn)確度。 另外，因為生產(chǎn)廠廠內(nèi)用標(biāo)準(zhǔn)測力機進(jìn)行標(biāo)定時，是整個對成套標(biāo)定裝置（千斤頂+緩沖裝置+稱重模塊）進(jìn)行標(biāo)定，并不是簡單地對單個稱重模塊進(jìn)行標(biāo)定，所以直接模擬了現(xiàn)場的標(biāo)定壞境，使得現(xiàn)場標(biāo)定裝置功效更加接近標(biāo)準(zhǔn)缺碼加載狀況，并提高最終的標(biāo)定準(zhǔn)確度，確保反應(yīng)釜的稱量準(zhǔn)確度。 3結(jié)論與建議 從上述稱重模塊反應(yīng)釜標(biāo)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(yīng)釜標(biāo)定裝置，特別是基于數(shù)字式稱重模塊的反應(yīng)釜標(biāo)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(xù)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(yīng)釜的靜態(tài)稱量或控制防爆電子秤的標(biāo)定需要砥碼的困難，特別是對于大規(guī)格的反應(yīng)釜的現(xiàn)場計量標(biāo)定。上述反應(yīng)釜標(biāo)定裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、制造和使用成本低廉的優(yōu)點，使用時縮短標(biāo)定時間與周期，簡化標(biāo)定方式,節(jié)省大量的人力、物力，具有廣泛的使用價值和推廣前景。 當(dāng)然要使上述基于稱重模塊的反應(yīng)釜標(biāo)定裝置代替破碼是不現(xiàn)實的，特別是對于小于0.1%的相對百分誤差的反應(yīng)釜。因為就算是數(shù)字式稱重模塊而言，畢竟測力機中的標(biāo)定數(shù)據(jù)在現(xiàn)場的復(fù)現(xiàn)與現(xiàn)場的環(huán)境還是有不同之處，即使標(biāo)定裝置設(shè)計得再，由于現(xiàn)場的使用環(huán)境和安裝條件的不同給標(biāo)準(zhǔn)稱重模塊的測量數(shù)據(jù)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(yīng)釜標(biāo)定裝置的設(shè)計好壞也會給標(biāo)準(zhǔn)稱重模塊的測量數(shù)據(jù)帶來影響。根據(jù)樹脂行業(yè)的實際使用經(jīng)驗，上述基于稱重模塊的反應(yīng)釜標(biāo)定裝置，用在大于0.1%的相對百分誤差的反應(yīng)釜時，可以作為現(xiàn)場靜態(tài)計量性能的破碼標(biāo)定的替代;而對于小于0.1%的相對百分誤差的反應(yīng)釜，上述方法作為標(biāo)定比對或使用驗證更具推廣價值。該標(biāo)定裝置目前已經(jīng)在國內(nèi)一些大型樹脂企業(yè),諸如上海寶鋼、山西太鋼等大型配料反應(yīng)釜的現(xiàn)場靜態(tài)標(biāo)定上發(fā)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(xù)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(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)中增加對于大型反應(yīng)釜的現(xiàn)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(shù)字式稱重模塊的反應(yīng)釜標(biāo)定裝置進(jìn)行標(biāo)定比 | |
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