[ 摘 要 ] 本文介绍了皮带秤检定规程在制定中新增加的内容, 与原规程相比较作了哪些修改, 针对规程中存在的不足, 阐述了自已的见解, 真实地反映了在电力系统调研中规程实施的情况。循环链码必须经实物检定合格后, 进行修正, 是落实具体实施规程的一项重要措施。
JJG650- 90 电子皮带秤试行检定规程 ( 以下简称原规程) 自 1991 年 1 月 1 日实施至 2002 年, 12年来为我国电子皮带秤的检定工作提供了法定的依据, 在我国计量检定事业中完成了它的历史使命。随着科学技术不断更新、发展, JJG195- 2002 皮带秤国家计量检定规程( 以下简称新规程) 于 2003年 5 月 4 日开始实施, 它不仅推动了技术进步, 也将计量工作的管理提高到一个新的阶段。新的检定规程不论是形式上还是内容, 技术要求和检定项目都有所增加和提高。为了更好地宣传、贯彻、落实新规程, 笔者从皮带秤用户的角度来介绍新规程中的主要内容。
一、新规程的制定
原规程的起草单位、归口单位均为中国计量科学研究院, 主要起草人为 2 人。而新规程主要起草单位有: 青岛衡器测试中心、中国计量科学研究院、交通部科学研究院、国家电力公司热工研究院。另外, 还有 6 家衡器产品生产企业也参加了起草。归口单位为全国衡器计量技术委员会。主要起草人不仅增加到 5 人, 还增加了 6 名参加起草人。文本字数由原规程 1 万 4 千字增加到 15 万 6 千字, 在编写格式上逐步符合国际法制计量组织 ( OIML) R50 国际建议的要求, 并参照执行了 JJF1002- 199《8 国家计量检定规程编写规则》, 并根据我国现行的计量法规和计量器具的管理模式仍保持了皮带秤实际应用等方面的特点。
在新规程中, 增加了“ 后续检定”的控制环节; 为增强规程的可操作性, 把首次检定、后续检定和使用中检验的内容加以具体化; 在使用中检验还增加了循环链码模拟载荷装置的内容, 并提出了具体要求;考虑到皮带秤使用中受环境影响较大, 增加了对皮带秤用户强制性要求的内容。
二、新规程增加的主要内容
新规程列出了所需的专业术语( 名词和定义) 共73 条款, 把皮带秤定义为连续自动衡器; 把使用某些衡器来确定物料试验中物料质量的器具定义为控制衡器; 把承载器分为称量台式和输送机式; 皮带秤分为单速、变速和多速; 托辊分输送和称重; 测速传感器分成位移传感器加位移检测装置。电子部件分成电子装置、电子组件、电子元件; 累计器分累计显示器、总累计显示器、部分和附加累计显示器; 把置零、非自动置零、半自动置零、自动置零装置定义为辅助装置。将能检验皮带秤某些功能的装置定义为运行检验装置, 如循环链码、滚动链码、多轮小车码,以及砝码、挂码、标准电信号。位移模拟装置在转动时具有模拟皮带位移的功能, 是用于皮带秤不具备输送机进行模拟试验的装置。循环链码是由若干个标准质量块首尾相接组成的闭合链, 随输送机皮带移动, 将重力连续、循环地作用于皮带秤上的模拟载荷检验装置。
把试验划分为物料试验、模拟试验、模拟载荷试验、性能试验、耐久性试验。在无皮带输送机的情况下, 采用标准砝码对由完整的皮带秤组成的试验装置进行的试验称之为模拟试验。在皮带秤的使用现场采用模拟载荷装置模拟物料通过皮带秤的试验称之为模拟载荷试验。把检定划分为: 首次检定、后续检定和使用中检验。首次检定必须是使用物料作质量标准, 后续检定是皮带秤首次检定后的任何一种检定。如强制性周期检定; 修理后检定; 周期检定有效期内的检定, 不论它是由用户提出请求, 或由于某种原因使有效期内的封印失效而进行的检定。后续检定必须是使用物料作质量标准进行检定。使用中检验可以是物料也可以是模拟载荷检验装置进行检验。
在检定方法中, 物料试验首次检定和后续检定0.5 级的皮带秤, 所用物料质量最大允许误差不得超过 0.25%。新规程中增加了物料试验的重复性检定,要求是所有的物料试验应成组进行, 以便于对重复性作出评价。所谓“ 成组”就是第一次试验物料载荷通过皮带秤后, 用相同物料载荷和其他规定的参数尽量实际一致再运行一次, 两次称量构成一组。单速皮带秤检定方法是: 最大给料流量下进行 2 组; 最小给料流量下进行 2 组; 中间常用给料流量下进行 1组, 共 10 次试验。每一次试验前检查置零装置, 将皮带秤置零, 完成每一次试验后, 记录试验载荷的累计值。多速皮带秤检定方法是对每一速度按上述方法进行试验。而变速皮带秤的检定方法除对上述方法进行外, 还应在上述方法中每种给料流量下进行 3次附加的单项试验, 在每一次试验期间将运行速度在整个速度范围内进行变化。
模拟载荷试验是在皮带秤经物料检定合格后,为了使用中检验的方便, 应立即进行模拟载荷试验,建立起模拟载荷试验结果与物料试验结果的对应关系, 以便对模拟载荷装置的结果进行修正。模拟载荷试验应使用模拟载荷装置来模拟物料通过皮带秤的效果, 在短时间内至少进行 3 次, 组成一个完整的模拟载荷试验, 以便对模拟载荷装置的重复性做出评价。模拟载荷试验 3 次试验结果的平均值, 可作为使用中检验和使用中核查模拟载荷装置的测量结果的修正值。模拟载荷装置检定重复性达到 0.1%, 经物料检定修正后才能对 0.5 级皮带秤进行使用中检验。
在使用中检验皮带秤应使用实际物料进行, 对于难以经常使用物料进行使用中检验的皮带秤, 使用中检验可以使用修正后的模拟载荷装置替代实际物料进行使用中检验。通常可用循环链码等重复性达到 0.1%的模拟载荷装置对 0.5 级皮带秤、1 级皮带秤、2 级皮带秤进行使用中检验; 使用其它模拟载荷装置对 1 级皮带秤和 2 级皮带秤进行使用中检验。
在计量性能要求模拟试验中, 规定了影响因子试验。影响因子是处于皮带秤规定的额定操作条件之内的一种不是被测量, 但却是影响被测量值或皮带秤示值的量。如 0.5 级皮带秤影响因子试验的最大允许误差 0.18%, 模拟试验中规定了重复性、累计显示器鉴别力、累计显示器零点累计的鉴别力、零点的短期稳定度, 还规定有零点的长期稳定度。在进行零点的短期稳定度试验后, 皮带秤再运行 3h。在没有进一步调零的情况下重复进行一次短期稳定度试验, 其累计示值的结果还应满足零点的稳定度要求,并且 3h 前后所有示值中, 最小累计示值与最大累计示值的差值应不能超过最大流量下 1h 累计载荷的百分数。对 0.5 级皮带秤为 0.0018%。
在现场试验除规定了重复性、零点的最大允许误差、置零显示器的鉴别力, 还规定了零载荷的最大偏差试验。在做零点的最大允许误差试验期间, 当最小累计载荷等于或小于皮带秤在最大流量下转三圈的载荷量时, 整个试验期间累计显示器的显示值与其初始显示值偏差, 应不超过最大流量下累计载荷的百分数, 对 0.5 级皮带秤为 0.18%。新规程对输送机皮带的要求, 是皮带单位长度的质量实际上应是恒定的。皮带的接头应对称量结果不引起过量的附加误差。对倾斜皮带机的要求是应确保被称物料不出现打滑现象。对带称量台皮带秤的皮带张力, 要求皮带的纵向张力, 应保持不受来自重力张力装置或其他自动张力装置的温度、磨损或载荷的影响, 在皮带与驱动轮之间实际上应无滑动。输送机长度超过 10m 的, 传递张力的托辊在皮带接触处应有一个不小于 90°的弧度。
在国家计量技术法规统一宣贯教材中, 补充了倾斜皮带机一般倾角不应大于 18°, 应配备有效的皮带张紧装置, 以保持皮带张力变化尽量减少。并应安装皮带跑偏限位器迫使皮带沿皮带输送机的中心线运动。安装承载器, 应在靠近尾轮的直线段上,称重托辊前后运行托辊( 俗称辅助托辊) , 最好将各五组与称重托辊调到同平面, 皮带接头不能用金属卡子连接, 应粘接等内容。而原规程规定皮带接头不超过三个, 接缝与皮带侧边夹角不大于 45°。
新规程提出了 4 项强制性规定。即: 附录 A 检定记录和检定证书内页格式; 附录 B 型式评价( 定型鉴定) 的试验程序; 附录 C 型式评价( 定型鉴定)报告格式以及附录 D 对皮带秤用户的要求。本文着重介绍了附录 A 和附录 D。
附录 B 型式评价试验程序: 1.提交的文件; 2.结构与文件的比较; 3.技术检查; 4.试验的通用要求;5.试验项目; 6.性能试验、7.影响因子试验; 8.干扰试验; 9.计量性能试验; 10.现场试验; 11.现场物料试验; 12.型式评价的结果制定与处理。
附录 C 型式评价报告格式: 1.皮带秤的标志;2.有关型式的概况; 3.型式评价核查表; 4.型式评价试验设备; 5.试验结构; 6.试验报告①预热时间、②模拟速度的偏差、③偏载、④置零装置、⑤影响因子试验、⑥干扰试验、⑦计量性能试验、⑧现场试验、⑨现场物料试验( 控制衡器的准确度、重复性) 。
新规程对皮带秤用户提出了强制性的要求。由于皮带秤受现场使用环境影响较大, 为了确保皮带秤量值的准确、可靠, 皮带秤的用户应在两次检定( 年度周期检定) 之间, 定期对皮带秤进行使用中示值的核查, 使用中示值核查可使用模拟载荷装置或其它运行检验装置进行。如对 0.5 级皮带秤而言, 相对误差小于或等于 0.6%时可以继续使用, 若皮带秤的相对误差大于 0.6%时, 应进行调整, 调整后的皮带秤应由法定计量技术机构重新进行检定。相对误差可以用模拟载荷试验得出的修正值进行修正。皮带秤的修理应由具有修理资格的专业人员进行, 若对影响皮带秤计量性能的部件或装置进行了更换, 必须由法定计量技术机构重新进行检定。
三、新规程与原规程的相关内容比较
1. 根据 R50 皮带秤国际建议并结合我国国情取消了 0.25 级皮带秤等级, 新规程对称量准确度等级分为三个级别, 即: 0.5 级、1 级、2 级。原规程皮带秤称量准确度等级分为四个等级, 即: Ⅰ级 0.25、Ⅱ级 0.5、Ⅲ级 1.0、Ⅳ级 2.0。
2. 新规程把皮带秤检定分为模拟试验和现场试验。把“ 零点的短期稳定度”归纳在模拟试验范围,置零后 5 次试验( 每次 3min) 中获得的最小累计示值与最大累计示值之差应不能超过最大流量下 1h累计载荷的百分数。0.5 级皮带秤为 0.0013%, 而原规程规定对Ⅱ级 0.5 皮带秤为 0.0018%。可见新规程有明显提高。
3. 新规程规定: 零点的最大允许误差是在皮带转动一个整圈数后, 零点示值的误差应不超过试验期间最大流量下累计载荷的百分数, 0.5 级皮带秤为0.05% Qmax×t。原规程规定皮带空荷运行整数圈后,零点指示器的累计示值应不大于这段时间内, 在最大流量下所累计负荷的百分比。基本上是按 3min 时间定整圈数。
4. 置零显示器的鉴别力( 感量试验) , 对于皮带转动一样的整数圈且持续时间尽可能接近 3min 的试验, 无论是向承载器施加还是从承载器卸掉等于最大秤量的百分数的载荷, 皮带秤在无载荷和有载荷的零点示值之间都应有一个明显的差值。0.5 级皮带秤为 0.05%。原规程要求: 共做三次, 零点指示器的累计示值应有明显的改变。
5. 新规程把累计显示的鉴别力试验( 载荷感量试验) 划归在模拟试验计量性能中, 在最小流量和最大流量之间的任一流量下, 相差一个等于影响因子试验最大允许误差值的载荷( 加载或卸载) 得到的两个累计示值的差值, 应至少等于对应于累计载荷差值计算值的一半。原规程是在秤架挂码位置上施加最大载荷 60%的砝码, 共做三次试验。
6. 重复性试验与线性度, 新规程规定了物料试验的重复性, 要求所有的物料试验应成组进行, 以便于对重复性评价。物料最大流量下进行 2 组、最小流量下进行 2 组、常用流量下进行 1 组, 每一组为 2 次试验。当试验条件相同且物料大致相等时, 实际相等的流量下获得的几个称量结果, 相对误差值应不超过自动称量的最大允许误差的绝对值。如对 0.5 级皮带秤首次检定和后续检定为±0.25%绝对值为0.25%, 这样既能评价重复性也能对三种不同的物料流量作线性度评价。同时还规定了模拟载荷重复性试验, 方法是: 往皮带秤上施加模拟载荷装置, 然后卸下模拟载荷试验装置, 允许皮带秤空转并将示值回零, 再用同一模拟载荷试验装置重复加载两次。所得的 3 次测量结果中任意两次结果的差值应不超过规定的要求, 如对 0.5 级皮带秤为≤±0.1%。原规程重复性试验的方法是, 在秤架上加载最大负荷重量的 60%, 皮带运行 N 整圈, 记录累计示值共 5 次,5 次称量累计示值之间的极差, 与 5 次称量累计示值的平均值之比应不大于皮带秤准确度的允许值。
极差=最大示值一最小示值
新规程是检定皮带秤系统的重复性, 原规程是检定皮带秤本体( 不含皮带张力变化因素) 的重复性。线性度检定也是如此, 不同的是原规程对 0.5 级皮带秤重复性允许误差≤0.25%; 对线性度允许误差≤±0.25%。新规程没有设专门线性度检定的项目。
7. 最小累计载荷是以质量单位表示的量, 皮带秤的累计值低于该值时就有可能超出相对误差。新规程规定最小累计载荷应不小于下列各组的最大值:在最大流量下 1h 累计载荷的 2%; 在最大流量下皮带转动一圈获得的载荷; 对应于相应累计分度值的载荷, 如 0.5 级皮带秤累计分度数为 800d; 原规程对于Ⅱ级 0.5 皮带秤累计分度数也为 800d; 在最大流量下 1h 累计载荷的 4%; 或最大流量下皮带运行2 整圈的物料量。
8. 新规程规定最小流量等于最大流量的 20%,高于这个流量运行, 称量结果就能符合本规程要求的流量。低于这个流量运行, 可能导致称重结果超过相对误差。在某些特殊安装的情况下, 可以使皮带秤物料输送的流量变化率( 最大流量与最小流量之比)小于 5∶1, 最小流量应不超过最大流量的 35%, 对于散状物料输送开始时与结束时的物料流量变化率不计。原规程规定皮带秤的有效称量范围为该秤最大流量的 20%- 100%。
四、对新规程在实施中的几点看法
1. 新规程中对皮带秤专业术语的标称进一步规范化。将原规程的称之为, 俗称及自造名词进行统一规范: ①检定、使用中检验( 标定、校验、校准、验秤、核准、核查、使用中抽查) , ②输送皮带( 运输皮带、传送皮带、传输胶带、运料胶带、输煤皮带) , ③称重传感器( 测力传感器、称量传感器、载荷传感器、荷重传感器、负荷传感器) , ④位移传感器( 速度传感器、测速传感器、脉冲发生器、频率发生器) , ⑤承载器( 秤架、秤框、秤体、称重桥架、称重框架) , ⑥累计器( 显示仪表、二次仪表、称重仪表、计数器、积算器、称重指示控制器) , ⑦控制衡器( 检定皮带秤用料斗秤、轨道衡、汽车衡、地磅) 。
但新规程中也有些不统一的用语, 如把称重传感器又称之为载荷传感器, 把皮带秤又称之为电子皮带秤, 给人的概念是两种装置, 把使用中检验又称之为使用中核查。
①皮带输送机就应停止运行; ②皮带秤再运行3h; ③皮带转动一个整圈数; ④当最小累计载荷等于或小于皮带秤在最大流量下转三圈的载荷量时。很显然①是正确的; ②是指装有皮带秤的皮带输送机运行 3h; ③是指皮带运行一个整圈数; ④是指皮带运行三个整圈的载荷量时。
2. 物料试验项目繁多、太复杂, 在使用现场中实施难度较大。火力发电厂输煤系统是一个连续作业性很强的系统, 安全生产占主要地位, 虽然设计有两条输煤线, 一旦作业线发生故障造成停运, 另一条备用线应立即投入运行, 因此在输煤线上长时间做输煤试验是相当困难。从国家计量技术法规统一宣贯教材上反映, 在某电厂现场做物料试验的检定记录, 物料试验也没有全做, 只做了常用流量下的物料试验4 次。可见再完善的规程如果不符合现场实际情况企业难以实施, 其结果成“了 抽屉规程”。相比之下入厂煤计量的皮带秤在检定中, 物料试验工作实施难度要小些, 但船舶来煤的厂家例外。
3. 新规程中规定了循环链码等重复性达到0.1%的模拟载荷装置, 对 0.5 级皮带秤、1 级皮带秤、2 级皮带秤进行使用中检验。但没有明确规定循环链码与实物检验对比允许最大的相对误差, 这是评价循环链码好坏的关键指标。笔者在调研中发现, 现场使用中检验与实物对比较好的效果也只能达 1%。
循环链码只是模拟输送皮带上一段实物载荷,根本产生不了实物输送时那么大的皮带张力。与输送物料相比较, 其状态近似物料输送, 而不是仿真物料输送, 仍存在一些差异。有关测试部门只公布了对双杠杆四托辊秤架的皮带秤与实物对比的测试结果。这种秤架的特点稳定性能好, 灵敏度较低, 适用于大流量称重。对悬浮式秤架、三托辊秤架、二托辊秤架、单托辊秤架与循环链码实物对比是否做过测试? 结果如何不得而知。循环链码应做全面适应性测试。
4. 新规程 8.2.1.4 明确规定物料试验使用的物料。a) 皮带秤首次检定使用的物料应是皮带秤预期称量的物料或皮带秤实际称量的物料; b) 使用中检验应使用实际物料进行, 对于难以经常使用物料进行使用中检验的皮带秤, 使用中检验可以使用模拟载荷装置替代实际物料进行使用中检验。其条件是模拟载荷装置的试验结果必须是按 8.2.2.5 的要求,经物料修正后的试验结果。
新规程中 8.2.2.5 模拟载荷试验中规定, 皮带秤经物料试验合格后, 立即进行模拟载荷试验。“ 建立起模拟载荷试验结果与物料试验结果的对应关系,以便对模拟载荷装置的结果进行修正。”目前, 很多新建火电厂设计时以循环链码替代了实物检验装置, 不再考虑输煤系统在线实物检验装置。特别是船舶来煤的电厂, 入厂煤都是采用皮带秤商贸计量, 连实物检验装置都没有, 何谈物料试验合格后? 何谈修正?如广东省某大型船舶来煤电厂, 入厂煤、入炉煤均采用皮带秤计量, 设计有循环链码检验装置, 没有设计在线和离线实物检验装置, 皮带秤首次检定是由计量部门来检定, 只检定了循环链码码块的质量,再由循环链码检验皮带秤合格后出具检定证书, 粘贴合格证, 用户认可。皮革秤和循环链码的生产厂家都知道没有实施检定规程, 这种现象普遍存在。
5. 循环链码在火电厂已广泛地应用, 源于国家电力公司有关部门两次发文采用循环链码检验皮带秤技术。我国循环链码生产厂家异军突起, 由几家发展到十几家, 一些粗制滥造的非定型产品随之流入市场。在河北某电厂调研中发现, 安装在现场的循环链码不能正常使用。事实是多次检验的结果不尽人意, 因为该装置安装在两台四托辊悬浮式秤架结构的皮带秤上。
在内蒙古某电厂循环链码检验皮带秤重复性在0.5%以内, 与实物检验对比结果是甲侧皮带秤误差率为 4.8%; 乙侧皮带秤误差率为 7.2%。该厂使用的皮带秤架外形结构类似西门子妙声力公司生产的 MSI单托辊两组, 无支点、无杠杆, 每组两个称重传感器。
调研中发现几家循环链码的二次仪表显示都不是链码称重信号, 而是一种码块计数器给出的重量,是人为地设定在表中, 既不是链码通过称量段的重量, 也不能证明循环链码的重复性; 有的仪表是将整条链码的重量值直接设定在仪表中, 采用测速传感器来控制数字累加; 有的仪表是采用皮带秤仪表改装。所以二次仪表显示的所谓准确度、重复性, 给用户造成一种误导, 产生错觉。
6. 皮带长度和宽度。人们经常容易把皮带长度和皮带机长度混为一谈, 新规程中皮带长度是用 B表示, 而在带式输送机设计选用手册中, B 统一表示皮带宽度。输送皮带的长短、跑偏、厚薄不均、张力的限制, 直接影响称量准确度和稳定度。GB7721- 87国家标准规定: 皮带长度不超过 100m; JJG650- 90国家检定规程规定: 皮带展开长度一般取下列两值中的较少者。①长度≤200m; ②皮带在额定速度下运行 3min 的位移量。如皮带速度为 5m/s, 那么皮带周长是 900m, 好在有个“ 两值中的较少者”为前提。GB/T7721- 1995 国家标准对皮带长度规定: 应不大于下述任一条规定。a.100m, b.相当于皮带以额定速度 90s 之内移动的距离。如是 5m/s 的皮带位移量,皮带周长为 450m。新规程中只规定“: 皮带单位长度的质量应实际上是恒定的,“ ” 输送机长度超过 10m的传递张力的托辊, 在皮带接触处应有一个小于90°的弧度。”
JJG650- 90 国家检定规程规定: 皮带跑偏量不大于带宽 6%( 大约在十六分之一) 。GB/T7721- 1995国家标准规定: 皮带跑偏应不大于皮带宽度的三十分之一。新规程则无明确规定。
7. 重力式皮带张紧装置, 新规程中称之为重力张力装置。在皮带秤的安装条件中, 对皮带的要求应具体化。所谓皮带秤关键在皮带, 皮带张力、张力变化、皮带厚薄不均、皮带跑偏、皮带挠度都是影响动态连续称量准确度的关键。一条输送物料的皮带受到拉力而产生形变时, 在皮带的任一截面上都存在截面的这一侧和另一侧相互作用的弹力, 皮带内部的这种弹力就是所谓皮带张力。普通皮带的扯断张力较小, 所以皮带的长短对皮带秤称 量直接影响很大。为了保证皮带秤能在皮带张力小, 且张力变化量小的条件下工作, 重力式皮带张紧装置试图对皮带输送机输送不同物料工况进行自行调整, 以给定张力补偿实际张力变化。在众多发电厂输出煤系统中只考虑皮带机输煤性能, 入炉煤计量皮带秤是后加装的。新建厂只是负责设计皮带秤安装位置, 不考虑安装条件、调试和检定。而且习惯于设计是皮带运行方向的头部驱动, 张力拉紧装置设计在从动轮尾部。因此, 安装在尾部附近的承载器承受一个比较大的皮带张力。理想的皮带张紧装置应是设计在主动轮下部的回程皮带上。
8. 火电厂检定情况, 很多发电厂是采用轨道衡计量入厂煤, 皮带秤计量入炉煤的方式。轨道衡的检定由国家轨道衡检定站分布在各地的检定站执行周期性检定, 而皮带秤在计量法中已定为自动秤, 不属于强制性检测对象, 又属于内部管理设备, 是由单位计量人员执行使用中检验。从安装调试到首次检定是由生产皮带秤厂家和用户共同参加的首次实物试验, 只要用户认同即可。有的皮带秤从使用到淘汰( 皮带秤使用年限尚未找到法规依据) 也没有通过正规的首次检定或周期性检定。新规程的实施, 对加强对计量工作的管理, 增加效率、实行正平衡计算煤耗无疑是个促进。特别是船舶来煤、坑口电厂计量入厂煤的用户, 应不断提高对法规计量的认识。
作者简介: 严荣涛, 男, 汉族, 湖北鄂州市人, 长期从事火电厂热工、衡器修理、调试、检验, 曾参加《 自动秤等级》国家计量检定规程的审定, 现就职于安徽省铜陵市三爱思电子有限公司高级工程师, 从事产品开发、研制工作。
( 作者通讯地址: 安徽省铜陵市义安南路 57 号邮 政 编 码: 244000收 稿 日 期: 2005- 08- 04)
