1、散装水泥计量器具与设备一、计量器具的分类 在散装水泥领域中所使用的计量器具以各类衡器为主。衡器是利用作用于物体上的重力来确定该物体质量的计量器具。国际法制计量组织 OIML 第 3 号国际建议非自动衡器的计量规程中提出：根据衡器的操作方式将它们分为自动衡器与非自动衡器两大类。自动衡器无需操作人员干预即完成称量操作，并能在称量中调整其自动程序。非自动衡器在操作过程中需要操作人员干预，如：在称量装置上加、减负荷等。各类常用衡器可区分为：(表 1)此外，按各类衡器工作原理可将秤区分为静态计量器具与动态计量器具。静态计量器具系指被称量物料与计量装置之间无相对运动，如各种静态汽车衡，轨道衡，料仓电子秤等
2、。动态计量器具系指被称量物料与计量装置之间存在相对运动，如各种动态轨道衡，电子皮带秤，转子计量秤等。由于静态计量干扰因素较少，一般情况下，静态计量准确度高于动态计量。二、非自动衡器准确度划分我国 JJGl00384非自动秤准确度等级中将秤的准确度分为三个级别，详见表 2，其中 1 级秤用于天平，未列入表中。表 1 常用衡器分类表表 2 非自动秤的准确度等级三、自动秤准确度等级目前，国家尚未发布统一标准，针对某一类型自动秤制订了专门检定规程。如：JJG234 90 动态称量轨道衡检定规程JJG650 90 电子皮带秤试行检定规程等与非自动秤相似，自动秤准确度等级也分为四级，其名称和统一符号为：高
3、准确度，其符号为：（0.2）或称 02 级中准确度，其符号为(0.5)或称 05 级普通准确度，其符号为：(1.0)、(2.0)或称 1 级 、2 级四、散装水泥发放常用计量方式(1)汽车衡包括机械式地秤与电子汽车衡，直接称量散装水泥汽车装运量，其计量准确度应符合JJGl00384非自动秤准确度等级中直级秤标准。(2)料仓电子秤直接称量仓中水泥重量，主要用于船运散装水泥中转站，其计量准确度在0105之间。其检定规程为：JJG64890非连续累计自动秤度试行检定规程 。(3)轨道衡包括静态与动态轨道衡。主要用于大型水泥厂发散，其中，静态轨道衡计量准确度与汽车衡相当。动态轨道衡计量误差在 0502
4、范围内，多数为 03。(4)台秤台秤，特别是杠杆式台秤，广泛用于小型建筑工地或农村发散，常用 TGT 型台秤主要技术参数汇总于表 3。表 3 TGT 型台秤技术参数(5)其它主要包括车载称重系统，各类流量计和动态计量秤。一般用作装卸车(船) 计量与装载量控制。非自动计量器具的基本知识一、静态汽车衡工作原理老式汽车衡为机械式。应用最为广泛，典型产品有 ZGT 一 20 型、ZGT 一 30B 型。新式汽车衡均为电子式，利用称重传感器检测重量，典型产品有 SCS 一 15、SCS 一 50、SCS 一100 型等。1ZGT 一 20 型汽车衡结构原理ZGT 一 20 型汽车衡由承重装置、杠杆系统和
5、支撑机构三部分组成，各部名称为图 1 所示。ZGT 一 20 型地秤的承重杠杆是由四个单杠杆并联再与二个传力杠杆及计量杠杆串联组成杠杆系统，其传力原理如图 2 所示。图 2 中四个承重杠杆的力点 B11、Bl2 、B13、B14 并联在传力杠杆的重心 A2 处。四个并联承重杠杆臂保持相等，否则承重板上的重物作用到各支承点的力就不能按相同比例传递到第 2 杠杆的力点 B 处。设承重板上重物的作用力为 W，作用到各承重点的力分别为 W1l、W12、W13、W14 。则 WW1l+W12+W13+W14令：FllAll=a11 F11、B11=b11F12A12=a12 F12 、B12=b12F1
6、3A13=a13 F13 、B13=b13F14A14=a14 F14 、B14=b14F14A14a14： F14B14b14F2A2=a2：F2B2=b2F3A3=a3：F3B3=b3 F4A4=aA2 点受力为 W1；B2 与 A3 点受力为 W2B3 与 A4 点受力为 W3主杆尺长为 L，副标尺长为 1图 11重点架（承重脚）2支点座 3承重杠杆（四个）4第二杠杆支点水泥底座（第二杠杆略）5连接环 6承反 7传力杠杆 8连接环9小游铊 10计量杠杆支点座 11连接环 12调整铊 13平衡铊 14计量杠杆重点刀 15挡刀板 16大游铊 17主标尺 18视准器 19工作台 20计量箱 2
7、1工字钢 22槽钢 23水泥墩根据杠杆平衡原理，当秤平衡时W1= 若 = = 则：W1= W2= W3= W3= 即：W= 式中：m杠杆总臂比M杠杆总传力比W承重杠上荷载重量W3W 传到计量杠杆重点处的力机械汽车平衡作用力就是按上述顺序进行传递，加上主、副游铊可变比率配合构成完整的称量机构。在此基础上，将主、副游铊去掉，装上一只称重传感器，再配以显示仪表，就构成常用机电结合秤，其本质仍然是机械杠杆式秤。二、电子汽车衡电子汽车衡把秤台直接支承在称重传感器上，取代整套杠杆系统，由此带来了一系列好处：维护费用大大降低，一般机械式秤，杠杆机械受大气腐蚀作用特别强，机械式秤传力杠杆中刀刃、刀口、秤台下部
8、支承等传力元件需经常维护、定期更换，取消杠杆机构可大量节省维护费用。避免了复杂的杠杆传力系统，计量准确性和可靠性明显改善。秤的高度明显降低，可制成浅基坑或无基坑型电子汽车衡，一般情况下，秤台由 4、6 或 8 只称重传感器支承。被称重物作用力必须垂直地作用于称重传感器上，因此，将称重传感器装入自定心式摆动支承体中，当称台受水平力时能沿横向摆动，随后又回复到直立静止位置。此外，由于秤台自重很大，还要考虑车辆所产生的动负荷，称重传感器利用率，也就是秤的最大净负荷与称重传感器额定负荷之和的比，在电子汽车衡上较低，也就是说，称重传感器额定负荷只被利用了一小部分，这是电子汽车衡一个特色。国内外汽车衡技术
9、性能汇总于表 4a、表 4b。表 4a 国外汽车衡技术性能表 4b 国产汽车衡技术性能三、汽车衡的应用1汽车衡布局在规划一台汽车衡时，必需仔细考虑车辆有关技术参数，如最大载荷、过秤车速、车辆长度等。此外，必须考试车辆流量与方式。图 3 表示出汽车衡最常用布置方式。方案 a)和 b)的前提是，两个方向上车流量不会大到出现堵车现象。图 3c)和 d)把入口的秤台和出口的秤台分开设置于行车道上，用于车流量大的情况。两个秤合用一个公共称房，两套称重仪表。一般情况下，称房朝地中衡方向应配上玻璃，以便司秤人员看清秤台。2基础基础的结构和布置对汽车衡性能影响很大。安装地点土壤必须坚实，必要时采取加固措施以保
10、证基础不下沉。通常，采用封闭式混凝土基础。基坑深度应满足可以进入，便于排除积水及维修。目前，无基坑或浅基坑汽车衡愈来愈流行，但在侧面应留称重传感器检查坑道并注意及时清理秤台下面淤积的脏物。3缓冲器为了截挡住车辆上秤和刹车时所产生的水平方向上的冲击，对秤台摆动幅度须加以限制，为此装配缓冲器。现有缓冲器包括牙嵌缓冲器或球端面缓冲销等。牙嵌缓冲器(图 4)，保持一个固定的间隙S，成对地安装在秤台前后侧，或在秤台每一侧均安上。作用在秤台上的侧向力，可以由这种缓冲器进行截挡。图汽车衡的秤体布置方式a)出入口共用衡 b) 出入口共用复合衡c)出入口分离式双秤台汽车衡 d) 出入口分离式双台复合汽车衡4例行
11、检定各类汽车衡在使用一定时间后，应由当地计量检定部门按检定规程进行检定并出具检定合格证书。常用检定规程包括：JJGl585固定式杠杆秤检定规程JJG66890固定式电子秤检定规程图给定秤台间隙的牙嵌缓冲器四、电子轨道衡与汽车衡相似，电子轨道衡主要由称重台面，称重传感器和显示仪表组成。电子轨道衡还包括引轨及逻辑控制系统以保证逐一称出整列车皮装载量。称重台面和传感器一般安装在混凝土基坑中。台面铺有钢轨与铁路线相通，台面须承受车辆及其装载货物重量，并把重力传递给称重传感器，此外，还应承受列车频繁通过引起的冲击振动并保证行车安全，因此，台面应具备较高机械强度与稳定性。在列车通过时，一般下沉量不大于 2
12、mm。水平位移不大于 02mm。由于我国铁路车辆结构特点，每节车厢前后有两个转向架，每个转向架由两个轮对组成(图 5)。每节车厢支承在两个转向架四个轮对共八只车轮上，通过车轮把重量传递到钢轨上，因此，电子轨道衡计量方式有轴计量、转向架计量及整车计量等三种。a轴计量轴计量系每次称量出一个轮对(对应一根轴) 上两个车轮压力，然后累加四个轮对压力总和，从而得到整节车厢重量。采用轴计量方式，轨道衡台面上不允许同时容纳两个轮对，只能逐一称量。这种方式最简便，达座性强，绝大部分车辆均可使用，但分解计量次数多，测量时间短，相对误差较大。b转向架计量转向架计量是每次称量出一个转向架两个轮对压力，累加两个转向架
13、压力就得到车厢重量。采用转向架计量时，要求轨道衡台面上只有一个转向架两对车轮在台面上称重，不允许相邻转向架车轮同时进入台面。转向架计量台面尺寸较大，计量误差较轴计量方式小，我国有许多轨道衡采用转向架计量。c整车计量整车计量是整个一节车厢在称重台面上进行一次称重，它克服了轴计量和转向架计量分解计量方式不足之处。但它适于单一车型，台面尺寸大，结构复杂，造价较高。图 5 铁路车辆结构示意图1车厢长度 2转向架 3车轮Le车厢长度 Ls转向架间距 Lr 转向架的轴距五、台秤在中小型工地中，TGT 型杠杆式台秤应用最广泛。台秤主要由杠杆系统、承重台面、读数装置及支撑机构四部分组成(图 6)。图 6 TG
14、T 型台秤1杠杆系统 2承重台板 3平衡调整铊 4支撑机构5游铊 6增铊盘 7标尺 8视准器台秤在使用时，应注意以下事项。1秤的放置使用中台秤应置于坚实平坦地面上，台秤四轮应着地，不允许轮子悬空。2外观检查与调整空秤平衡需注意观察台秤零件是否齐全，各部件工作位置是否正常。游铊是否锈蚀或过于松动，计量杠杆有无弯曲，承重台面是否被卡住等。确认无疑后，才能细心扭动平衡调整铊调节空衡平衡。3正确读取数据每次读取数据时，都应注意游铊位置，确定平衡位置时，增铊盘不能摆动，标尺应摆动平稳并与视准器上下边缘等距。4检定台秤使用一定时期或修理后的台秤，均应按照 JJGl485移式杠杆秤检定规程由计量部门进行检定
15、。六、仓式秤仓式秤主要用于散装粉状物料定值控制，如定量装车与装船。其计量精度一般为0105，称量范围可从几公斤到数百吨，它具有系统结构简单，工作稳定可靠，计量精度高等优点。近年来，愈来愈广泛地应用于散装水泥发放领域中。1仓式秤系统组成如图 7 所示。仓式秤主要由料仓，称重传感器，称重显示控制仪组成。其中，称重传感器是其核心部件，对于散装水泥料仓基本采用压式称重传感器，对于图形截面料仓，多采用三只传感器支承，并以 120 度方位均匀布置(图 8c)。对于矩形截面料仓，可采用三只传感器按等腰三角形布置(图 8b)对正方形料仓，一般放置 4 只称重传感器，即4 只传感器相连对角线应通过料仓几何中心(
16、图 8a)。一般情况下，按下列公式选取称重传感器额定载荷P= 式中：P称重传感器额定载荷( 单位：吨)W1料仓自重( 单位：吨)W2料仓内可装入的物料重量(单位：吨)K安全系统，一般取 0 608N称重传感器数量2料仓和称重传感器的安装料仓电子秤的精度主要取决于称重传感器的精度、被测重量能否准确稳定地加到称重传感器并将重量信号传递到微机系统上。所以称重传感器和料仓的设计安装至关重要。(1)称重传感器的安装称重传感器的安装要充分考虑传感器的种类、结构形式；料仓的结构和使用现场的环境条件。要保证基础稳固并具有足够的刚度和承载能力。对于压式支承称重传感器应注意下面问题：传感器的基座必须有足够刚度和稳
17、定性，其高度可调，以保证各个传感器的受力点处于同一水平面中；且此支承平面应高于料仓荷载的重心，以使料仓处于稳定状态。应注意料仓安装、检修时使传感器不受力和冲击震动；维修和更换传感器简单方便。如：在传感器基座旁加固定保护支柱，使其加上适当厚度的垫铁后，可比传感器高 25mm 左右，以便在料仓安装时取代传感器承重。在传感器基座旁的另一侧，须留出安放千斤顶的位置，以备更换传感器时使用。传感器的基座和压板等受力机构，应尽力保证负荷力的作用线，处于传感器的受力点，防止偏斜。一般传感器允许力的作用线与传感器受力中心线夹角不大于 6。尽量保证各个传感器受力均匀。如果料仓显著偏载，可相应的调整传感器的安装位置
18、，或采取其它结构变化措施。如果处于高温(特别是定向热源 )、多尘、潮湿或腐蚀性介质的使用场合，应采取相应的保护措施。如果传感器受高温影响，可在传感器与热源之间加装热反射板和隔热板，或安装水冷装置。(2)料仓的安装料仓的设计和安装必须考虑尽量保证称重传感器的承载状态比较理想并把负荷力按固定的比例关系准确地加到称重传感器上。这是保证系统精度和稳定的基本条件。为此：料仓的负荷力传递机构要有足够的刚度和强度，准确地传递机械力并稳定可靠。尽量采用成轴对称的整体仓，进出料口的位置和结构有利于使传感器负荷均匀，冲击振动较小。料仓及其附属设备应完全与基础分开，必须连接的溜管管路须采用软接头连接，防止外力干扰。
19、尽量减少风载、振动、高温等环境影响。尽量避免或克服横向载荷及扭曲力矩的影响。一般称重传感器承受的横向力不得大于其额定载荷的 6，必要时要加装限制或吸收水平力机构。如加装挡轮、水平限位器、水平拉杆、水平限位簧片等等。3料仓电子秤的校验任何一种称重计量设备都需要定期校验，以保证其使用过程的准确度。实际应用中，较多的是对整个料仓电子秤系统进行标定。常用两种方式：(1)采用标准砝码校验。由于料仓秤一般为静态秤。用标准砝码标定就可得到准确的结果。方法就是把标准砝码直接加到料仓上，根据砝码的总重量和示值偏差计算精度。所加砝码的总重量不得少于电子秤满量程的 80。这种方法比较适用于较小量程的料仓电子秤。(2
20、)采用物料替代法校验。对于大量程的料仓电子秤，采用直接加砝码校验，不但工作量很大，标准砝码也往往不够用，实际上难以进行。所以，采用物料替代法校验比较适宜。即把相当料仓秤满量程的 20重量的标准砝码，直接加到料仓上(砝码总量最低不得少于电子秤满量程的 10或 5)。记下此时的重量指示值 G1；取下加在料仓上的全部砝码后向料仓内加料，并使其重量指示值到 G1 时停止加料。再把秤量程 20重量的标准砝码加到料仓上，此时重量指示到 G2，再取下砝码后加料使指示值达到 G2，以此类推，一直达到满量程。这样根据实际加载和重量示值偏差即可得出系统计量误差，完成系统校验。对于仓式秤，可根据 JJG64890非
21、连续累计自动秤试行检定规程进行检定。国外仓式秤主要技术性能汇总于表 5。表 5 国外仓式秤主要技术性能表自动计量器具的基本知识在散装水泥领域中，自动计量器具主要用于对物料进行动态称重。如：电子皮带秤、转子计量秤、动态轨道衡等。一、电子皮带秤 在港口装运散装水泥时，一般采用密闭式电子皮带秤进行计量。电子皮带秤系在皮带输送机适当位置，安装称量框架，在皮带运输机对物料连续输送同时，进行自动动态计量，其计量精度一般为 0510，少数高精度皮带秤可达到 025。1 系统组成与工作原理 电子皮带秤主要由称量框架、称重传感器、皮带速度传感器及称量仪表组成。如图 9 所示。其工作原理为：图 9 电子皮带秤原理
22、图1称重量框架 2称重量传感器 3速度传感器 4仪表在称量框架上设置一只或多只称量托辊，作用于称量托辊上的力，经称量框架传递到称重传感器 W2 上，皮带速度由侧速传感器 G 检测。设皮带速度为 V(米秒 )，皮带上单位长度物料重量为 P(公斤米)，传感器受力 F(公斤)显然 FP即：F=CP (1) C 一比例系数设物料瞬时流量为 q(公斤秒 )则 P= F=C 即 q= （2）由式(2)可知，通过皮带称物料瞬时流量，等于称重传感器受力 P 与皮带速度 V 乘积。这就是基本计量原理。对时间进行累计，就知道一定时间内通过皮秤物料累计量 W。W= （3）2电子皮带秤基本误差分析与应用注意事项从皮带
23、秤工作原理中可以清楚地看到，物料重量通过皮带传递到称量框架上，使称重传感器受力。因此，作用于称重传感器上的力 F 减去皮带作用力 F。 ，才是物料真实作用力，Hcojijn 对此作了深入研究，提出了计算公式：F0=Nqcos （4）式中：N：称量托辊数 N=1 单托辊 N=2 双托辊：皮带输送机倾角T：皮带张力I：称量段长度q：单位皮带长度物料重量D：托辊不准直度g：重力加速度度(4)式中第二项为误差项，即：F= (X)K(X)称作皮带刚性系数，是皮带张力 T，皮带刚性模量 E，皮带断面惯性矩 J 等参数的函数。通过上述分析，不难看出：皮带张力大小和稳定是影响皮带称计量精度的重要因素，一般情况下，当皮带输送机长度超过 10 米时，必须设置张紧装置，通常，重锤张紧和螺旋拉紧是较好的方式。称量托辊数目对计量精度影响较大，如单托辊称架仅能达到1计量精度，多托辊称架一般能达到05计量精度，对 4 托辊以上称架，可达到025。在皮带称选型时，应充分考虑这一点。托辊不准直度也应重视，主要包括称量托辊加工
