煤炭地磅快速定量装车系统现场检定方法探讨
针对煤炭地磅快速定量装车站称量系统的结构形式和称量要求，结合相关国家标准和规范，提出基于集成检定的装车站称重系统现场检定方法及注意事项，并对地磅装车站称重系统称量精度进行了复验，为装车站称重系统现场检定提供了方法依据。
1引言
地磅快速定量装车系统在铁路、公路及港口的应用日益广泛,对装车精度要求也越来越随着煤炭物料外运而提高。地磅快速定量装车系统用于煤炭贸易结算,要求称量准确度等级达到0.5级,快速定量装车系统现场检定是实现物料精确计量、定量装载的关键环节。煤炭地磅快速定量整车系统由于称重仓的载重大、称量准确度要求高,在安装调试及使用过程中需要对其称量精度进行出厂检定难度大。
目前,针对装车站定量称重系统的检定通常采用加载标准砝码进行校核,在砝码加载过程中,由于装车站的称重仓结构尺寸大且位于较高的钢结构平台上,现场加载砝码的数量受到限制,无法满足检定的要求。在这种情况下,本文将结合装车站称重仓的结构和现场条件,提出一种基于集成检定的装车站称重系统检定方法并对称重系统的称量精度进行复验。
2装车站称重系统的工作原理及组成结构
煤炭地磅定量快速装车系统中的称重系统主要由称重传感器、称重仓体结构、称重仪表以及校验砝码等组成(如图1所示),其中称重仓体结构是用来承载煤炭物料的容器,在接收来自缓冲仓卸料的同时要保证称量完的物料顺利卸出。整套称重系统位于装车站的中下部(如图2所示),称重仓体结构由4只安装在同一平面的柱式称重传感器器支撑，在结构四周设有防倾覆拉杆，使仓体在竖直方向上不受约束。称重仓最端处设有液压提升油缸，同过吊锁与校验砝码相连。

当称重仓内的物料重量发生变化时，称重传感器内部的弹性体会发生变形，使其内部贴片电阻值发生变化，在激励电压（EXC+/EXC-）的作用下输出与被称量物料重量成正比关系的直流电压信号（SIG+/SIG-），该电压信号经称重接线盒通过屏蔽电缆传送到相对应的称重仪表。称重仪表接收称重传感器的反馈信号，同时也为称重传感器提供激励电源，通过内部处理器将信号转换为物料重量信号同时输出到屏幕和 PLC。PLC 根据称重信号控制缓冲仓、称重仓闸门的开、关动作，最终实现快速定量装车系统的连续定量装车，其电气原理图如图 3 所示。

校验砝码是用来对称重系统的精度进行校准的。10 个重量为 1t 的砝码，放置在称重仓两旁，平时与称重仓分离，进行出厂检定时，液压油缸吊起砝码，将砝码重量加到称重仓上，完成系统精度校验。

3.地磅装车站称重系统的检定方法

根据装车站称重系统的工作流程可知，在煤炭定量装车过程中，称重系统需要将煤炭物料分成若干个不连续的载荷并依次称量这些载荷的质量来满足不同客户的需求，该系统具有典型的非连续累计自动衡器的特点。根据 GB/T 28013- 2011的相关要求，非连续累计衡器的检定需要从静态和动态两个方面进行考虑。静态过程的检定相对容易一些，可采用直接加砝码的方法。动态过程的检定需要模拟被检衡器实际使用中称量载荷，常用的方法主要有分离检定法和集成检定法。

3.1分离检定法

分离检定法基本原理是在假设被称量载荷（或物料）在短时间内相对稳定的前提下，把被称量载荷（或物料）作为量值传递的临时标准和媒介实现衡器的量值传递。实际检定过程中可将快速定量装车系统称量过的煤炭，放到准确度较高的轨道衡上再进行称量，该轨道衡可称为控制衡器。将轨道衡称量的示值作为载荷的约定真值，两次称量结果的示值之差就是快速定量装车系统的动态示值误差。上述检定过程也可以反过来进行，先在轨道衡上称量物料，再把已知重量的煤炭放到快速定量装车系统进行称量，二者之差即为快速定量装车系统的动态示值误差。分离检定的过程中轨道衡与快速定量装车系统相互分离，互不影响。

3.2集成检定法

集成检定是将分离检定过程中的控制衡器作为被检自动衡器整体中的一个组成部分，该部分是具有确定载荷约定真值的指示装置，在检定过程中完成控制衡器的功能。集成检定的过程中控制衡器与被检自动衡器是一个整体。在实际应用过程中，量程较小的衡器检定多采用分离检定法，而量程较大的自动衡器考虑到物料转移工作量大多采用集成检定法。由于装车站称重系统的称量范围在 50t~100t 之间，而且是典型的非连续累计自动衡器，考虑现场检定条件和工作量，在装车站称重系统现场检定过程中将采用集成检定法。
4.现场检定过程及误差分析
地磅快速定量装车站的称重系统，作为非连续累计自动衡器，具有量程大、精度高等特点，其采用集成检定法进行现场试验的具体过程如下。
4.1确定地磅显示分度值，也就是称重仪表显示读数。
若控制衡器的准确度较高、分度值足够小、分度数足够多，可采用直接读数法，直接读取控制衡器的显示值作为物料检定的约定真值。若检定人员认为控制衡器分度值不够小、分度数也不够多，应采用国际建议和我国计量检定规程中，经常提到的“闪变点”法，获得控制衡器化整前的示值，将化整前的示值作为物料检定的约定真值。
以汽车定量装车站称重系统为例，准确度等级： 0.5，最大秤量载荷 Max=100t，检定分度值d=e=50kg，最小秤量载荷 Min=20t，最小累计载荷∑min=20t。
国标 GB/T 28013- 2011 规定料斗秤检定时，“当试验衡器在使用地点时，可使用任何其他稳定的载荷代替标准砝码，此时应至少有 50%Max 的标准砝码”。
控制显示器的指示试验载荷的质量值，其分辨率至少是累计分度值分辨率的 10 倍。采用内分辨率法读取控制衡器的内分示值，将控制衡器的内分示值作为物料检定的约定真值。分度值e=50kg 的料斗秤，仪表显示度数可以细化到 5kg，免去现场小砝码闪变法获得约定真值的繁琐过程。
4.2重复性试验
重复性试验误差要求不大于衡器静态称量的最大允许误差。按照表 1 要求，10t 标准砝码，重复提起 10 次，称量值 10t，e=50kg；m=10000/50=200。

准确度等级 0.5，首次检定最大允许误差 ±0.5d=±25kg。即落在 ±25 为满足重复性试验要求。
4.3性能试验
在物料测试之前，必须测试静态称量性能。加载时应从零点起逐步加到最大秤量点，然后以同样的方式卸载至零点，称量点至少要选择 10 个（必须包括最大秤量点和最小秤量点）。采用小砝码确定闪变点法确定每一秤量点的误差。本例仪表分度值为 5kg，可以直接读取示值，查看误差。因为已经配备了 10t 标准砝码，所以前 5 个称量点可以通过砝码来实现。后 5 个称量点可以在称量斗里迭加载至 100t 物料，然后通过砝码来实现。每个称点误差不大于衡器静态称量的最大允许误差。100t 称量点允许误差表如表 2 所示。

4.4物料试验
物料试验是料斗秤分别在最小秤量值 20t，最小累计称量 20t，最大秤量值 100t，这 3 个称量点进行配料。每个称量点配料 5 次。也就是说 20t 称量 10 次，100t 称量 5 次。配料时，只要接近称量值就可以，不需要完全一致。卸料方式不在考核范围，可以一次或者多次卸载。但卸空的仪表读数要求稳定并被记录。
这项试验主要考核主要称重仪表显示数据与累计控制器之间的数据比较，累计误差不大于±0.25%。
根据上述检定方法和流程对地磅快速定量装车站称重系统检定后，随机选择 20 节火车车厢进行煤炭物料的定量装车，获得相关称量数据如表 4 所示，装车站称重系统的最大相对误差为 0.24%，平均相对误差为 0.15%，满足 0.5 级秤的称量精度要求。

5.结论
本文针对煤炭地磅快速定量装车站称重系统的结构形式和称量要求，提出了基于集成检定法的装车站称重系统的检定执行步骤，并对装车系统称重精度进行了复验。为地磅快速定量装车站称重系统的出厂检定和型式试验提供了参考依据。