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一、問題的提出
電子皮帶秤廣泛用于燃煤電廠的入爐煤計量和入廠煤計量，前者是企業(yè)內部核算，后者則是經(jīng)營貿易結算。皮帶秤的穩(wěn)定性、準確度是計量正確與否的關鍵，由于皮帶秤是在動態(tài)狀況下工作，現(xiàn)場影響稱量準確度的因素很多，必須定期進行檢驗，才能維持皮帶秤準確使用。如何對皮帶秤很方便地進行經(jīng)常校、且要校準，人們想方設法對皮帶秤進行模擬檢驗。常見有：掛碼檢驗、滾動鏈碼檢驗、小車砝碼檢驗、三排小輪鏈碼檢驗、自動小重錘砝碼檢驗、電信號檢驗等等，經(jīng)過長期現(xiàn)場實踐經(jīng)驗和理論分析，實物檢驗仍是唯一準確、可靠、可信的檢驗方法。
實物檢驗是用該皮帶日常輸送的物料進行稱重的一種檢驗方法。標準物料重量采用料斗秤或地中衡、軌道衡、翻車機軌道衡稱量，實物檢驗中又有在線檢驗和離線檢驗之分。由于檢驗用的物料與實際輸送的物料是同一種，物料的性質及其流量的大小均勻程度、在皮帶上的分布狀態(tài)與實際輸送時完全一致，所以新安裝的皮帶秤必須用實物檢定來確定稱量準確度。在日常檢驗工作中經(jīng)常采用實物檢定用戶是很難接受，不僅檢驗時間長、耗費的人力和物力很大，離線檢驗存在物料稱重與去皮稱重的誤差，在線檢驗料斗秤稱重的準確度是否能保證物料多次轉換、物料拋散、死角堆積等諸多的問題，很多單位不是按規(guī)定的次數(shù)檢驗皮帶秤。實物經(jīng)常檢驗皮帶秤，在現(xiàn)場實施相當困難。模擬檢驗又存在諸多的影響因素，檢驗結果置信度低，皮帶秤稱量準不準心中無數(shù)，實際上失去了使用的意義。
二、現(xiàn)場調研中存在問題的分析
為了研究解決皮帶秤現(xiàn)場檢定工作存在的問題，確保燃煤計量數(shù)據(jù)準確可靠，電力系統(tǒng)曾經(jīng)組派有關專家組成的調研組對西南、華東、西北、華北地區(qū)9家電廠進行了實物檢驗裝置運行情況的調研，調研結果只有外高橋電廠、常熟發(fā)電有限公司，和陡河電廠少數(shù)幾家電廠的皮帶秤檢驗裝置（料斗秤）能有效地用于皮帶秤的檢定和使用中的檢驗。外高橋電廠為電力系統(tǒng)第一家進行實物檢驗裝置建標電廠，用來檢定入廠煤計量的皮帶秤，由原電力部計量辦公室頒發(fā)計量標準證書，由地方計量測試部門進行周期性檢定。采取有效措施，提高皮帶秤準確度、穩(wěn)定性。十分重視計量器具的改造和更新，對未建標的入爐煤用實物檢驗裝進行大修、改進，使其性能達到JJG（電力）-02-96規(guī)程的技術要求，能有效地檢定皮帶秤；常熟發(fā)電有限公司對入廠煤計量高度重視，投資200萬元建成64T實物檢驗裝置為目前國最大的此類裝置。調研期檢驗皮帶秤在20天中最大變差值為0.1% ；陡河電廠實物檢驗裝置和皮帶秤的準確度都能符合使用中的要求。而大部分電廠存在影響實物檢驗裝置正常使用中的各種因素，嚴重的已經(jīng)無法對皮帶秤進行檢定和使用中檢驗。綜合分析，歸納如下：1、對實物檢定系統(tǒng)的設置不合理，設計時未考慮實物檢驗裝置和皮帶秤之間輸煤系統(tǒng)對計量誤差的影響，使被稱物料超過了三個轉換點，沿途的堆積和拋散以及粘附在落煤斗壁上的殘煤被沖擊剝離，不能確保所有被稱物料不多不少全部經(jīng)過被檢皮帶秤。2、實物檢驗裝置與皮帶秤配置不當，檢驗裝置最大容量不應小于皮帶秤最大稱量的20% ；實物檢驗裝置的檢定分度值，應比皮帶秤的分度值高。如某電廠一臺20T的檢驗裝置分度值e=10kg，只有2000個檢定分度數(shù)，低于JJG（電力）-02-96規(guī)程中n≧3000d的要求。3、計量管理制度不落實，有的電廠對實物檢驗裝置長期不維修、不檢定、明知道使用不準確也不改造，燃煤計量裝置形同虛設。4、為了降低煤耗在數(shù)據(jù)上“吃誤差”，無論是最大誤差還是最小誤差都控制在負值。5、違反計量法規(guī)的規(guī)定，使用非衡器生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的實物檢驗裝置和皮帶秤。6、計量人員技術素質偏低，操作不熟練，對皮帶秤的計量及調整操作不當，實物檢驗裝置符合使用中的準確度要求，檢驗時皮帶秤沒有調整好，其結果把皮帶秤檢驗超出誤差范圍。
三、模擬載荷檢驗裝置的應用
燃煤電廠為了加強入爐煤計量和入廠煤計量管理，保證皮帶秤稱量準確度，一是檢驗時要把皮帶秤校準，二是要能很方便地對皮帶秤經(jīng)常校。對于連續(xù)作業(yè)性很強的電廠輸煤系統(tǒng)經(jīng)常采用實
煤檢驗十分困難，且現(xiàn)場眾多原因造成不能及時進行檢驗，DCX型模擬載荷檢驗裝置（循環(huán)鏈碼）是近年來研制、開發(fā)，并經(jīng)試驗后已投入使用的一種新型模擬載荷檢驗裝置�，F(xiàn)場使用結果表明，該裝置具有操作方便、檢驗重復性好、長期穩(wěn)定性好，能實現(xiàn)與實物檢定差值有效地修正，解決了皮帶秤檢驗難題。目前，已經(jīng)應用于眾多的燃煤電廠皮帶秤使用中檢驗。DCX型模擬（循環(huán)鏈碼）工作原理裝置主要是由：標準質量循環(huán)鏈碼，鏈碼托輥及支架，
主、附升降系統(tǒng)，測重、測速傳感器，檢驗累計器及控制系統(tǒng)組成。如圖所示
循環(huán)鏈碼是由數(shù)百個標準質量砝碼連接成21m長的閉合鏈條，根據(jù)需要制造1-6條供選用。標準質量砝碼有：10kg/m、20kg/m、30kg/m、40kg/m、50kg/m系列, 每米質量誤差≤0.05%，啟動皮帶機，當升降系統(tǒng)控制工作在下降狀態(tài)時，部分鏈碼自動降落在設有稱量段的皮帶上，鏈碼隨著皮帶的移動周而復始地循環(huán)通過稱量段，將砝碼的重量作用在稱量段上，皮帶秤累計重量就是循環(huán)鏈碼通過稱量段上的累計重量。與此同時，檢驗累計器也累計循環(huán)鏈碼作用在稱量段的重量，因模擬載荷檢驗裝置總不確定度優(yōu)于0.1%，將檢驗累計器的累計值與皮帶秤累計值進行比較，就可以確定皮帶秤累計值誤差，從而完成了檢驗工作。將升降系統(tǒng)控制工作在提升狀態(tài)，循環(huán)鏈碼自動提升離開皮帶，整個檢驗工作結束。具有操作簡單實用、使用方便可靠、不影響生產(chǎn)等優(yōu)點。測重傳感器是用來測量通過稱量段的鏈碼重量，測速傳感器是測量皮帶運行速度。
2003年5月實施的JJG195-2002皮帶秤國家計量檢定規(guī)程，在新增加的主要內容里其中有：“使用中檢驗應使用實際使用物料進行，對于難以經(jīng)常使用物料進行使用中檢驗的皮帶秤，使用中檢驗可以使用模擬載荷裝置替代實際物料進行使用中檢驗。其條件是模擬載荷裝置的試驗結果必須是按模擬載荷試驗的要求，經(jīng)物料試驗修正后的試驗結果�！薄２⒚鞔_規(guī)定：“通�？捎醚h(huán)鏈條碼等重復性達到0.1%的模擬載荷裝置對0.5級皮帶秤、1級皮帶秤和2級皮帶秤進行使用中檢驗，使用其他模擬載荷裝置對1級皮帶秤和2級皮帶秤進行使用中檢驗。”
四、數(shù)據(jù)測試與誤差分析
為了對DCX型模擬載荷檢驗裝置的考核，檢定其準確度和穩(wěn)定性，以及檢驗結果與實物的比對試驗。1999年11月電力部熱工計量測試中心在安徽省銅陵國家皮帶秤質量檢測中心進行檢驗裝置與實物檢定的比對試驗。2000年2月至10月又在江蘇常熟電廠、河南姚孟電廠進行比對試驗，同年12月以中國計量科學研究院為組長的全國質量計量技術委員會電子皮帶秤檢定方法比對試驗小組又在江蘇常熟電廠進行皮帶秤與模擬載荷檢驗裝置比對試驗所測結果如表1
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試驗的比對 |
最大誤差值
（%） |
相對誤差最大差值
（%） |
相對誤差的實驗
標準差（%） |
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皮帶秤實物檢定
裝置的試驗 |
-0.118% |
0.223% |
0.055% |
|
模擬載荷檢驗
裝置的試驗 |
-0.149% |
0.109% |
0.037% |
2000年2月—5月在江蘇常熟電廠模擬載荷檢驗裝置檢驗皮帶秤的數(shù)據(jù)結果如表2 所示，表中所列數(shù)據(jù)是皮帶秤示值，是模擬載荷裝置的循環(huán)鏈碼放置在皮帶秤稱量段時，皮帶秤在 檢驗時間內多次累計值的平均值，以2月28日皮帶秤示值的平均值作為標準計算變差�，F(xiàn)場測試結果證明，在三個月中模擬載荷裝置檢驗皮帶秤時最大變差為-0.085%，未超過0.1%的總不確定度。
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檢驗日期 |
皮帶秤示值
平均值（kg） |
標準偏差（%） |
變差（%） |
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2月28日 |
79128 |
0.053 |
|
|
3月06日 |
79090 |
0.053 |
-0.048 |
|
3月09日 |
79090 |
0.017 |
-0.048 |
|
3月28日 |
79186 |
0.097 |
0.074 |
|
4月05日 |
79082 |
0.032 |
-0.058 |
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4月12日 |
79066 |
0.086 |
-0.078 |
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5月17日 |
79102 |
0.014 |
-0.033 |
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5月26日 |
79061 |
0.080 |
-0.085 |
2000年11月在河南姚孟電廠二期擴建工程中模擬載荷檢驗裝置實物修正值驗證數(shù)據(jù)如表3
#4乙側皮帶秤
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測試次數(shù) |
皮帶秤示值（t） |
檢驗裝置示值（t） |
誤差率（%） |
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1 |
48.01 |
47.985 |
0.052 |
|
2 |
48.01 |
47.984 |
0.054 |
|
3 |
48.01 |
47.985 |
0.052 |
|
4 |
48.02 |
47.982 |
0.079 |
|
5 |
48.02 |
47.984 |
0.075 |
|
6 |
48.02 |
47.983 |
0.077 |
|
7 |
48.01 |
47.984 |
0.054 |
|
8 |
48.03 |
47.982 |
0.100 |
|
9 |
48.02 |
47.983 |
0.077 | <, /TR>
|
10 |
48.02 |
47.982 |
0.079 |
平均誤差率 = 0.070%；標準偏差 = 0.0183% 。測試時模擬載荷檢驗裝置內設實物修正值
c = 0.9888，驗證結果可以看出檢驗裝置與皮帶秤的平均誤差率，與實物檢定皮帶秤誤差率0.06 %相比較只差0.01%，實物檢定皮帶秤是采用姚孟電廠的軌道衡稱量，共計28個車皮物料，總重量為1709.316 t ，檢定數(shù)據(jù)如表4
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檢定次數(shù) |
標準物料量（t） |
皮帶秤示值（t） |
誤差率（%） |
|
1 |
733.874 |
736.14 |
0.308 |
|
2 |
615.437 |
615.19 |
-0.040 |
|
3 |
360.001 |
359.09 |
-0.253 |
|
總重量 |
1709.316 |
1710.42 |
0.064 |
2003年7月28日筆者在寧夏石咀山電廠采用模擬載荷裝置對兩臺皮帶秤進行使用中檢驗，
所測試數(shù)據(jù)如表（5-6） #5甲側皮帶秤
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檢驗次數(shù) |
皮帶秤示值（t） |
檢驗裝置示值（t） |
檢驗時間（s） |
誤差率（%） |
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1 |
65.575 |
65.652 |
258.301 |
-0.117 |
|
2 |
65.756 |
65.654 |
258.239 |
0.155 |
|
3 |
65.609 |
65.654 |
258.234 |
-0.067 |
#5乙側皮帶秤
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檢驗次數(shù) |
皮帶秤示值 (t ) |
檢驗裝置示值 (t ) |
檢驗時間 (t ) |
誤差率 (%) |
|
1 |
67.332 |
67.320 |
263.833 |
0.018 |
|
2 |
67.087 |
67.319 |
263.819 |
-0.345 |
|
3 |
67.570 |
67.320 |
263.935 |
-0.371 |
皮帶秤作為一種動態(tài)計量設備，就必然存在誤差問題。而誤差直接關系到企業(yè)的經(jīng)營和經(jīng)
濟效益。所以必須經(jīng)常校，且要校準。檢定、檢驗皮帶秤的裝置同樣存在誤差問題，這就必須
對裝置的檢測數(shù)據(jù)進行處理，對誤差進行分析，找到產(chǎn)生誤差源頭和誤差變化的規(guī)律。如輸送
機在運行中產(chǎn)生較大的振動，通過托輥傳遞給皮帶以及皮帶在運行中跳動，使循環(huán)鏈碼在振動
和跳動狀態(tài)中稱量。皮帶長度、速度的變化，測重傳感器、測速傳感器的采樣誤差，二次儀表
的隨機誤差，鏈碼檢定安裝造成的誤差，只有減少各方面的誤差才能保證在系統(tǒng)誤差內，并進
行合理修正才能提高檢驗裝置的精度，其目的是為了保證皮帶秤計量準確度。
1、 對表1試驗結果數(shù)據(jù)分析
此數(shù)據(jù)是皮帶秤實物檢定裝置與模擬載荷檢驗裝置的比對試驗的結果�？梢钥闯�，皮帶秤實物檢定裝置的最大誤差值小于模擬載荷檢驗裝置；而模擬載荷檢驗裝置的相對誤差最大差值和相對誤差的實驗標準差又優(yōu)于皮帶秤實物檢定裝置。 通過試驗結果可得出，皮帶秤實物檢定裝置和模擬載荷檢驗裝置可以開展0.5級、1級和
2級皮帶秤的檢定和使用中的檢驗。雖然模擬載荷檢驗裝置的一些試驗結果優(yōu)于實物檢定裝置
的結果，但是從量值溯源的嚴謹性考慮，實物與模擬客觀上存在誤差，所以規(guī)程中明確規(guī)定，
皮帶秤的首次檢定、后續(xù)檢定以及修理后檢定仍然以實物檢定裝置檢定為準。模擬載荷檢驗裝
置修正系數(shù)后只能作為皮帶秤日常使用中的檢驗標準。以它具有的功能，達到能經(jīng)常性地對皮
帶秤進行動態(tài)檢驗的目的。
2、對穩(wěn)定性、重復性數(shù)據(jù)分析
從表2檢驗結果可以看出三個月中不僅皮帶秤長期性能穩(wěn)定，而且不同一時期內7次檢
驗重復性也十分良好。表3顯然是檢驗裝置服從于實物檢定合格的皮帶秤對C值修正后，再
檢驗皮帶秤的數(shù)據(jù)。同時也證明了檢驗裝置的標準質量碼塊循環(huán)作用在稱量段上，只要皮帶
秤稱量不發(fā)生變化，它基本是一個恒定重量值。皮帶秤顯示值單位為10kg ；檢驗裝置顯示值
單位為1kg 。表4證明了皮帶秤實物檢定合格。
3、對表5-6所測數(shù)據(jù)分析
現(xiàn)場測試結果不僅反映了皮帶秤使用中的檢驗準確度，同時也能分析模擬載荷裝置的精度。
#5甲側檢驗裝置三次示值的平均值為65.653 t ，循環(huán)鏈碼計算值為65.682 t ，誤差率為-0.044%
檢驗時間平均值為258.258 s ，現(xiàn)場實測值為259.88 s , 誤差率為-0.624% 。
#5乙側檢驗裝置三次示值的平均值為67.320 t ，循環(huán)鏈碼計算值為67.354 t ，誤差率為-0.050%
檢驗時間平均值為263.862 s ，現(xiàn)場實測值為265.52 s ，誤差率為-0.624% 。分析認為測重傳感
器采樣、測速傳感器在振動中采樣存在誤差，且變化量很小。 4、 模擬載荷檢驗裝置誤差計算實例
數(shù)據(jù)統(tǒng)計誤差通常分隨機誤差和系統(tǒng)誤差。隨機誤差是在實際測量條件下多次測量同一量值
時，誤差的絕對值和符號以不同方式變化著的誤差。它反映了被測檢驗裝置的精度，隨機誤差越
小，說明其精度越高。系統(tǒng)誤差是在偏離規(guī)定的測量條件下多次測量同一量值時，誤差的絕對值
和符號保持恒定的誤差。系統(tǒng)誤差反映了被測檢驗裝置的正確度，系統(tǒng)誤差越小，說明其正確度
越高。評價檢驗裝置的精度既不能單獨看其隨機誤差，也不能單獨考查其系統(tǒng)誤差，而是要對其
進行綜合分析和計算，從而確定被測檢驗裝置的綜合指標。即準確度（此時不討論誤差分配問題）
2003年8月23日在現(xiàn)場測試循環(huán)鏈碼稱量數(shù)據(jù)10次：12496 12497 12498 12495 12499
12496 12497 12499 12497 12499 通過對循環(huán)鏈碼總重量計算值為 ：
i = 12500.4kg，被測值的平均值 12497.3 kg ，系統(tǒng)誤差Δ= -0.0031kg
隨機誤差 0.001418
準確度δ= = 0.047 %
式中Δ—檢驗結果的系統(tǒng)誤差； —標準值（真值）；隨機誤差按貝塞爾公式計算也稱標準
偏差。計算準確度方法稱之當量誤差計算，取2 其置信概率在95.4 % 左右。
五、 對模擬載荷檢驗裝置的綜合評價及應用前景
模擬載荷檢驗裝置在皮帶秤檢驗中的應用，操作簡單、使用方便、實現(xiàn)了檢驗自動化。
檢驗準確可靠，解決了皮帶秤經(jīng)常校的難題。得到了國家計量部門的認可，已被用戶所接受。
1、 循環(huán)鏈碼的單位長度質量誤差≤0.05% , 檢驗裝置準確度≤0.1%的技術指標可以達
到，穩(wěn)定性能、重復性能好，經(jīng)有關檢測部門測試重復性為0.08 % ,而在用戶安裝調試中基本
0.05—0.03%
2、 更新了檢驗皮帶秤重復性的概念，改變了原規(guī)程規(guī)定在秤架上施加60%Qmax的砝碼
皮帶運行數(shù)整圈，記錄累計示值共作5次的方法。循環(huán)鏈碼的重復性試驗方法是：往運行皮帶
上施加循環(huán)鏈碼，皮帶秤計數(shù)。然后提升循環(huán)鏈碼，允許皮帶空轉并將示值回零（若必要），
再用同一鏈碼加載兩次。循環(huán)鏈碼能很方便地完成自動加載、卸載再加載的檢驗程序，這就是
檢驗皮帶秤重復性的新概念。
3、 由于碼塊的特殊設計，使得循環(huán)鏈碼與皮帶同步運行，因此能較好地模擬載荷在皮帶
上運行狀況，不會產(chǎn)生打滑重復稱重的現(xiàn)象，檢驗時操作方便，不必多次開停皮帶機就能完成
檢驗工作全過程，不影響皮帶的正常運轉，不占用輸煤時間。
4、 檢驗數(shù)據(jù)是全面評價模擬載荷檢驗裝置性能指標的重要依據(jù)，穩(wěn)定性能可靠，重復性
能好，有利于對數(shù)據(jù)處理和誤差分析，找到誤差源和誤差變化的規(guī)律，可以合理修正其誤差系
數(shù)。檢驗數(shù)據(jù)結果證明了與實物檢定之間的修正系數(shù)極小。
5、循環(huán)鏈碼雖然每組碼塊重量相差不大，是以每米公斤重量檢定制作而成的，而不是任意
每米重量都相同，當鏈碼不是運行整圈或整米通過稱量段時，會給稱量帶來微小的誤差。
6、循環(huán)鏈碼之所以穩(wěn)定性好、重復性好源于皮帶秤基本在恒定載荷中稱重，而不是隨輸送
物料期時大時小波動載荷中稱重。與輸送物料相比較，其狀態(tài)近似物料輸送，而不是仿真物料輸
送，仍然存在一些差異。因此，在皮帶秤首次檢定時必須經(jīng)實物確定物料因子，經(jīng)物料因子修正
后才可以替代實物進行使用中檢驗。
7、 目前，模擬載荷檢驗裝置只能是一對一地使用，一臺皮帶秤需要配一套檢驗裝置，隨著
技術不斷進步，一臺檢驗裝置檢驗兩臺甚至多臺皮帶秤，多點線性檢驗功能正在開發(fā)研究中。 8、皮帶秤在使用中由于皮帶的影響存在一定的非線性稱量區(qū)間，規(guī)程規(guī)定物料輸送控制在
20—100%Qmax ，皮帶秤計量特性也不是直線，現(xiàn)場實際稱量與理想線性狀態(tài)有不同程度的偏差，
但是理想的直線與實際的曲線總會相交的，其交點應該是零誤差點，這個交點基本在最大流量的
60～80%之間徘徊。所以選用循環(huán)鏈碼的重量必須在皮帶秤最大流量60～80%之間，才能克服皮帶
秤稱量的非線性，減少稱量誤差。
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