重力式自動(dòng)裝料衡器與非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器是兩種廣泛使用的自動(dòng)衡器,具有不同的原理和計(jì)量特性.然而這兩類衡器在結(jié)構(gòu)上具有一些相似之處,易于造成混淆.本文從計(jì)量特性角度出發(fā),研討了這兩類衡器的差異,并以裝車站為實(shí)例進(jìn)行了分析,從而說(shuō)明了重力式裝料衡器與非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器是不同的兩類衡器,并明確了如何區(qū)分這兩類自動(dòng)衡器。
1.引言
重力式自動(dòng)裝料衡器(Automatic gravimetric fill-ing instruments) 又稱定量自動(dòng)衡器，是把散狀物料分成預(yù)定的且實(shí)際上恒定質(zhì)量的裝料，并將裝料裝入容器的自動(dòng)衡器。
非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器( Discontinuous totalizing automatic weighing instruments)又稱累計(jì)料斗秤，是通過(guò)把一批散料分成若干份分離的載荷，依次確定每份分離載荷的質(zhì)量，累計(jì)其稱量結(jié)果，并將分離載荷卸出，以得到該批散狀物料總量的一種自動(dòng)衡器。
從這兩種衡器的定義看，這是兩類在計(jì)量性能上明顯不同的衡器。重力式自動(dòng)裝料衡器注重“ 定量” ，非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器注重“ 累計(jì)” 。然而這兩類衡器在結(jié)構(gòu)方面及使用中具有一些相似之處。例如用于固體物料裝料的重力式自動(dòng)裝料衡器與非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器都具有料斗，一些計(jì)量機(jī)構(gòu)和衡器企業(yè)的人員就根據(jù)其結(jié)構(gòu)稱之為料斗秤。也有一些人員根據(jù)衡器的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)馄鬟M(jìn)行命名，例如配料秤、裝車站等。然而這些名稱相同的衡器有可能分別屬于完全不同類別的自動(dòng)衡器。根據(jù)其所關(guān)注的計(jì)量特性的不同，有些屬于重力式自動(dòng)裝料衡器，有些屬于非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器，應(yīng)根據(jù)各自的檢定規(guī)程、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際建議進(jìn)行檢定或檢測(cè)。如果不清楚這兩類衡器的本質(zhì)區(qū)別，試圖以名稱進(jìn)行區(qū)分，甚至考慮將這兩種自動(dòng)衡器的計(jì)量特性結(jié)合形成特殊的技術(shù)要求，就會(huì)影響衡器企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)和檢定，因此本文將從這兩類衡器的計(jì)量特性出發(fā)研究其差異。
本文主要依據(jù)現(xiàn)行有效的國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程 JJG 56４—2002《 重力式自動(dòng)裝料衡器( 定量自動(dòng)衡器) 》和 JJG 6４8—1996《非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器》進(jìn)行討論。目前這兩類衡器的國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程與國(guó)際建議在技術(shù)指標(biāo)上存在一些細(xì)微差異，但指導(dǎo)思想是一致的，目前也都在修訂中，并且不影響本文的討論。
1.計(jì)量特性簡(jiǎn)述
1.1重力式自動(dòng)裝料衡器的計(jì)量特性
重力式自動(dòng)裝料衡器的準(zhǔn)確度等級(jí)表示為 X( x) ，其中 x 為等級(jí)指定因子，x = 1，2，5 × 10k ，k 為正、負(fù)整數(shù)或零。對(duì)于 X(1) 級(jí)重力式自動(dòng)裝料衡器，其裝料最大允許偏差和最大允許預(yù)設(shè)值誤差見(jiàn)表 1。對(duì)于其它準(zhǔn)確度等級(jí)的重力式自動(dòng)裝料衡器，只需將表 1 中所對(duì)應(yīng)的值乘以 x 即可得到相應(yīng)的最大允許偏差和最大允許預(yù)設(shè)值誤差。
1.2非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器的計(jì)量特性
非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器具有４個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí): 0． 2、0． 5、1、2。 表 2 給出了各準(zhǔn)確度等級(jí)下的最大允許誤差要求。
2.對(duì)比分析
2.1計(jì)量特性差異
重力式自動(dòng)裝料衡器所關(guān)注的重點(diǎn)在于對(duì)每次裝料的質(zhì)量控制上。重力式自動(dòng)裝料衡器在運(yùn)行時(shí)，需要設(shè)定每次裝料的值，根據(jù)表 1 可以看出，重力式裝料衡器重點(diǎn)關(guān)注裝料值與預(yù)設(shè)值之間的差值，以及每次裝料值與裝料平均值之間的差值。例如，對(duì)于 X
(1) 級(jí)的重力式自動(dòng)裝料衡器，假定裝料預(yù)設(shè)值為50kg，則裝料的平均值與設(shè)定值的偏差 se 不能超過(guò)50kg × 0． 25% = 0． 125kg，而對(duì)于每次裝料值，與平均值的偏差不能超過(guò)50kg × 0． 70% = 0． 35kg。
對(duì)于非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器，其重點(diǎn)是其累計(jì)值的準(zhǔn)確與否。例如對(duì)于 1 級(jí)的非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器，如果累計(jì)值為 50kg，其最大允許誤差 mpe 為50kg × 0． 50% = 0． 25kg。
因此這兩類衡器對(duì)計(jì)量參數(shù)的關(guān)注點(diǎn)是有較大區(qū)別的。重力式自動(dòng)裝料衡器要精確控制每次裝料值，只有保證了每次裝料值與預(yù)設(shè)值盡量接近，才能保證其平均值及每次裝料值在相應(yīng)的 mpd 和 mpse 中。而非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器，盡管有些也使用預(yù)設(shè)值，但并不嚴(yán)格控制單次稱量與預(yù)設(shè)值之間的關(guān)系，也不對(duì)每次稱量值與預(yù)設(shè)值的差值進(jìn)行考核，而僅對(duì)累計(jì)值的準(zhǔn)確與否進(jìn)行判定。
計(jì)量特點(diǎn)關(guān)注的不同導(dǎo)致衡器在設(shè)計(jì)、制造和使用時(shí)關(guān)注重點(diǎn)完全不一樣。盡管有可能重力式裝料衡器和非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器在結(jié)構(gòu)上具有一定程度的相似性，但為了保證每次裝料的準(zhǔn)確性以及裝料速率，重力式自動(dòng)裝料衡器通常具有快、慢，甚至多種速度稱量方式，以及空中落料修正等修正裝置，而非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器可以不用過(guò)多考慮單次稱量值與預(yù)設(shè)值之間的關(guān)系，但是其必須提供多次稱量的累計(jì)值。
2.2試驗(yàn)項(xiàng)目差異
由于計(jì)量特性不同，這兩類衡器在進(jìn)行型式評(píng)價(jià)和檢定時(shí)的試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)步驟上存在較大不同。
對(duì)于型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)，盡管在很多試驗(yàn)項(xiàng)目上這兩類自動(dòng)衡器都相似，但其判定方式是完全不同的。對(duì)此以型式評(píng)價(jià)中的影響因子試驗(yàn)和干擾試驗(yàn)為例進(jìn)行說(shuō)明。
對(duì)于影響因子試驗(yàn)，這兩類衡器的 mpe 是完全不同的。重力式自動(dòng)裝料衡器的因子試驗(yàn) mpe 為表 1 中該載荷的使用中檢驗(yàn)的最大允許偏差的 0． 25倍，乘以等級(jí)指定因子( x) 。對(duì)于非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器，其 mpe 與其累計(jì)分度值 dt 有關(guān)，其關(guān)系見(jiàn)表 3。
假設(shè)重力式自動(dòng)裝料衡器為 X(1) 級(jí)，非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器為 1 級(jí)。對(duì)于 50kg 的載荷，重力式自動(dòng)裝料衡器的 mpe 為 50kg × 1% × 0． 25 = 0． 125kg。
而對(duì)于同樣載荷的非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器，根據(jù)表 3 可以看出，其 mpe 取決于 dt 及該載荷所處區(qū)間，不能根據(jù)準(zhǔn)確度等級(jí)和載荷大小就直接給出。在此例中，根據(jù)非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器 dt 的取值范圍要求，dt 不能小于 5g，但上限難以確定，還需要明確最大秤量、最小秤量及最小累計(jì)載荷才能給出 dt 取值的上限，假設(shè) dt 的上限是 100g。在此范圍中，當(dāng) dt= 5g 時(shí)，mpe 為 7． 5g；當(dāng) dt = 10g 時(shí)，mpe 為 15g；當(dāng) dt = 20g 時(shí)，mpe 為 30g；當(dāng) dt = 50g 時(shí)，mpe 為 50g；當(dāng) dt = 100g 時(shí)，mpe 為 50g?？梢?jiàn)重力式自動(dòng)裝料衡器和非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器的 mpe 均有很大的差異，這對(duì)各自試驗(yàn)的判定影響很大。
干擾試驗(yàn)是衡器型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)中非常重要的一項(xiàng)試驗(yàn)。在進(jìn)行干擾試驗(yàn)時(shí)，需要用顯著增差進(jìn)行判斷，而重力式自動(dòng)裝料衡器和非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器的顯著增差也具有明顯的差別。重力式自動(dòng)裝料衡器的顯著增差是最小秤量對(duì)應(yīng)的表 1 中使用中檢驗(yàn)的 mpd 的 0． 25 倍乘以由影響因子確定的準(zhǔn)確度等級(jí)參考值的等級(jí)指定因子 x 的值，由最小秤量和準(zhǔn)確度等級(jí)確定。而非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器的顯著增差為 1dt ，由分度值 dt 決定。這也造成了在判別時(shí)的較大差異。
對(duì)于型式評(píng)價(jià)和檢定需進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)物料試驗(yàn)，其試驗(yàn)步驟和判別也存在很大的差異。重力式自動(dòng)裝料衡器需要在額定最小裝料和最大裝料分別進(jìn)行裝料試驗(yàn)，并視最大裝料與額定最小裝料的比列決定是否需要補(bǔ)充中間裝料物料試驗(yàn)。每個(gè)載荷需進(jìn)行的裝料次數(shù)見(jiàn)表４。在進(jìn)行判定時(shí)，需對(duì)裝料平均值與預(yù)設(shè)值的偏差，及每次裝料值與平均值的偏差進(jìn)行判定。
對(duì)于非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器，通常需要在最大秤量、最小秤量處進(jìn)行物料試驗(yàn)，而判別時(shí)對(duì)累計(jì)值準(zhǔn)確與否進(jìn)行判定。
3.一些相關(guān)問(wèn)題
由于一些企業(yè)和技術(shù)人員習(xí)慣于將衡器的名稱作為一類衡器對(duì)待，而不是根據(jù)衡器在設(shè)計(jì)和使用中所關(guān)注的計(jì)量特性正確分類，因此給衡器的生產(chǎn)和檢測(cè)，甚至相關(guān)衡器的檢定規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)制、修訂帶來(lái)了很大的麻煩。例如我國(guó)目前大量使用的裝車站、配料秤等等，這里以裝車站為例進(jìn)行說(shuō)明。
裝車站是用于對(duì)火車或汽車進(jìn)行裝料的衡器，可以在較快的時(shí)間內(nèi)將大量物料( 如煤炭) 裝入到相應(yīng)的車廂或車輛中。在現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)中，有些人將裝車站歸為重力式裝料自動(dòng)衡器，有些人將裝車站歸為非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器，也有些人表示裝車站是特殊的自動(dòng)衡器，應(yīng)結(jié)合重力式自動(dòng)裝料衡器和非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器的特點(diǎn)形成新的自動(dòng)衡器。事實(shí)上，裝車站只是一個(gè)名稱，并不限制其衡器類別的歸屬，對(duì)于不同的裝車站生產(chǎn)商，其關(guān)注的計(jì)量特點(diǎn)和使用方法不同，裝車站可能屬于不同的自動(dòng)衡器。例如，如果生產(chǎn)商要求精確控制每次裝料，對(duì)裝料平均值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行考核，這種就屬于重力式自動(dòng)裝料衡器；如果生產(chǎn)商并不要求精確控制每次裝料，而是關(guān)注多次稱量的累計(jì)值，那么就屬于非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器。
對(duì)于一些人所宣稱的裝車站既關(guān)注單次裝料，也關(guān)注幾次裝料后的累計(jì)值，而且認(rèn)為對(duì)此多次稱量的累計(jì)值，同樣的準(zhǔn)確度等級(jí)( 對(duì)于重力式裝料衡器為準(zhǔn)確度等級(jí)指定因子 x)，非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器給出的值準(zhǔn)確度更高，因此他們建議綜合重力式裝料衡器與非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器的計(jì)量特性制定裝車站的技術(shù)指標(biāo)和試驗(yàn)方法。事實(shí)上在這種情形下，應(yīng)將此種應(yīng)用的裝車站歸為重力式自動(dòng)裝料衡器。只要滿足了重力式自動(dòng)裝料衡器的技術(shù)指標(biāo)，并將預(yù)設(shè)值乘以裝料次數(shù)作為累計(jì)值，該值也可以滿足相應(yīng)準(zhǔn)確度等級(jí)非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器的技術(shù)指標(biāo)。
裝車站的裝料質(zhì)量都較大( 通常均達(dá)到數(shù)十噸) ，因此在物料試驗(yàn)時(shí)，均根據(jù)表 1 給出的最后一行取值進(jìn)行計(jì)算。
累計(jì)值完全可以滿足同等準(zhǔn)確度等級(jí)的非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器的技術(shù)指標(biāo)。
因此，對(duì)于裝車站的衡器類別歸屬，應(yīng)根據(jù)其設(shè)計(jì)使用方式及計(jì)量特性確定，而不能簡(jiǎn)單的以衡器的名字進(jìn)行歸類，而且不應(yīng)將不同種類的自動(dòng)衡器參數(shù)混在一起為其制定相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。
4.小結(jié)
本文針對(duì)重力式自動(dòng)裝料衡器與非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，給出了重力式自動(dòng)裝料衡器與非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器在計(jì)量特性上的差異，并以裝車站為實(shí)例進(jìn)行了分析，從而明確了重力式裝料衡器與非連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器是不同的兩類衡器。在衡器的生產(chǎn)和測(cè)試中，應(yīng)根據(jù)其原理和計(jì)量特性明確衡器屬于哪一類自動(dòng)衡器，并按相應(yīng)類別的衡器試驗(yàn)方法和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行考核而不能根據(jù)衡器的名稱去確定衡器的技術(shù)指標(biāo)，更不能將不同類別的自動(dòng)衡器混在一起給出技術(shù)指標(biāo)。
