混凝土攪拌站計量誤差原因分析

顧德明（中交三航局有限公司交建工程分公司，上海寶山區(qū)200940）

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混凝土攪拌站計量誤差原因分析

顧德明（中交三航局有限公司交建工程分公司，上海寶山區(qū)200940）

對混凝土各組成物料必須進行精確計量，以確保混凝土最終拌合質(zhì)量。影響計量精度的原因往往是多方面的，具體包括稱量設(shè)備本身的問題、供料問題和振動等外部干擾等。本文針對混凝土攪拌站的計量誤差原因，進行了詳細的探討，以供參考。

混凝土；攪拌站；計量誤差

1　引言

攪拌站計量系統(tǒng)，對于混凝土各組成物料精確計量，是保證混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。隨著國家對工程質(zhì)量要求的提高，建筑標準也更加的嚴格，建設(shè)部門對施工企業(yè)的要求和檢查力度越來越高，對于混凝土的質(zhì)量和企業(yè)信譽的重視程度日益提升，如何確?；炷翑嚢枵居嬃烤_性成為了一個亟待解決的問題。

2　計量誤差概念

稱量設(shè)備是決定混凝土計量精度高低的基礎(chǔ)，目前施工單位攪拌站混凝土攪拌設(shè)備中主要使用的是電子秤，通過利用拉（壓）式傳感器來測量重量。計量時物料重量施加于傳感器上，通過傳感器應(yīng)變片的變形引起電阻變化，經(jīng)過電橋轉(zhuǎn)換輸出為電壓信號，經(jīng)過放大轉(zhuǎn)換，最終變成重量信號顯示出來。

稱量誤差是指電腦（或儀表）的測量值與物體的實際重量真值之間的差值。計量精度誤差是無法避免的，只有通過一些措施，使之降低到國標規(guī)定的允許范圍內(nèi)。按照《混凝土攪拌站（樓）》（GB/T10171-2005）國家標準的規(guī)定，骨料稱量精度為±2%，水泥為±1%，水為±1%，摻介料為±1%，添加劑為±1%。只要設(shè)計合理，目前稱量設(shè)備在靜態(tài)時滿足以上計量精度比較容易，但商品混凝土在實際的生產(chǎn)過程中，由于物料的沖擊，料流不穩(wěn)定，機械振動等原因，在動態(tài)使用中，降低稱量誤差往往是較困難的。

3　計量系統(tǒng)的工作原理及控制方法

目前使用的混凝土攪拌站計量控制系統(tǒng)，常用有以下三種方案：①工控機+智能配料儀表+可編程控制器（PLC）；②工控機+智能板卡；③工控機+單片機。上位機（工控機）為指揮中心，通過攪拌軟件實現(xiàn)人機交互；下位機（PLC、單片機等）為控制中心，接收指令并控制執(zhí)行部件進行運作。計量控制系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

圖1　計量控制系統(tǒng)工作流程圖

電子計量部分由傳感器、連接電纜、接線盒、放大器、A/D轉(zhuǎn)換、稱重終端等組成。傳感器把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?，通過調(diào)節(jié)接線盒里面的電位器，使整個秤體保證平衡。由于傳感器輸出的電壓信號很小，是mV級的電壓信號，因此經(jīng)過放大器進行信號放大。由A/D轉(zhuǎn)換器，把檢測到的電壓或電流信號（模擬量）轉(zhuǎn)換成計算機能夠識別的等效數(shù)字量，最后由下位機、上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與控制。

機械計量部分由氣缸、蝶閥、螺旋輸送器、電動機實現(xiàn)稱料、卸料的過程，其生產(chǎn)控制系統(tǒng)示意如圖2所示。攪拌控制程序為減少計量時問、保證計量精度，原材料計量時都是通過沖量調(diào)整先進行粗稱，到一定范圍再精確計量，確保計量誤差可控；投料時通過自動扣秤使每盤計量誤差控制在最小范圍；整車混凝土盤次之問通過誤差自動補償，進一步縮小整車動態(tài)誤差；粉料由電路控制螺旋輸送器，先進行粗稱再點動實現(xiàn)精確計量；骨料由氣路控制氣缸，先全開進行粗稱再開一半實現(xiàn)精確計量；水劑由氣路控制蝶閥或電路控制電動機，先全開進行粗稱再開小閥或點動實現(xiàn)精確計量。

圖2　生產(chǎn)控制系統(tǒng)

4　誤差產(chǎn)生原因分析與處理

4.1人為因素

（1）配料機進行配料時，當(dāng)物料已經(jīng)快要達到稱料斗預(yù)先的設(shè)定值，給料皮帶機就會自動停止，但此時仍然有部分的物料會從空中落入稱料斗，該部分物料的重量即為落差。為保證配料的精度，通常會對物料設(shè)定落差值并加以修正。但如果骨料或干或濕，其實際的落差往往與設(shè)定值之間存在差異，因此還需要設(shè)置風(fēng)雨棚和排水功能，以防止物料受潮或日曬。

（2）在稱料斗卸料的過程中，檔期重量達到初設(shè)值時，就會停止卸料。如果出現(xiàn)濕料粘附于稱料斗上的情況，將導(dǎo)致無法完全卸料。因此，生產(chǎn)中需要由人工操作，以抵消粘附物的重量，或者在稱料斗上加裝振動器，以減小誤差。

（3）如果日常使用中，忽視對于配料機械的維修保養(yǎng)，很可能會導(dǎo)致料門開啟機構(gòu)、卸料氣缸出現(xiàn)滯澀的情況，可能直接導(dǎo)致料門啟閉遲滯，從而影響計量準確。此外，水泥秤本身為密封空間，如果不注意清掃排氣管，同樣會因為堵塞導(dǎo)致秤里氣體無法排出（見圖3），從而產(chǎn)生壓力，作用于傳感器上，就會使秤產(chǎn)生虛值，從而造成誤差。

圖3　氣壓導(dǎo)致誤差

（4）安裝過程，應(yīng)當(dāng)注意傳感器的安裝位置和方向，以及稱重部位連接方式，如果安裝位置不當(dāng)，或使用了硬連接，也會導(dǎo)致計量不準。把秤斗焊接處割開后，計量恢復(fù)正常。

4.2電氣因素

對于混凝土攪拌站中所使用電氣設(shè)備方面的因素，最難處理的問題就在于計量問題，當(dāng)其它問題出現(xiàn)時，例如某個電機或電磁閥不動作，看懂了圖紙順著線路很容易查到問題。機械問題反映到電氣上，例如秤斗卡住，會導(dǎo)致傳感器不受力顯示為零，或者由于外界干擾而造成成信號不穩(wěn)等。

多數(shù)計量方面電氣問題，往往會導(dǎo)致傳感器線路故障，其中還存在接線錯誤、線路或傳感器老化和儀表故障等問題，對于這些疑難雜癥，需要在排除機械問題之后，進行一一排查。

(22)張?zhí)溃骸斑@也奇了！我們軍門留下的家財，不是我承受誰承受？至于那班東西原是分出去的，他們另住，我何曾趕他們出門？”(清·《官場現(xiàn)形記》)

4.3設(shè)備結(jié)構(gòu)剛度不足

該問題主要是因為稱量秤的支撐鋼結(jié)構(gòu)自身剛度不夠，當(dāng)計量料斗承重時，支撐鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，放完料后支撐鋼結(jié)構(gòu)會回彈，稱重傳感器就會產(chǎn)生附加的有害變形，傳出錯誤的信號，此誤差體現(xiàn)在控制軟件上，就是稱量數(shù)值連續(xù)跳動，料斗重載值、放料過程數(shù)值都處于不斷變化中。由于設(shè)備結(jié)構(gòu)剛度的不足，往往會給計量誤差的處理造成困難，需要通過及時增加受力梁剛度，或者改變稱量骨架結(jié)構(gòu)的方式加以消除。有些攪拌站的設(shè)備，所選擇的控制軟件其程序上能夠鈍化計量誤差值，但其中仍然存在物料少用或多用等狀況，因此需要重點查找真正可能出現(xiàn)計量誤差的原因，采取解決措施。

4.4計量秤軟連接誤差

在混凝土攪拌站稱量系統(tǒng)中懸臂梁壓式傳感器應(yīng)用廣泛，粉秤典型結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4　粉秤典型結(jié)構(gòu)圖

稱量斗通過連接件把物料重量傳遞到傳感器，傳感器安裝在稱架上。每個稱量斗安裝在三個傳感器上，理論上三個傳感器處于同一水平面上，以有利于確保三個傳感器受豎直向下剪切力作用，而在實際的安裝中存在不可避免的誤差，并且在稱量的過程中，鋼結(jié)構(gòu)件稱量架及主樓平臺的變形，使其中一個或多個傳感器不只受剪切力的作用，影響了應(yīng)力片的變形規(guī)律，傳感器輸出端電壓信號變化不能真實反映重量變化，不但影響稱量精度，而且縮短傳感器的使用壽命，甚至損壞傳感器。

此外，在安裝及使用的過程中，連接件也很難保證處在豎直狀態(tài)，當(dāng)過度傾斜時，也會出現(xiàn)上述現(xiàn)象。因此，應(yīng)該保證稱量架、主樓平臺剛度足夠，稱量斗允許傾斜變化不超過5°，連接件盡可能處于豎直狀態(tài)，偏斜角不不超過3°，并保證安裝正確，聯(lián)接可靠。

4.5物料流誤差

物料在實際的稱量過程中，當(dāng)稱量斗中物料達到設(shè)定值時，由于氣動或者電動閥門的關(guān)閉出現(xiàn)一定機械延遲狀況，即會造成部分物料因慣性，而沖過去的狀況，導(dǎo)致物料用量增大。這種計量誤差通常可以采取以下處理方法，即當(dāng)稱量斗中物料即將達到設(shè)定值時，將閥門切換到停比連續(xù)供料的操作模式，開始啟動點自動補料，其設(shè)置可結(jié)合誤差允許范圍與實際落料速度來確定。

4.6傳感器等硬件的損壞

傳感器等硬件出現(xiàn)損壞，同樣會造成計量誤差。傳感器在損壞之后，往往會影響數(shù)據(jù)輸出的準確性，如果是顯示儀表出現(xiàn)損壞，同樣會導(dǎo)致顯示不正常，出現(xiàn)稱量值誤差。對此，應(yīng)當(dāng)檢測并計量系統(tǒng)中相關(guān)儀器、儀表以及傳輸電纜等，找出損壞部件并及時替換。所采用的檢測方法為有替換法與儀器檢測。

4.7對現(xiàn)有設(shè)備的更新改造

粉料傳輸?shù)穆菪斔蜋C采用變頻調(diào)速和子母螺旋的方式控制給料速度減少計量誤差。

骨料稱量通過軟件控制精稱改變開門方式控制沖擊力和出料數(shù)量減少計量誤差。

液劑稱量通過兩次補料的方式：

（1）改小液劑泵和液劑管路。

（2）增加二次給料的計量桶和氣動碟閥來保證減少計量誤差。

5　結(jié)語

混凝土攪拌站出現(xiàn)計量誤差問題，通常采用上述的處理方式，即可加以解決，從而滿足不同工程和行業(yè)對混凝土配料精度的要求。在攪拌站實際生產(chǎn)過程中，還會出現(xiàn)其他的因素造成計量誤差，這就需要我們不斷的觀察總結(jié)，想辦法去減少這些誤差，設(shè)備上做到精益求精，產(chǎn)品質(zhì)量才能更上一層樓。

［1］聶 虎.通過控制計量誤差來保證混凝土質(zhì)量［J］.商品混凝土，2015 （1）：67～68.

［2］陳雅靈.提高混凝土粉料的計量精確度及降低損耗［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（19）：46～47.

［3］羅志雄，林楚雄.混凝土自動配料計量誤差及控制［J］.中國包裝科技博覽：混凝土技術(shù)，2011（1）：80～82.

顧德明（1965-），男，工程師，大專，主要從事港口、電廠設(shè)備安裝調(diào)試及施工機械管理工作，任副總工程師設(shè)備物資租賃中心主任。

TU642

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2095-2066（2016）10-0230-02

2016-3-5