混凝土攪拌站計量誤差影響因素及控制

楊 帆

（中交四航局珠海工程有限公司，廣東珠海 519085）

0 引言

計量系統(tǒng)在混凝土攪拌站工作中發(fā)揮著重要作用，因?yàn)榛炷临|(zhì)量跟商品混凝土各組成物料存在直接關(guān)系。伴隨著國家進(jìn)一步提高對施工工程的質(zhì)量，建筑標(biāo)準(zhǔn)也日趨嚴(yán)格，因此在新形勢下降低混凝土攪拌站計量的誤差，保證混凝土的質(zhì)量非常重要。

1 混凝土攪拌站計量誤差概述

計量作為決定混凝土計量精度高低的基礎(chǔ)設(shè)備，當(dāng)前我國絕大部分的混凝土攪拌站應(yīng)用的計量設(shè)備為電子秤，其主要是借助拉（壓）式傳感器對總量進(jìn)行測量的。計量時，物料的重量被施加在傳感器上，經(jīng)過傳感器應(yīng)變片的變形導(dǎo)致電阻的大小發(fā)生改變，通過電橋時轉(zhuǎn)變成電壓信號輸出，并通過放大和轉(zhuǎn)換，最終以重量信號的形式顯示。而計量誤差主要指的是儀表或者電腦計量的結(jié)果與物體的真實(shí)重量之間的差值。在混凝土攪拌站計量過程中，計量誤差必然存在，但是可以采取有效的控制措施減少誤差，使結(jié)果達(dá)到國標(biāo)允許的范圍內(nèi)。根據(jù)《混凝土攪拌站（樓）》（GB/T 1071—2005）國家標(biāo)準(zhǔn)要求：骨料稱量的精度為±1%，水精度為±1%，水泥為±1%，摻介料為±1%。在確保設(shè)計合理的前提下，當(dāng)計量設(shè)備處于靜態(tài)時上述的規(guī)定的計量精度容易達(dá)到，但是在混凝土攪拌站實(shí)際運(yùn)行中，在物料的沖擊下，導(dǎo)致料流不穩(wěn)定，再加上機(jī)械振動等因素，在具體使用過程中要想降低計量誤差難度較高[1]。

2 混凝土攪拌站計量系統(tǒng)工作原理及控制方法

混凝土攪拌站計量控制系統(tǒng)常見的有3 類：①工控機(jī)配合智能配料儀表配合可編程控制器（PLC）；②工控機(jī)配合智能板卡；③工控機(jī)配合單片機(jī)。其中工控機(jī)是指揮中心，在各類攪拌軟件的輔助下實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，而單片機(jī)和PLC 則是控制中心，其主要功能是接受指令并對部件的運(yùn)行運(yùn)作予以控制，控制系統(tǒng)工作流程圖如圖1 所示。

圖1 混凝土攪拌站計量控制系統(tǒng)工作流程

電子計量由連接電纜、傳感器、放大器、接線盒、A/D 轉(zhuǎn)換、稱重終端等部分構(gòu)成。其中傳感器是將電阻應(yīng)變片變化的電阻轉(zhuǎn)變成電壓輸出，通過對接線盒的電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持整個秤體的平衡。因?yàn)閭鞲衅鬏敵龅碾妷盒盘柕牡燃墳閙V，經(jīng)過放大器放大信號。在A/D 轉(zhuǎn)換器的作用下，將檢測到的電流信號或者電壓信號轉(zhuǎn)變成能夠被計算機(jī)識別的數(shù)字量。機(jī)械計量的組成部分包含氣缸、螺旋輸送器、蝶閥、電機(jī)等，從而完成稱料和卸料操作。攪拌控制程序?yàn)榱丝s短計量所需時間，提升計量的精度，通常在計量原材料時需要通過沖量調(diào)整先開展粗稱，粗稱至一定范圍后再精確計量，主要是保證計量誤差的可控性。在投料時運(yùn)用自動扣秤將每盤計量誤差控制在最低范圍中，整車混凝土盤次之間執(zhí)行誤差自動補(bǔ)償，以此來縮小整個車的動態(tài)誤差；先經(jīng)過電路控制螺旋輸送器將粉料先粗稱，然后再通過點(diǎn)動的形式實(shí)現(xiàn)精確計量；而骨料則是通過氣路對氣缸進(jìn)行控制，將其全開完成粗稱后再開一半進(jìn)行精確計量；而水劑則是通過氣路對電路控制電機(jī)或者蝶閥進(jìn)行控制，將其全開完成粗稱后再開小閥或者點(diǎn)動的方式達(dá)到精確計量的目的[2]。

3 混凝土攪拌站計量誤差影響因素

3.1 落料誤差

在混凝土攪拌站配料時，大多選擇抬高的輸送帶裝置作為給料出口，但是因?yàn)榻o料出口和料斗內(nèi)物料表面之間存在一段距離，再加上給料機(jī)在運(yùn)行過程中的皮帶轉(zhuǎn)動或者機(jī)械振動時存在一定慣性，無法立即將出料口關(guān)閉，以至于真實(shí)供料量和操作室給定的配料數(shù)量存在差異，另外，當(dāng)送料口與接料漏斗之間的配料不能立即停止時，同樣也會進(jìn)入到接料漏斗中，由此形成的落料誤差。

3.2 稱量誤差

在對各種配料進(jìn)行稱量過程中，需要稱量的數(shù)量多，稱量的時間非常短，容易導(dǎo)致稱量的配料重量不準(zhǔn)確。即在配料時，當(dāng)物料垂直落至配料秤上時會現(xiàn)成沖擊力，而配料傳感器則會將該沖力當(dāng)做物料的重力，引起傳感器感應(yīng)到的物料重量信號存在誤差，導(dǎo)致稱量誤差。如果傳感器安裝的位置不佳、在電路等其他因素的作用下也會導(dǎo)致稱量誤差。

3.3 粉料懸浮誤差

密度非常小的顆粒狀物體稱為粉料，粉料容易懸浮在空氣中，瞬間下降時又會引起秤斗內(nèi)懸浮的情況，然后安裝在秤斗中的傳感器不能感應(yīng)到懸浮在秤斗中物料的真實(shí)重量，便會出現(xiàn)進(jìn)入秤斗中的物料真實(shí)重量比秤的讀數(shù)要大的情況。

3.4 人工誤差

我國計量單位依然未能達(dá)到非常精確的水平，在混凝土攪拌站稱量配料時，一些從事計量工作人員的專業(yè)水平有限，因?yàn)椴僮鞑坏轿挥绊懽罱K計量結(jié)果的準(zhǔn)確性，形成人工誤差。

3.5 原材料不達(dá)標(biāo)

一些混凝土生產(chǎn)企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)自身經(jīng)濟(jì)效益的最大化，采購一些質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的原材料來加工混凝土，例如：機(jī)制砂作為混凝土中不可或缺的一類原材料，假如機(jī)制砂中的含水量超標(biāo)，便會對混凝土的計量產(chǎn)生較大的影響，雖然在進(jìn)行稱量的時候機(jī)制砂的質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)，但是其含量未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。如果選擇的機(jī)制砂水分含量過低，又會降低混凝土的粘連性，影響混凝土的質(zhì)量[3]。

4 混凝土攪拌站計量誤差影響因素控制措施

4.1 落料誤差控制措施

混凝土攪拌站在應(yīng)用電子秤之前校稱，在校稱之前確保元器件完好無損、無故障，各個線路和元器件連接正確且可靠，處于正常的通信狀態(tài)。假如向秤上添加砝碼時如果電子秤顯示的示數(shù)未發(fā)生改變，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因可能是校秤涉及的內(nèi)存區(qū)域中的值發(fā)生異常，從而引起校秤的曲線出現(xiàn)異常。針對這種情況，首先應(yīng)該將電子秤恢復(fù)至出廠設(shè)置，需要注意的是在進(jìn)行初始化過程中需要取下秤斗上的砝碼，然后依次加砝碼，直到加至最大砝碼，通常在加砝碼時應(yīng)至少確保攪拌站生產(chǎn)需要計量的最大重量值，在校秤操作時，觀察加載過程中曲線變化情況以及是否達(dá)到線性要求，假如電子秤的的示數(shù)偏差超過允許的范圍且不呈現(xiàn)線性變化，要弄清原因，是傳感器性能故障還是機(jī)械故障，在采取相應(yīng)的措施后重新校秤。最后，在校秤結(jié)束時卸下秤斗上的砝碼時，還應(yīng)該注意觀察曲線變化是否符合線性要求，全部將砝碼卸完后，還需要觀察數(shù)據(jù)示數(shù)是否回零[4]。

4.2 稱量誤差控制措施

第一，在攪拌設(shè)備工作過程中，合理的使用傳感器是提高混凝土攪拌站計量準(zhǔn)確性的有效手段。由于配料必須通過該電腦來合理控制各個機(jī)械設(shè)備，電腦需要將自身接受到的各類配料闡述準(zhǔn)確傳輸給傳感器，并對自身接受的各類信號進(jìn)行處理，盡可能降低混凝土攪拌站的誤差。在混凝土攪拌過程中確定選擇哪類傳感器，并分析和研究配料電子秤傳感器的靈敏度。第二，在應(yīng)用傳感器過程中最好使用3 套12°均勻的配料秤斗開展，在生產(chǎn)實(shí)踐中，物料一般不會在配料設(shè)備上運(yùn)行，以至于傳感器的受力不均勻，導(dǎo)致傳感器最終接收到的信號存在誤差。針對這一問題，可以在實(shí)際稱量時，將秤體感應(yīng)數(shù)值調(diào)節(jié)至測量額合理控制范圍內(nèi)即可。

4.3 粉料懸浮誤差控制措施

控制粉料懸浮造成的計量誤差，需要在最初攪拌站供料系統(tǒng)設(shè)計時便綜合考慮各個方面的因素。不僅需要考慮粉料的進(jìn)風(fēng)管和回風(fēng)管直徑大小，還需要對各個跟攪拌機(jī)緊密相關(guān)的其他管道、機(jī)械設(shè)備、構(gòu)建等深入分析。要將漏洞與除塵器連接的管道直徑控制在250 mm 以上，而粉料秤排氣補(bǔ)氣管路和攪拌機(jī)蓋相通管路的直徑至少要200 mm。

4.4 人工誤差控制措施

提高混凝土攪拌站計量精度，還可以通過提升控制系統(tǒng)對計量精度的可控性等來實(shí)現(xiàn)，如果缺乏專業(yè)的操作人員操作依然不能達(dá)到預(yù)期的精度控制目標(biāo)，所以要想提高混凝土攪拌站計量精度，還必須采取有效的措施控制人工誤差。可以采取以下2 個措施：①加強(qiáng)對操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，應(yīng)該當(dāng)作一項(xiàng)長期任務(wù)來抓，不僅抓好操作人員的崗前培訓(xùn)工作，而且還需要定期開展培訓(xùn)，培訓(xùn)的內(nèi)容除了混凝土攪拌的操作技能外，還應(yīng)該注重培養(yǎng)操作人員的責(zé)任心；②操作人員還應(yīng)該定期、不定期檢查和維護(hù)攪拌站各種設(shè)備，特別是要注意檢查計量系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)問題時要立即解決，從而避免后期養(yǎng)護(hù)管理不到位帶來的損失[5]。

4.5 原材料不達(dá)標(biāo)控制措施

保證混凝土攪拌的原材料，必須注重企業(yè)的生產(chǎn)管理。作為混凝土企業(yè)，其在采購各類原材料時必須將各類原材料種類、數(shù)量、標(biāo)準(zhǔn)等上報，將其交予相關(guān)部門檢驗(yàn)，待檢驗(yàn)合格以后，才能批準(zhǔn)原材料用于混凝土攪拌中?；炷疗髽I(yè)必須從正規(guī)的原材料供貨商中采購原材料，還必須重視材料的檢驗(yàn)，可以先應(yīng)用少量的原材料進(jìn)行混凝土生產(chǎn)，待確保質(zhì)量合格后才能大量投入生產(chǎn)，以免浪費(fèi)原材料[6]。

5 結(jié)束語

混凝土整體質(zhì)量跟混凝土攪拌站計量工作緊密相關(guān)，較高精度的計量結(jié)果有助于提升混凝土整體的牢固性。我國混凝土攪拌站計量還存在各種誤差，研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致計量誤差的原因較多，包含落料誤差、稱量誤差、粉料懸浮誤差、人工誤差、原材料不達(dá)標(biāo)等，要想提高混凝土攪拌站的盡量準(zhǔn)確性，必須根據(jù)上述因素采取有效的控制措施，從而將混凝土攪拌站的誤差控制在允許的范圍內(nèi)。