混凝土搅拌站计量误差原因分析

2016-08-11顾德明中交三航局有限公司交建工程分公司上海宝山区200940

低碳世界 2016年10期

关键词：搅拌站计量误差

顾德明（中交三航局有限公司交建工程分公司，上海宝山区200940）

混凝土搅拌站计量误差原因分析

顾德明（中交三航局有限公司交建工程分公司，上海宝山区200940）

对混凝土各组成物料必须进行精确计量，以确保混凝土最终拌合质量。影响计量精度的原因往往是多方面的，具体包括称量设备本身的问题、供料问题和振动等外部干扰等。本文针对混凝土搅拌站的计量误差原因，进行了详细的探讨，以供参考。

混凝土；搅拌站；计量误差

1　引言

搅拌站计量系统，对于混凝土各组成物料精确计量，是保证混凝土质量的关键。随着国家对工程质量要求的提高，建筑标准也更加的严格，建设部门对施工企业的要求和检查力度越来越高，对于混凝土的质量和企业信誉的重视程度日益提升，如何确保混凝土搅拌站计量精确性成为了一个亟待解决的问题。

2　计量误差概念

称量设备是决定混凝土计量精度高低的基础，目前施工单位搅拌站混凝土搅拌设备中主要使用的是电子秤，通过利用拉（压）式传感器来测量重量。计量时物料重量施加于传感器上，通过传感器应变片的变形引起电阻变化，经过电桥转换输出为电压信号，经过放大转换，最终变成重量信号显示出来。

称量误差是指电脑（或仪表）的测量值与物体的实际重量真值之间的差值。计量精度误差是无法避免的，只有通过一些措施，使之降低到国标规定的允许范围内。按照《混凝土搅拌站（楼）》（GB/T10171-2005）国家标准的规定，骨料称量精度为±2%，水泥为±1%，水为±1%，掺介料为±1%，添加剂为±1%。只要设计合理，目前称量设备在静态时满足以上计量精度比较容易，但商品混凝土在实际的生产过程中，由于物料的冲击，料流不稳定，机械振动等原因，在动态使用中，降低称量误差往往是较困难的。

3　计量系统的工作原理及控制方法

目前使用的混凝土搅拌站计量控制系统，常用有以下三种方案：①工控机+智能配料仪表+可编程控制器（PLC）；②工控机+智能板卡；③工控机+单片机。上位机（工控机）为指挥中心，通过搅拌软件实现人机交互；下位机（PLC、单片机等）为控制中心，接收指令并控制执行部件进行运作。计量控制系统工作流程如图1所示。

图1　计量控制系统工作流程图

电子计量部分由传感器、连接电缆、接线盒、放大器、A/D转换、称重终端等组成。传感器把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出，通过调节接线盒里面的电位器，使整个秤体保证平衡。由于传感器输出的电压信号很小，是mV级的电压信号，因此经过放大器进行信号放大。由A/D转换器，把检测到的电压或电流信号（模拟量）转换成计算机能够识别的等效数字量，最后由下位机、上位机实现数据处理与控制。

机械计量部分由气缸、蝶阀、螺旋输送器、电动机实现称料、卸料的过程，其生产控制系统示意如图2所示。搅拌控制程序为减少计量时问、保证计量精度，原材料计量时都是通过冲量调整先进行粗称，到一定范围再精确计量，确保计量误差可控；投料时通过自动扣秤使每盘计量误差控制在最小范围；整车混凝土盘次之问通过误差自动补偿，进一步缩小整车动态误差；粉料由电路控制螺旋输送器，先进行粗称再点动实现精确计量；骨料由气路控制气缸，先全开进行粗称再开一半实现精确计量；水剂由气路控制蝶阀或电路控制电动机，先全开进行粗称再开小阀或点动实现精确计量。

图2　生产控制系统

4　误差产生原因分析与处理

4.1人为因素

（1）配料机进行配料时，当物料已经快要达到称料斗预先的设定值，给料皮带机就会自动停止，但此时仍然有部分的物料会从空中落入称料斗，该部分物料的重量即为落差。为保证配料的精度，通常会对物料设定落差值并加以修正。但如果骨料或干或湿，其实际的落差往往与设定值之间存在差异，因此还需要设置风雨棚和排水功能，以防止物料受潮或日晒。

（2）在称料斗卸料的过程中，档期重量达到初设值时，就会停止卸料。如果出现湿料粘附于称料斗上的情况，将导致无法完全卸料。因此，生产中需要由人工操作，以抵消粘附物的重量，或者在称料斗上加装振动器，以减小误差。

（3）如果日常使用中，忽视对于配料机械的维修保养，很可能会导致料门开启机构、卸料气缸出现滞涩的情况，可能直接导致料门启闭迟滞，从而影响计量准确。此外，水泥秤本身为密封空间，如果不注意清扫排气管，同样会因为堵塞导致秤里气体无法排出（见图3），从而产生压力，作用于传感器上，就会使秤产生虚值，从而造成误差。

图3　气压导致误差

（4）安装过程，应当注意传感器的安装位置和方向，以及称重部位连接方式，如果安装位置不当，或使用了硬连接，也会导致计量不准。把秤斗焊接处割开后，计量恢复正常。

4.2电气因素

对于混凝土搅拌站中所使用电气设备方面的因素，最难处理的问题就在于计量问题，当其它问题出现时，例如某个电机或电磁阀不动作，看懂了图纸顺着线路很容易查到问题。机械问题反映到电气上，例如秤斗卡住，会导致传感器不受力显示为零，或者由于外界干扰而造成成信号不稳等。

多数计量方面电气问题，往往会导致传感器线路故障，其中还存在接线错误、线路或传感器老化和仪表故障等问题，对于这些疑难杂症，需要在排除机械问题之后，进行一一排查。

(22)张太太道：“这也奇了！我们军门留下的家财，不是我承受谁承受？至于那班东西原是分出去的，他们另住，我何曾赶他们出门？”(清·《官场现形记》)

4.3设备结构刚度不足

该问题主要是因为称量秤的支撑钢结构自身刚度不够，当计量料斗承重时，支撑钢结构产生变形，放完料后支撑钢结构会回弹，称重传感器就会产生附加的有害变形，传出错误的信号，此误差体现在控制软件上，就是称量数值连续跳动，料斗重载值、放料过程数值都处于不断变化中。由于设备结构刚度的不足，往往会给计量误差的处理造成困难，需要通过及时增加受力梁刚度，或者改变称量骨架结构的方式加以消除。有些搅拌站的设备，所选择的控制软件其程序上能够钝化计量误差值，但其中仍然存在物料少用或多用等状况，因此需要重点查找真正可能出现计量误差的原因，采取解决措施。

4.4计量秤软连接误差

在混凝土搅拌站称量系统中悬臂梁压式传感器应用广泛，粉秤典型结构如图4所示。

图4　粉秤典型结构图

称量斗通过连接件把物料重量传递到传感器，传感器安装在称架上。每个称量斗安装在三个传感器上，理论上三个传感器处于同一水平面上，以有利于确保三个传感器受竖直向下剪切力作用，而在实际的安装中存在不可避免的误差，并且在称量的过程中，钢结构件称量架及主楼平台的变形，使其中一个或多个传感器不只受剪切力的作用，影响了应力片的变形规律，传感器输出端电压信号变化不能真实反映重量变化，不但影响称量精度，而且缩短传感器的使用寿命，甚至损坏传感器。

此外，在安装及使用的过程中，连接件也很难保证处在竖直状态，当过度倾斜时，也会出现上述现象。因此，应该保证称量架、主楼平台刚度足够，称量斗允许倾斜变化不超过5°，连接件尽可能处于竖直状态，偏斜角不不超过3°，并保证安装正确，联接可靠。

4.5物料流误差

物料在实际的称量过程中，当称量斗中物料达到设定值时，由于气动或者电动阀门的关闭出现一定机械延迟状况，即会造成部分物料因惯性，而冲过去的状况，导致物料用量增大。这种计量误差通常可以采取以下处理方法，即当称量斗中物料即将达到设定值时，将阀门切换到停比连续供料的操作模式，开始启动点自动补料，其设置可结合误差允许范围与实际落料速度来确定。

4.6传感器等硬件的损坏

传感器等硬件出现损坏，同样会造成计量误差。传感器在损坏之后，往往会影响数据输出的准确性，如果是显示仪表出现损坏，同样会导致显示不正常，出现称量值误差。对此，应当检测并计量系统中相关仪器、仪表以及传输电缆等，找出损坏部件并及时替换。所采用的检测方法为有替换法与仪器检测。

4.7对现有设备的更新改造

粉料传输的螺旋输送机采用变频调速和子母螺旋的方式控制给料速度减少计量误差。

骨料称量通过软件控制精称改变开门方式控制冲击力和出料数量减少计量误差。

液剂称量通过两次补料的方式：

（1）改小液剂泵和液剂管路。

（2）增加二次给料的计量桶和气动碟阀来保证减少计量误差。