双称台求和下线衡器的调试实践

刘华峰

（山西云时代太钢信息自动化技术有限公司，山西 太原 030003）

在钢铁行业的轧线上大量使用了下线衡器，一方面确保生产的连续与紧凑，同时能保证为用户提供精准产品。多数的下线衡器无论其外形结构如何原理上均为单台衡器，单台衡器在确保衡器基础、称体结构刚度、配套电气元件选型合适的前提下，按常规的调试、标定方法调试验证其线性度、重复性、角差、段差等参数，均能实现精准计量。但在一些场合下，因生产线场地、设备、生产工艺、成品规格等原因，单台衡器无法实现在线计量时，会采用双秤台求和衡器。此时两台衡器分别计量钢卷的一部分重量，然后叠加求和得出钢卷实际重量。

1 问题提出

近期某轧厂下线衡器计量的下线钢卷，用户反馈及计量抽查中发现有50～100 kg 的计量偏差。现场实际核实，该台衡器采用双称台求和模式，自2009年底投运以来一直运行较为稳定，未产生过计量异议，但自10 月份以来衡器出现两个不正常现象：

1）单台面标定时，衡器的重复性、线性、角差、段差等均非常好，使用标准替代物（质量25 170 kg）验证多次，重复性、一致性非常好；但使用双称台计量标准物时，质量偏差虽在允许值±3d（分度值）内，但重复性不好。

2）抽查计量不同规格（质量、宽度不同）钢卷时，计量数值在-50～-100 kg 范围内不规律波动。

经了解该衡器按照常规的标定方法：即先分别标定单台衡器，调整其角差、段差、线性度等；整称标定时，显示质量会低70 kg（原因是单台面有限，调整段差是在小吨位调整的，但双秤台称量时，其实质是单台衡器在严重的偏载下实现称重的），故而衡器一直采用的调整方法是将衡器质量标上去（即调整显示值使其等于标准物质量值）。在正常生产情况下，只要钢卷不发生较大偏移，质量值在±3d范围之内，符合检定规程要求。但近期为何会频繁出现超差现象及重复性不好现象呢？

2 衡器受力原理及问题分析

一般轧钢生产线上的衡器如图1，由五部分组成：衡器基础、传感器、称台、衡器保护附属装置（称台限位拉杆、防止钢卷表面划伤的支垫物等）、称重仪表。下线单台面衡器工作原理相对简单，通常情况下由四支传感器，其理想状态下的受力原理为：

式中：F1～F4为单支传感器受力，F质量为总受力。

图1 常规下线衡器示意图

双台面求和衡器计量时，两独立衡器分别计量成品卷的一部分，然后求和得出总质量，其理想状态下的受力为：

式中：F11～F24为两台衡器单支传感器受力，F总质量为总受力。

图2 双秤台下线衡器计量示意图

图3 衡器现场实际图

双秤台求和衡器从原理上没有问题，但在实际中存在以下问题：

1）设备制造时并不能保证两个称台制造公差的完全一致。

2）为防止计量时因钢卷惯性而产生钢卷滚翻现象，衡器台面制作为V 字形，为防止表面划伤，衡器表面制作安放了防磨损胶垫，其公差更不易保证。

3）两台衡器因独立安装、调试，其高度基础水平必须保证一致。

4）在计量时必须保证被称物至少置于衡器的靠近坑道传感器内侧，保证衡器不形成跷跷板，方能保证衡器正常。

即使上述条件满足了，在实际计量时因被计量钢卷的自身质量纠偏、产品规格等原因（如图4），均易使其中任何一台衡器产生扭动，从而导致衡器抗靠、衡器拉杆、限位等水平施力，而且双称台计量时存在的特有严重偏载现象，使衡器计量失真，最终导致衡器产生计量偏差。

图4 双秤台衡器称量不同规格的钢卷示意图（m）

3 现场调试及采取对策

综合分析并结合现场实际计量钢卷情况，需要重点解决好两个问题：

1）两衡器计量时的同心度。当两台衡器同时称量一重物时，两衡器实际上因被计量钢卷已将其连为一体，但两衡器同心度不同，称台扭动导致传感器、衡器拉杆水平受力，导致质量产生偏差。

2）两台衡器基础水平不同。经后期了解，因土建松动，轧厂组织人员对土建基础进行过处理，两台衡器的基础水平应该出了问题，导致1 台衡器出现跷跷板现象，从而发生不规律亏重现象。

问题原因分析明白了，但如何调整两台衡器同心度是当务之急，因为衡器同心度只是因V 字形的辅助装置产生的抽象概念，实际无法测量；两台衡器的水平偏差靠水平仪的mm 级精度无法保证。

3.1 双称台同心度调整

2 台衡器台面制造时大体一致，但拉杆、防磨损装置安装后会使偏差增大，故而第一步应该使用水平直线仪对两称台安装位置进行初步定位；第二步使用正常的标定方法对单台衡器进行标定，此时应使2 台衡器的拉杆限位彻底放松，不加预紧力；第三步因衡器最大称量量程为40 t，宽度规格为2.2 m，选用产线上最重的钢卷、宽度最宽的钢卷38.1 t（宽度2.2 m），放置在称台上，然后检查称台拉杆，将其全部放松，然后统一预加一定的预紧力（如200 kN·m），此时实际已找到称量物体时两衡器的同心，并将其固定；第四步将钢卷撤除后，不动拉杆，重新调整两台衡器的传感器垂直度。

3.2 双称台水平度调整

完成上述四步后，放置标准物，进行质量验证，质量偏低70 kg，证明两台衡器水平不一致，此时可通过：标准物放置的相对位置、测量八只传感器输出值，综合判断是那台衡器水平基础整体偏高,然后统一对水平面较低的衡器进行统一垫高，直至仪表显示值与标准物值一致。

经过调整，使用标准物、建标后的钢卷进行试验，1.5 m 规格（标卷质量25 170 kg）、1.8 m 规格（试验钢卷，建标质量30 250 kg）、2 m 规格钢卷（试验钢卷，建标质量29 250 kg），衡器质量偏差在±10 kg 或0 范围内，且重复性一致性非常好；1.2 m（试验钢卷质量19 310 kg）钢卷偏差在-20 kg，符合衡器检定规程要求。

3.3 其他措施的采取

在实际生产时不可能保证钢卷放置位置绝对居中，相反在特殊情况下会产生严重偏离中心现象，这时衡器会处于严重偏载状态工作。

同时，F21+F22≫F23+F24，此时衡器2 处于一种严重不正常工作状态，会导致衡器总质量产生偏差。根据实际情况将防磨损支垫物缩短为450 mm，保证各种规格的钢卷均能安全放置，方便操作工检查，同时使所有钢卷处于同一种偏载状态下工作，重复性会非常好，如图5。

图5 将支垫物缩短后计量示意图

双秤台求和衡器在实际生产时，2 台衡器均是在严重的偏载情况下计量的，此时会导致衡器单侧受力严重，从顶碗、传感器、底板、基础等部件（靠近坑道一侧）相对另一侧磨损要严重的多，此时为确保衡器在一定周期内稳定运行，统一将靠近坑道的4支传感器基础垫高0.1 mm，事实证明效果更好。

4 结果验证

经过连续几日使用标准吊钩秤与下线衡器的计量数据比对，结果偏差均在±3d，符合检定规程要求范围，制定的调试策略与方法是正确的（见图6）。

图6 与标准质量连续跟踪数据

5 结语

双秤台求和衡器通过目前方法调整近一月运行非常稳定。当然双称台衡器对两独立衡器计量状态的保持要求较高，故而在生产现场极少使用。因生产、设备等多方面条件限制必须使用时，对生产操作也需提出相对较严格的管理规定，已要求轧厂对运卷小车对中控制精度、运行速度等参数进行调整，并杜绝天车直接上称计量，减少对衡器的冲击，以期其平衡状态的长久维持。当然双秤台的计量平衡状态非常容易打破，故而较短的检定周期、每班的标准物比对就显得非常必要，如此才能保证衡器的计量准确。