混凝土搅拌站计量误差影响因素及控制

杨 帆

（中交四航局珠海工程有限公司，广东珠海 519085）

0 引言

计量系统在混凝土搅拌站工作中发挥着重要作用，因为混凝土质量跟商品混凝土各组成物料存在直接关系。伴随着国家进一步提高对施工工程的质量，建筑标准也日趋严格，因此在新形势下降低混凝土搅拌站计量的误差，保证混凝土的质量非常重要。

1 混凝土搅拌站计量误差概述

计量作为决定混凝土计量精度高低的基础设备，当前我国绝大部分的混凝土搅拌站应用的计量设备为电子秤，其主要是借助拉（压）式传感器对总量进行测量的。计量时，物料的重量被施加在传感器上，经过传感器应变片的变形导致电阻的大小发生改变，通过电桥时转变成电压信号输出，并通过放大和转换，最终以重量信号的形式显示。而计量误差主要指的是仪表或者电脑计量的结果与物体的真实重量之间的差值。在混凝土搅拌站计量过程中，计量误差必然存在，但是可以采取有效的控制措施减少误差，使结果达到国标允许的范围内。根据《混凝土搅拌站（楼）》（GB/T 1071—2005）国家标准要求：骨料称量的精度为±1%，水精度为±1%，水泥为±1%，掺介料为±1%。在确保设计合理的前提下，当计量设备处于静态时上述的规定的计量精度容易达到，但是在混凝土搅拌站实际运行中，在物料的冲击下，导致料流不稳定，再加上机械振动等因素，在具体使用过程中要想降低计量误差难度较高[1]。

2 混凝土搅拌站计量系统工作原理及控制方法

混凝土搅拌站计量控制系统常见的有3 类：①工控机配合智能配料仪表配合可编程控制器（PLC）；②工控机配合智能板卡；③工控机配合单片机。其中工控机是指挥中心，在各类搅拌软件的辅助下实现人机交互，而单片机和PLC 则是控制中心，其主要功能是接受指令并对部件的运行运作予以控制，控制系统工作流程图如图1 所示。

图1 混凝土搅拌站计量控制系统工作流程

电子计量由连接电缆、传感器、放大器、接线盒、A/D 转换、称重终端等部分构成。其中传感器是将电阻应变片变化的电阻转变成电压输出，通过对接线盒的电位器进行调节，保持整个秤体的平衡。因为传感器输出的电压信号的等级为mV，经过放大器放大信号。在A/D 转换器的作用下，将检测到的电流信号或者电压信号转变成能够被计算机识别的数字量。机械计量的组成部分包含气缸、螺旋输送器、蝶阀、电机等，从而完成称料和卸料操作。搅拌控制程序为了缩短计量所需时间，提升计量的精度，通常在计量原材料时需要通过冲量调整先开展粗称，粗称至一定范围后再精确计量，主要是保证计量误差的可控性。在投料时运用自动扣秤将每盘计量误差控制在最低范围中，整车混凝土盘次之间执行误差自动补偿，以此来缩小整个车的动态误差；先经过电路控制螺旋输送器将粉料先粗称，然后再通过点动的形式实现精确计量；而骨料则是通过气路对气缸进行控制，将其全开完成粗称后再开一半进行精确计量；而水剂则是通过气路对电路控制电机或者蝶阀进行控制，将其全开完成粗称后再开小阀或者点动的方式达到精确计量的目的[2]。

3 混凝土搅拌站计量误差影响因素

3.1 落料误差

在混凝土搅拌站配料时，大多选择抬高的输送带装置作为给料出口，但是因为给料出口和料斗内物料表面之间存在一段距离，再加上给料机在运行过程中的皮带转动或者机械振动时存在一定惯性，无法立即将出料口关闭，以至于真实供料量和操作室给定的配料数量存在差异，另外，当送料口与接料漏斗之间的配料不能立即停止时，同样也会进入到接料漏斗中，由此形成的落料误差。

3.2 称量误差

在对各种配料进行称量过程中，需要称量的数量多，称量的时间非常短，容易导致称量的配料重量不准确。即在配料时，当物料垂直落至配料秤上时会现成冲击力，而配料传感器则会将该冲力当做物料的重力，引起传感器感应到的物料重量信号存在误差，导致称量误差。如果传感器安装的位置不佳、在电路等其他因素的作用下也会导致称量误差。

3.3 粉料悬浮误差

密度非常小的颗粒状物体称为粉料，粉料容易悬浮在空气中，瞬间下降时又会引起秤斗内悬浮的情况，然后安装在秤斗中的传感器不能感应到悬浮在秤斗中物料的真实重量，便会出现进入秤斗中的物料真实重量比秤的读数要大的情况。

3.4 人工误差

我国计量单位依然未能达到非常精确的水平，在混凝土搅拌站称量配料时，一些从事计量工作人员的专业水平有限，因为操作不到位影响最终计量结果的准确性，形成人工误差。

3.5 原材料不达标

一些混凝土生产企业为了实现自身经济效益的最大化，采购一些质量不达标的原材料来加工混凝土，例如：机制砂作为混凝土中不可或缺的一类原材料，假如机制砂中的含水量超标，便会对混凝土的计量产生较大的影响，虽然在进行称量的时候机制砂的质量满足标准，但是其含量未达到标准。如果选择的机制砂水分含量过低，又会降低混凝土的粘连性，影响混凝土的质量[3]。

4 混凝土搅拌站计量误差影响因素控制措施

4.1 落料误差控制措施

混凝土搅拌站在应用电子秤之前校称，在校称之前确保元器件完好无损、无故障，各个线路和元器件连接正确且可靠，处于正常的通信状态。假如向秤上添加砝码时如果电子秤显示的示数未发生改变，导致这种现象的主要原因可能是校秤涉及的内存区域中的值发生异常，从而引起校秤的曲线出现异常。针对这种情况，首先应该将电子秤恢复至出厂设置，需要注意的是在进行初始化过程中需要取下秤斗上的砝码，然后依次加砝码，直到加至最大砝码，通常在加砝码时应至少确保搅拌站生产需要计量的最大重量值，在校秤操作时，观察加载过程中曲线变化情况以及是否达到线性要求，假如电子秤的的示数偏差超过允许的范围且不呈现线性变化，要弄清原因，是传感器性能故障还是机械故障，在采取相应的措施后重新校秤。最后，在校秤结束时卸下秤斗上的砝码时，还应该注意观察曲线变化是否符合线性要求，全部将砝码卸完后，还需要观察数据示数是否回零[4]。

4.2 称量误差控制措施

第一，在搅拌设备工作过程中，合理的使用传感器是提高混凝土搅拌站计量准确性的有效手段。由于配料必须通过该电脑来合理控制各个机械设备，电脑需要将自身接受到的各类配料阐述准确传输给传感器，并对自身接受的各类信号进行处理，尽可能降低混凝土搅拌站的误差。在混凝土搅拌过程中确定选择哪类传感器，并分析和研究配料电子秤传感器的灵敏度。第二，在应用传感器过程中最好使用3 套12°均匀的配料秤斗开展，在生产实践中，物料一般不会在配料设备上运行，以至于传感器的受力不均匀，导致传感器最终接收到的信号存在误差。针对这一问题，可以在实际称量时，将秤体感应数值调节至测量额合理控制范围内即可。

4.3 粉料悬浮误差控制措施

控制粉料悬浮造成的计量误差，需要在最初搅拌站供料系统设计时便综合考虑各个方面的因素。不仅需要考虑粉料的进风管和回风管直径大小，还需要对各个跟搅拌机紧密相关的其他管道、机械设备、构建等深入分析。要将漏洞与除尘器连接的管道直径控制在250 mm 以上，而粉料秤排气补气管路和搅拌机盖相通管路的直径至少要200 mm。

4.4 人工误差控制措施

提高混凝土搅拌站计量精度，还可以通过提升控制系统对计量精度的可控性等来实现，如果缺乏专业的操作人员操作依然不能达到预期的精度控制目标，所以要想提高混凝土搅拌站计量精度，还必须采取有效的措施控制人工误差。可以采取以下2 个措施：①加强对操作人员的技术培训，应该当作一项长期任务来抓，不仅抓好操作人员的岗前培训工作，而且还需要定期开展培训，培训的内容除了混凝土搅拌的操作技能外，还应该注重培养操作人员的责任心；②操作人员还应该定期、不定期检查和维护搅拌站各种设备，特别是要注意检查计量系统，一旦发现问题时要立即解决，从而避免后期养护管理不到位带来的损失[5]。

4.5 原材料不达标控制措施

保证混凝土搅拌的原材料，必须注重企业的生产管理。作为混凝土企业，其在采购各类原材料时必须将各类原材料种类、数量、标准等上报，将其交予相关部门检验，待检验合格以后，才能批准原材料用于混凝土搅拌中。混凝土企业必须从正规的原材料供货商中采购原材料，还必须重视材料的检验，可以先应用少量的原材料进行混凝土生产，待确保质量合格后才能大量投入生产，以免浪费原材料[6]。

5 结束语

混凝土整体质量跟混凝土搅拌站计量工作紧密相关，较高精度的计量结果有助于提升混凝土整体的牢固性。我国混凝土搅拌站计量还存在各种误差，研究发现，导致计量误差的原因较多，包含落料误差、称量误差、粉料悬浮误差、人工误差、原材料不达标等，要想提高混凝土搅拌站的尽量准确性，必须根据上述因素采取有效的控制措施，从而将混凝土搅拌站的误差控制在允许的范围内。