余敏田 中国水利水电第八工程局有限公司 410006
【文章摘要】
目前，混凝土配料秤已经被广泛应用在现代建筑工程施工过程中的混凝土搅拌站，称量的准确度对工程的建筑质量和混凝土质量有着密切的关系，甚至与国家经济、民生有着直接关系。本文将对混凝土配料秤故障的解决对策进行分析。
【关键词】
混凝土；配料秤；定义；检定；故障； 对策
随着混凝土市场以及核电站、高速路、水电站等大型工程建设的发展，对混凝土的质量提出了更高要求，而混凝土配料秤对混凝土质量有着密切关系，所以需要及时发现混凝土配料秤运行过程中出现的故障。本文主要是对混凝土配料秤的定义、工作原理、结构组成以及检定定义进行分析，并在现有的检定规程的基础上改进配料秤的检定方法，并涉及到检定过程中需要注意的事项，提出了混凝土配料秤的故障解决方法。
1 混凝土配料秤概述
1.1 混凝土配料秤含义
混凝土配料秤具有一定的特殊性， 具有一个或者多个称量单元，主要是对骨料、液体以及粉料等散状物料进行定量称量，最终形成预定质量、不连续的分离载荷，并且可以对这些分离荷载进行累计或者组合，再将这些累计荷载或者分离荷载进行输出，并显示或者打印荷载量值的自动衡器。混凝土配料秤主要分为皮带式配料秤、组合式配料秤、单体式配料秤、累加式配料秤以及其它形式的配料秤系统等部分。组合式配料系统也称作混凝土搅拌站，是由多个称量单元组成的，不同的称量单元对应不同的散状物料，并进行定量称量，将其分为预定质量的分离装料，定量组合或累计这些分离装料，组合完成之后，再将这些新鲜混凝土输出。一般情况下，组合式配料系统主要包括骨料、水、水泥以及外加剂等四种配料秤，在特殊情况下，可以适当添加粉煤灰等配料。
1.2 混凝土配料秤的称重原理和结构组成
混凝土配料秤的称重原理是：根据作用于称量斗上的重力来判断物体的质量， 采用自动称量给料的方式，把散状物料合成预定且固定重量与配比的混凝土，然后再放料输出。混凝土配料秤的称重系统的台秤是由称重传感器、控制仪表、承载配料仓、接线盒以及连接线等零件构成。
2 配料秤结构与工作原理
配料秤主要是通过控制部分以及执行部分的协调配合来完成配料工作，配料秤是由给料结构、卸料机构、配料斗以及电气控制等部分构成，而且还包括接线盒、传感器以及称重仪表。配料秤的原理框图与结构示意图如下：
图：配料秤的原理框图
3 混凝土配料秤的检定依据
在静态的状况下看，混凝土配料秤属于数字指示秤，配有称重单元、显示装置以及传感器等装置。但根据JJG539—1997 中适用范围条款中的相关规定：本规程适用于国家出台的C555—1996《自动秤通用检定规程》中要求的普通、中准确度级的数字指示秤。（1）根据JJG555—1996，可将非自动秤定义为：在称重的过程中需要进行人员操作的秤，可见，数字指示秤也是非自动衡器的范畴。对于混凝土配料秤而言，在实际称量的过程中，不需要人员操作，而是按照预设的处理程序进行自动化衡量，所以混凝土配料秤属于自动衡器，故在选择检定依据时，不能选择G539— 19974《数字指示秤》为依据。（2）混凝土配料秤定义为：将骨料、液体或者粉料等散状物料合并成质量相同且固定配比的荷载的混凝土，所以混凝土配料秤属于重力式自动装料衡器。（3）非连续累计自动衡器属于英文原版OIML R10 建议，而重力式自动装料衡器属于英文原版OIML R61 建议，二者的本质区别是硬件上是否采用配置控制装料总质量的自动反馈控制功能。非连续累计自动衡器具备多个称重周期累计的功能，没有安装一次装料总质量的自动反馈控制装置。而重力式自动装料衡器不仅具备多个称重周期累计的功能，也安装了一次装料总质量的自动反馈控制装置。
通过以上定义和分析可知，目前应该以JJG564—2002《重力式自动装料衡器》作为混凝土配料秤的检定标准。
4 配料秤故障分析
混凝土配料秤能否正常使用直接关系着建筑工程施工质量、施工材料消耗成本以及混凝土配料秤称量的准确度。如果混凝土配料秤出现故障，对建筑工程的施工进度以及工程质量都有着严重影响。导致混凝土配料秤出现故障的因素不仅是传感器问题，在系统安装、密封情况以及适应环境等方面都有可能存在问题：
4.1 线路故障
线路故障的具体表现是数字仪表显示值溢出，如果显示错误称量信息，数字仪表上的数字会乱跳，出现正数或者负数。原因分析：（1）传感器质量不合格。传感器电阻输出值和输入值超出了规定的范围；传感器密封不严实；内部芯片损坏；接线端子或者引线的焊点出现开焊情况；传感器的零点温度补偿虚焊。（2）传感器和数字仪表之间的连接线路断开。产生这种故障的原因是线路安装或者操作不正确。用万能表检测传感器的电阻值，如果电阻输入值和输出值都正确，那么出现传感器出现故障的原因是连接线接头不牢固，连接线路断开或者没有用锡焊将接头焊接牢固。举例说明：某单位的一台混凝土配料秤出现故障，工作人员在检查时发现数字仪表显示值一直在乱跳，从而无法进行故障检测。当使用单位的现场调试人员检查之后还是没有找出故障原因，单位有的工作人员认为是传感器坏了。后来，用万能表检测传感器的输出电阻值、输入电阻值以及电压值都是正常的，所以传感器质量没问题。重新换了一台数显仪表之后故障依旧存在，初步判断是连接线路出现问题，经过检查后发现，称重仪表输出给传感器的激励电源线在接线处虚焊，从而导致传感器供电不稳定。排除了焊牢故障。
4.2 温度变化造成的故障
混凝土配料秤容易出现零点漂移现象，产生这种现象的原因多种多样。第一， 随着环境温度的不断变化，传感器的零点以及敏感度也随之发生变化，从而导致混凝土配料秤的零点出现问题。根据国家标037
智能应用
Intelligence Application
电子制作
准，在传感器配料秤生产的过程中，存在温度补偿工序，应该利用高低温箱进行传感器模拟实验，根据环境温度的变化进行补偿。但是，目前我国许多传感器生产厂家还没有采用高低温箱，所以不能对传感器的温度变化进行补偿。第二，传感器出现超载的现象，从而导致弹性体出现塑性变形，最终损坏传感器。举例说明：在混凝土配料秤故障现场，一台混凝土配料秤没有用多长时间就出现零点变大的问题， 在故障现场没有诊断出故障产生的原因。通过仔细观察后，工作人员发现配料秤秤体的前部配置了四只1t 的传感器，其中有一台传感器与秤体有摩擦的痕迹，所以工作人员判断这台传感器已经超载。经过测量之后得出，这只传感器的零点输出已经严重超出规定的范围。后来将这只超载的传感器更换掉之后，排除了故障。
4.3 传感器损坏
故障现象：在校秤时发现，当某骨料秤偏载时，偏差非常大，并且三点显示也不平衡，重量显示不呈线性。故障分析：产生这种现象的原因较多，传感器安装是否准确；限位保护是否已经撤掉；显示仪表显示是否正常等。解决方案：首先检查显示仪表以及传感器安装是否正确，三只传感器的限位保护是否已经全部排除，这些工作完成之后如果故障还没有排除，此时可以通过测传感器输出电压值的方式进行诊断。将100kg 的砝码分别放在三只传感器的周边，增加传感器的输出电压，大约增加2mV 左右，结果发现，其中的一台传感器增量不明显设置没有增量，这就说明这只传感器已经损坏。在没有增量输出的情况下，首先需要将秤内的骨料清理干净，不能出现上下接头顶住或者接紧的现象。
4.4 信号开入板损坏
使用的混凝土配料秤（工控机加PLC 系统），在工控机上检测不到物料重量，首先检测传感器，测量供电输入端直流电阻在380 欧姆正常范围，信号输出端直流电阻在350 欧姆正常范围，然后在秤斗里面增加砝码，测量变送器的输入mv 电压值， 以及输出电压值是不是会做相应的变化， 如果这些信号都能正常，打开工控机，取出开入板，开入板的电源模块有明显的烧焦痕迹，则是工控机内的信号开入板损坏了，换新后，故障排除。
4.5 系统接地不良
系统接地属于整个系统正常运行的核心部分，系统接地不正常，有可能造成控制系统硬件坏损，或系统运行不稳定。定期检查系统接地，接地正确方法：将工控机外壳、备用电源(UPS) 外壳、可编程电源模块上的“GR”端与接地桩准确可靠地连接，将传感器引线电缆的屏蔽层接地， 以排除故障。
4.6 其它故障
零位不准，或长期未校秤产生偏移， 需要重新校零校秤；下料口太大，下料过急造成冲击，需关小手动下料门，使料流均匀；称量值超过最大额定值或小于额定值，需改变给定称量值使在线性公称称量值 25%—30% 区间内；传输线屏蔽接地不良，有干扰，需消除干扰源，屏蔽线单端接地 ；变送器损坏或传感器稳压电源损坏，需更换变送器或稳压电源；称量提前量或卸料提前量整定不当，需重新给定提前量；有外界干扰，如变频器等，需消除干扰源，分开供电；电压不稳定或容量不够，需检查电压、线路。
5 工作人员需要不断规范自己的操作行为
5.1 秤体设计和安装方面
第一，秤体设计的准确度直接关系着混凝土配料秤系统的质量。秤斗的形状应该设计为方形的，这样极大地减少了秤内的残留物；在设计时应该尽可能增加承载配料仓称重端的距离；合理设计下料口与进料口；在秤斗上增设一个振动器，这样可以减少设定值。第二，保证秤斗与传感器的对称和均衡，皮带不能出现凹形；秤斗和部件之间应该柔性连接，气管管道不能过于宽松或者过于紧张。第三，安装的传感器的支撑架应该牢固，并且需要保证足够的刚度，不能因为振动而出现框架变形的情况；称重托盘应该平稳，不能起伏过大，从而避免出现皮带过于紧张。第四，必须安装避雷设施，制定可靠的接地措施，一般情况下，需要在配料秤的上方装置风雨棚，采取一定的防风措施，应该积极做好台下排水工作，对于腐蚀性比较强的地方，可以选择不锈钢或其他抗腐蚀性较强的产品。完成传感器安装调试工作之后，需要在传感器的外部涂抹凡士林或黄油。
5.2 设置参数方面
设置的参数值与混凝土配料秤的计量准确度以及速度有着密切的联系。配料工作具有连续性特征，配料质量受到下料速度、秤体的冲击等因素的影响，实际落差和设定的参数值之间存在的误差对配料秤的计量准确度有着直接影响。为了提高混凝土配料秤配料的准确度，需要对物料设定的落差值进行修正，在卸料时，当称料的重量达到初设值时就应该停止卸料。同时，需要合理设置分度数，保证静态准确度等级和自动称量准确度等级相一致。由于混凝土配料秤显示器刷新的周期比较长，从而影响下料量值的准确度。所以需要合理设置显示器刷新周期这个参数。
5.3 定期检定以及不定期校准
为了提高混凝土配料秤的精确度、可靠性以及稳定性，保证工程的顺利进行， 需要根据相关规程配置一定数量的砝码，严格按照施工工艺的实际需求，不定期地校准配料秤的静态状况；通过物料进行动态检测，一旦发现问题，则需要及时联系计量单位进行检定。这样能够减少或者配料计量系统误差所带来的不利影响，从而保证称量的精确度。
5.4 正确使用和日常维护保养
混凝土配料秤应该配备专业操作人员和管理人员，并且要求他们持证上岗，严格按照规定的规程进行操作；在检定和使用混凝土配料秤之前，需要添加载到称重的极限，再轻微晃动一下，这样能够避免卡滞现象；在每次开盘之前，应该仔细观察混凝土配料秤是否平稳，装料都是否平衡，秤体下方的土石是否与卸料斗有接触，秤体周边的防风设备是否与装料斗有接触；对混凝土配料秤进行量程检定，从而保证所有传感器受力状况良好；在配料秤运行的过程中，应该仔细观察骨料秤上的物料是否出现结块现象，水泥秤的仓门是否封闭严实，是否存在进水现象，一旦发现问题，应该立即停机检查；操作人员和管理人员应该加强监控，合理分析打印报表，发现误差超出允许的范围，应该找出故障原因并进行处理；应该定期清扫整机内的残留物， 避免因为防秤体内积灰而影响称量的准确度；定期检查地脚螺栓是否牢固，混凝土配料秤的活动部分是否有残留物，从而保证混凝土配料秤的称量斗以及称重段内托辊运行自如；定期检查皮带，保证皮带运行平稳，避免称重计量不准。
6 总结
综上所述，混凝土配料秤在秤体设计和安装、参数设置、校准以及日常使用和维护等方面容易出现故障，相关工作人员在日常工作中，应该及时发现故障，找出故障发生的原因，并制定有效措施解决故障。工作人员需要对物料进行动态和静态检测，提高检定的准确度，并定期或者不定期进行校准。
【参考文献】
[1] 王开平. 混凝土配料秤常见计量故障原因与预防措施剖析[J]. 衡器,2012,41(11):38-39
[2] 吴娜, 周航. 关于混凝土配料秤( 称重系统) 准确度的探讨[J]. 衡器,2014,43(16):35-36
[3] 郭境. 混凝土配料秤静态称量最大允许误差的探讨[J]. 计量与测试技术,2014,07(10):49-50
【作者简介】
余敏田，性别：男，民族：汉，出生年月：1974.06，籍贯：湖南省攸县，学历：本科，专业：电气工程及其自动化，职称级别：工程师，研究方向： 电气自动化在电建施工中的应用。038