轨道式锅炉给料自动计重装置校准及其不确定度分析研究

袜勤：轨道式锅炉给幸｝自动计重装ｉ校准及其不确定度分析研究　轨道式锅炉给料自动计重装置校准及其不确定度分析研究　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ　Ｂｏｉｌｅｒ　Ｆｅｅｄｉｎｇ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｗｅｉｇｈｉｎｇ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　林　勤　（福建省计量科学研究院，福建福州３５０００３）　摘要：本文主要针对目前我省企业内部大量安装使用的“轨道式锅炉给料自动计重装置”，无统一地方校准规范，而国家正进行节能降耗工作，且技　术机构现已开展锅炉给料自动计重装置的校准，但采用的方法不统一，本文对“轨道式锅炉给料自动计重装置”的校准方法、校准项目、技术要求等进　行研究，提出科学、适用、切实可行的校准方法，为锅炉煤耗测量提供参考。　关键词：计重装置；校准；不确定度　目前在我省企业内部大量安装使用的“轨道式锅炉　给料自动计重装置”，国内外尚无相应的计量校准技术规　范，而“锅炉给料自动计重装置”的量值准确与否是关系　到企业进出料的结算数据，涉及到企业内部生产工艺过　程的保证，因此，对“轨道式锅炉给料自动计重装置”校准　方法进行深入的研究显的非常必要。　１概述　标准砝码，前提至少具备１ｆ标准砝码。　为便于校准误差计算，另应配置若干个质量为０．１ｅ　的小砝码。　２．２校准项目和校准方法　２．２．１外观检查　计重装置检查结果应有装置名称、型号／规格、最大　称量、最小称量、生产厂、出厂编号准确度等信息。　２．２．２静态称量性能测试　轨道式锅炉给料自动计重装置主要包括一个或多个　称重单元和与其相关联的一个或多个自动给料装置，以　及相应的控制装置和承载装置。在承载装置上承载锅炉　给料后提升，提升给料通过计重区自动计重　；通过轨　道运行，将被称载荷移动到指定位置；卸载后承载装置通　过轨道返回，下降通过计重区自动计重　；称重显示仪　（１）示值误差测试　从零点起逐步施加载荷至最大秤量，并逆顺序卸下　载荷至零点。至少应选择５个不同的静态载荷进行测　试，测试点应包括最大秤量、１／２最大秤量、最小秤量、　５００ｅ和２０００ｅ秤量点。　表显示计量净重值（　１一Ｗｏ），并累计保存，发送本次计　重与累计计重量值（见图１）。　加卸砝码应分别单调地递增或递减。其修正误差应　不大于表１规定。　表１静态称量最大允许误差　载荷Ｍ　０＜Ｍ≤５００ｅ　最大允许误差　土１．Ｏｅ　±２．Ｏｅ　±３．Ｏｅ　５００ｅ＜Ｍ≤２０００ｅ　２Ｏｏ０ｅ＜Ｍ　（２）偏载测试　将最大秤量的０．３倍的同一载荷分别置于不同计重　区，示值误差应不大于表１规定。　图１计重装置示意图　（３）误差计算　２计重装置的校准　２．１校准标准器选择原则：校准用标准砝码的误差应不　大于相应称量的静态最大允许误差的１／３。当被校准计　重装置的最大称量大于Ｉｔ时，可采用其它恒定载荷替代　对无指示较小分度值（不大于Ｏ．２ｅ）的计重装置，采　用闪变点方法来确定化整前的示值，方法如下：　在计重装置上的载荷　，示值是，，逐一加放如０．１ｅ　的小砝码，直到计重装置的示值明显地增加一个ｅ，变为　《计ｔ－与莉试技术》２０１　年第３８卷第３期　（，＋ｅ）。此时，加到承载器上的附加载荷为Ａｍ，化整前　的示值Ｐ，　则：Ｐ＝，＋０．５ｅ—Ａｍ　３计重装置动态称量校准结果的不确定度评定　计重装置动态称量性能的测试，由承载器装上标准　砝码，在某一额定速度下的动态运行通过计重区，以确定　其误差的试验。　承载器分别在最小承载载荷、常用承载载荷和最大　承载载荷下装上标准砝码称量，在装载区，将装有若干数　化整前的误差为：Ｅ＝Ｐ—　＝，＋０．５ｅ—Ａｍ—Ｍ　化整前的修正误差为：Ｅ。＝Ｅ—Ｅｏ≤ＭＰＥ　式中：Ｅ０为零点或接近零点（如１０ｅ）的误差。　（４）零点误差的修正　首先用（３）的零点误差Ｅ０，用同样的方法得出载荷　量规格为２５ｋｇ的　１等级标准砝码ｗ的承载器提升，通　过计重区自动计重Ｗｌ；然后下降承载器回到卸载区卸掉　砝码，不装砝码的承载器上升通过计重区自动计重　；　为ｍ时的误差Ｅ，则化整前的修正误差　是：　Ｅ。＝Ｅ—Ｅｏ　．　２．２．３动态称量性能测试　（１）示值误差测试　动态称量性能测试分别在最小承载载荷、常用承载　载荷和最大承载载荷进行。　在额定运行速度下通过计重区：在装载区，装有标准　砝码ｗ的承载器提升，通过计重区自动计重Ｗ，；然后卸　掉砝码，不装砝码的承载器上升通过计重区自动计重　；仪表计量净重值３Ｗ＝Ｗｌ—Ｗｏ，则动态称量的示值　误差按式（１）计算。动态称量的示值误差应不大于表２　规定。　表２动态称量最大允许误差　准确度等级　最大允许误差　１级　－４－１．Ｏ％　２级　±２．Ｏ％　：　。　×１０ｏ％：　Ｌ　×ｌ０ｏ％（１）　式中：　动态称量的示值误差，％；　△　一动态称量净重值，ｔ或ｋｇ；３Ｗ＝Ｗｌ—Ｗｏ　１一装砝码ｗ的计重，ｔ或ｋｇ；　一卸掉砝码ｗ的计重，ｔ或ｋｇ；　一标准砝码质量，ｔ或ｋｇ。　（２）重复性测试　对常用载荷重复３次称量，其３次称量结果所得的　极差与常用载荷之比，其值不大于该装置动态称量最大　允许误差的绝对值。重复性按式（２）计算。动态称量重　复性应不大于表２规定。　Ｓ：　×１０ｏ％　（２）　式中：Ｓ一重复性，％；　△阢ｎａ）广最大动态称量净重值，ｔ或ｋｇ；　△　ｍｉｎ一最小动态称量净重值，ｔ或ｋｇ。　仪表净重值ＡＷ＝Ｗ１一Ｗｏ。并分别重复测量３次，记录　其测量数据。现对某一动态称量性能测试数据如表３：　表３动态称量性能测试数据　３．１数学模型　＝（　一１）×１００％　（３）　式中：　一动态称量的示值误差，％；　△　一动态称量净重值，ｔ或ｋｇ；３Ｗ＝Ｗｌ—Ｗｏ　１一装砝码ｗ的计重，ｔ或ｋｇ；　一卸掉砝码ｗ的计重，ｔ或ｋｇ；　一标准砝码质量，ｔ或ｋｇ。　式（３）中，ＡＷ、Ｗ之间互为独立，其灵敏系数与方差　分别为　１　ｃ。＝　。ｔ　＝　，　２　＝　＝一　一　（４）　（　）＝Ｃ｛・Ｕ２（△　）＋ｃ；・ｕ　（Ｗ）　（５）　３．２标准不确定度分量的来源与评定　３．２．１计重装置净重值（ＡＷ）引入的标准不确定度　（△　）　计重装置满载称量引入的标准不确定度“ｌ（△　）包　括计重装置示值重复性测量引入的不确定度Ⅱ２（３Ｗ）、　计重装置分辨力及标准砝码量值引入的不确定度“３　（△　）。　（１）示值重复性测量引入的不确定度　ｌ（△　）　在动态运行状态下，重复测量３次，由表３得测量数　据。记为３Ｗｌ、３ｗ２、３ｗ３，平均值为△　，其测量数据如　表４所示。　珠勤：轨道式锅炉给料自动计重装ｉ校准及其不确定度分析研究　根据极差法按式（６）计算　（△　）：　（△　）：　Ｕ　表７　（６）　查极差系数Ｃ：１．６９，则单次测量实验标准偏差按　式（６）计算见表４。　表４　常用承载载荷８０ｏ　８０ｏ　８０１　８００．３３　０．５９２　最大承载载荷　１００ｏ　９９９　１００ｏ　９９９．６７　０．５９２　最小承载载荷　１０１　１ｏ０　１０１　１０ｏ．３３　０．５９２　（２）计重装置分辨力产生的不确定度“２（△　）　计重装置分辨力为ｌｋｇ，其半宽为０．５ｋｇ，则分辨力　引入的标准不确定度为“２（△　）为　Ｍ２（　）＝０．５ｋ￣（３＝０．２８９ｋｇ　（７）　（３）标准砝码量值产生的不确定度“３（△　）　计重装置装标准砝码由不同个数标称值砝码组合而　成，按砝码实际值相关计算。已知２５ｋｇ的　ｌ级砝码最　大允许误差为１．２５ｇ，则标准砝码量值引入的标准不确定　度ｕ，（Ｗ　）按式（８）计算结果见表５。　３（ｋＷ）：ｎ×１．２５　（８）　表５　综合（１）、（２）、（３）可得，计重装置净重值（△　）引入　的标准不确定度，但考虑到净重值的称量Ａｗ（３ｗ＝Ｗ１　一　）装有砝码　的后计重　ｌ与卸掉砝码　的后计　重　之差，涉及２次称重，因此　ｕ（△　）＝√２［ｕ｝（△　）＋ｕ；（△　）＋　；（△　）］　（９）　其ｕ（ＺＷ）计算结果见表６。　表６　３．２．２计重装置标准砝码Ｗ引入的标准不确定度　计重装置装标准砝码由不同个数标称值砝码组合而　成，按砝码实际值相关计算。已知２５ｋｇ的　级砝码最　大允许误差为１．２５ｇ，则标准砝码量值引入的标准不确定　度“（　）按式（１ｏ）计算结果见表７。　Ｍ（　）＝ｎ　Ｘ　Ｉ．２５　（１０）　３．３合成标准不确定度的计算　３．３．１标准不确定度分量一览表　将３．２评定的标准不确定度分量与灵敏系数计算如　表８所示：　表８　、碉　堡堡至堕童壁　基墼墨塑　；潺　常用　最大　最小　常用　最大　最小　计重装置净重　１　０．９３２　０．９３３　０．９３２　１．２５×１０—３　１００×１０—３　０．０Ｉ　．称量（△　）　１．１　示值重复性测量０．５９２　０．５９２　０．５９２　１．２　计重装置分辨力０．２Ｂ９　０．２８９　０．２８９　ｌ－３　标准砝码量值０．０２３１　０．０２８７　０．００２９　２　标准砝码量值（　）０．０２３１　０，０２８７　０．００２９　１．２５×１０—３　１．００×１０—３　０．０ｌ　３．３．２合成标准不确定度计算　由于ＡＷ、　之间彼此独立不相关，因此合成标准不　确定度为　ｕ　＝√ｃ｛　（△　）＋ｃ；ｕ　（Ｗ）　（１１）　根据表８数据，按式（１１）计算合成标准不确定度于表９。　轰９　输入量　准不确　不确定度分Ｒ（ｋｇ）　定度来源　常用　最大　最小　１　计重装置净重称量（△Ｗ）１．１７×１０　２　标准砝码量值（　）　２．８９×１０一　合成标准不确定度（　）　１．１７×１０　９　２　９　３．４扩展不确定度的确定　∞　×　Ｘ　弘　×　取包含因子ｋ＝２，则扩展不确定度按式（１２）计算于　表ｌ０。　旷　９　２　９　Ｕ：ｋ・　×　×　×　（１２）　表１０　３．５校准结果及不确定度报告　计重装置校准结果、示值误差、扩展不确定度等计算　见表１１。　表１１　（下转第７ｌ页）　康慧雯：湿度传感器示值误差灏量不确定废分析报告　６０．２，５９．８，５９．５　“５＝１／２＝０．５％ＲＨ　９０％ＲＨ点：９０．０，９０．２，９０．０，８９．７，８９．６，８９．５，８９．４，　８９．２，８９．６，８９．３　５标准不确定度一览表　表１标准不确定度一览表　单次测量标准差ｓ为ｓ：　４０％ＲＨ：ｓ＝０．２２％ＲＨ，６０％ＲＨ：ｓ＝０．３３％ＲＩｔ，９０％　ＲＨ：ｓ＝０．３３％ＲＨ　，，　按照校准规范的要求，取三次读数的平均值作为测　量结果，所以有重复测量引入的标准不确定度分量　ｌ＝ｓ　因此４０％ＲＨ：ｕ２．１：０．１３％ＲＨ，６ｏ％ＲＨ：“２．１＝　０．１９％ＲＩｔ，９０％ＲＨ：Ｕ２１＝０．１９％ＲＨ　（２）标准的分辨力引入的不确定度分量　２　标准的最小分辨力为０．１％ＲＨ，由其引入误差的半　区间为分辨力的１／２，取均匀分布，因此　ｔｔ２．２：０．１／２，／３＝０．０２９％ＲＨ　．以上两项／２，２１和／／＇２．２互不相关，　４０％Ｉｌｌｌ：Ｕ２＝￣／ｕ２．１＋０，２．２：０．１３％ＲＨ　６０％ＲＨ：０，２＝￣／ｕ１．Ｉ＋Ｕ１．２：０．１９％ＲＩ－Ｉ　９０％ＲＨ：０，２＝√ｕ１．１＋“１．２　０．１９％ＲＨ　４．３湿度箱均匀性的引入的不确定度ｕ　根据湿度检定箱的性能指标，湿度场均匀度不大于　１％ＲＨ，该分布亦分析为均匀分布，为Ｂ类不确定度，故　ｕ３＝ｌ　：０．５８％ＲＨ　６合成标准不确定度　＝￣／“｝＋ｎ；＋　；＋“：＋“；　４ｏ％ＲＨ点：ｕ　：０．９５％ＲＨ　６ｏ％ＲＨ点：ｕ　＝０．９５％ＲＨ　９０％ＲＨ点：ｕ　＝１．０１％ＲＩ－Ｉ　７扩展不确定度　４．４湿度箱波动性引入的不确定　根据：Ｕ＝　・ｕ　，取ｋ＝２　４０％ＲＨ点：Ｕ＝２×０．９５＝１．９Ｏ％ＲＨ　６０％ＲＨ点：Ｕ＝２×０．９５＝１．９０％Ｐｄ－Ｉ　根据湿度检定箱的性能指标，湿度波动性为±０．８％　Ｒｔｔ，该分布亦分析为均匀分布，为Ｂ类不确定度，故　Ⅱ　＝０．ｓ／，／５＝０．４６％ＲＩｔ　４．５△　０引入的不确定度分量／／，５　９０％ＲＨ点：Ｕ：２×１．０１＝２．０２％ＲＨ　作者简介：康慧雯，女，助理工程师。工作单位：广西计量检测研究院。通　讯地址：５３００２２广西南宁市星湖路２２号。　收稿时间：２０１０—１０—１８　根据上级的证书，精密露点仪的修正值的不确定度　为１％ＲＨ，包含因子ｋ：２，　（上接第６９页）　校准结果不确定度评定提供参考。　参考文献　４结束语　本文通过对轨道式锅炉自动给料计重装置的校准所　［１］ＪＪＧ　５５５—１９９６非自动秤通用检定规程．　［２］ＪＪＧ　６４８—１９９６非连续累计自动衡器检定规程　［３］ＪＪＦ　１０５９—１９９９测量不确定度评定与表示．　［４］ＪＪＦ　１１８１—２００７衡器计量名词术语及定义　作者简介：林勤，女，高级工程师。工作单位：福建省计量科学研究院。通　讯地址：３５０００３福州市屏东路９—３号。　收稿时间：２０１１一Ｏ１—２５　采用的校准设备、校准项目、校准方法及校准结果不确定　度评定等进行分析探讨，提出了轨道式锅炉自动给料计　重装置的静态称量性能、动态称量性能等项目的校准方　法，并提供了计重装置动态称量校准结果不确定度评定　的实例，为开展轨道式锅炉自动给料计重装置的校准与