/ 舟山市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)研究院
近年來我國(guó)制定藍(lán)色工程計(jì)劃,圍繞開發(fā)海洋資源,發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)群,走海洋經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)路線,跨海大橋、人工島、鉆井平臺(tái)等大型建筑紛紛立于海面?;炷磷鳛楹Q蠼ㄖこ讨械囊环N重要黏合劑,因工程需求的差異需要現(xiàn)場(chǎng)將各種原料按比例混合,攪拌均勻才能投入使用,因而稱重配料是混凝土生產(chǎn)過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)[1-2]。混凝土要保證其硬化后達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,各種攪拌物必須計(jì)量準(zhǔn)確,混凝土配料秤的準(zhǔn)確性決定了混凝土的品質(zhì)。因此作為稱重裝置的配料秤的計(jì)量準(zhǔn)確性是影響混凝土質(zhì)量的首要因素之一[3-5]。為保證工程質(zhì)量,避免浪費(fèi),節(jié)約成本,對(duì)混凝土配料秤進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)顯得日益重要[6]。
對(duì)于配料秤的檢定[7-8],傳統(tǒng)方法都是采用人工搬運(yùn)加載砝碼的方式。該方法不僅檢定工作量大、工作強(qiáng)度高,而且運(yùn)輸砝碼成本高、耗時(shí)長(zhǎng)、安全性差。而運(yùn)用在海上的混凝土配料秤還因?yàn)槭芎@?、風(fēng)向等因素的影響,稱重系統(tǒng)具有與陸地上不一樣的計(jì)量特性,傳統(tǒng)的砝碼檢測(cè)方法不適用于海上作業(yè)的混凝土攪拌船配料秤,所以開展海上混凝土配料秤自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的研究很有必要。海上混凝土配料秤自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的研究及裝置的研制不僅提高了混凝土配料秤的計(jì)量準(zhǔn)確度,為生產(chǎn)的安全性及工程的建設(shè)質(zhì)量提供技術(shù)保障,而且有利于樹立良好的計(jì)量形象,提升計(jì)量信譽(yù)。
本文基于反作用力技術(shù)研制海上稱重系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)裝置,通過計(jì)算機(jī)控制液壓施力裝置將對(duì)支撐架桿的力反作用于稱量系統(tǒng),將稱量系統(tǒng)和檢測(cè)裝置固定在一起,保證作用力在同一直線上,消除風(fēng)浪對(duì)稱量系統(tǒng)造成的影響。
海上稱重系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)裝置主要由載荷自動(dòng)加載設(shè)備、高精度標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)、配套支撐架和系統(tǒng)軟件組成,如圖1。本裝置通過載荷自動(dòng)加載設(shè)備對(duì)剛性支架施加載荷,經(jīng)過反作用于稱量系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)獲得檢定結(jié)果。
圖1 海上稱重系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)裝置
檢測(cè)裝置與稱量系統(tǒng)的連接與架設(shè)分別采用磁鐵、螺桿、螺絲三種不同的緊固方式,并進(jìn)行分析比較,最后選擇以螺絲為主、磁鐵為輔的方式。
海上稱重系統(tǒng)自動(dòng)化控制裝置主要由運(yùn)行模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)接收與控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊組成。通過載荷自動(dòng)加載設(shè)備對(duì)稱量系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)施加載荷,再通過通信模塊將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)接收/控制模塊,并在該模塊上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)顯示等功能。通過計(jì)算機(jī)指令,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制加載、數(shù)據(jù)顯示、分析處理、自動(dòng)存儲(chǔ)等功能,以實(shí)現(xiàn)對(duì)稱重系統(tǒng)的實(shí)時(shí)高效準(zhǔn)確檢測(cè)。
分別在陸地與海上對(duì)海上稱重系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)裝置進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證(現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)如圖2所示),并與傳統(tǒng)砝碼檢測(cè)技術(shù)比較,根據(jù)比對(duì)實(shí)驗(yàn)公式驗(yàn)證海上稱重系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)裝置的可行性。比對(duì)實(shí)驗(yàn)公式為:
式中:x1、x2—— 分別為傳統(tǒng)砝碼和本裝置的測(cè)量結(jié)果的相對(duì)示值誤差;
U1、U2—— 分別為相對(duì)應(yīng)裝置檢測(cè)結(jié)果的相對(duì)測(cè)量不確定度
圖2 海上稱重系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)裝置現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
在陸地上,利用海上稱重系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)裝置對(duì)混凝土攪拌船進(jìn)行靠岸退潮檢測(cè),并與傳統(tǒng)砝碼稱重進(jìn)行比對(duì),試驗(yàn)結(jié)果如表1所示,比對(duì)結(jié)果如圖3所示。在陸地上,在0~60 kN測(cè)量范圍內(nèi),符合要求。試驗(yàn)表明在陸地上,海上稱重自動(dòng)檢測(cè)裝置能滿足對(duì)配料秤的檢測(cè)要求。
表1 陸地上對(duì)海上稱重系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)裝置的驗(yàn)證
圖3 在陸地上,海上稱重檢測(cè)與傳統(tǒng)砝碼稱重比對(duì)結(jié)果
在海上(4級(jí)風(fēng)浪作業(yè)情況下),對(duì)海上稱重系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)裝置進(jìn)行驗(yàn)證,并與傳統(tǒng)砝碼稱重進(jìn)行比對(duì),試驗(yàn)結(jié)果如表2所示,比對(duì)結(jié)果如圖4所示。結(jié)果表明:在海上,在0~60 kN測(cè)量范圍內(nèi),海上稱重系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)裝置與砝碼稱重的比對(duì)誤差最大值為0.1%,表明海上稱重系統(tǒng)的研制能有效消除風(fēng)浪對(duì)稱量系統(tǒng)造成的影響。經(jīng)驗(yàn)證,海上稱重系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)裝置的準(zhǔn)確度為0.3%,適用于海上混凝土配料秤的自動(dòng)檢測(cè)。
圖4 在海上,海上稱重檢測(cè)與傳統(tǒng)砝碼稱重比對(duì)結(jié)果
該裝置已成功應(yīng)用于海上混凝土配料秤的自動(dòng)檢測(cè),與傳統(tǒng)的砝碼檢測(cè)技術(shù)比較,其準(zhǔn)確度、重復(fù)性、穩(wěn)定性良好,試驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與常規(guī)砝碼標(biāo)定接近,試驗(yàn)方法可行。此外,海上混凝土配料秤自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)也適用于其他稱重系統(tǒng),具有廣泛適用性。該裝置的成功應(yīng)用,不僅克服了現(xiàn)有檢測(cè)方法的弊端,為海上稱重系統(tǒng)提供技術(shù)保障,而且實(shí)現(xiàn)“江海聯(lián)運(yùn)”國(guó)際油品貿(mào)易交接的高效和準(zhǔn)確,為國(guó)際戰(zhàn)略物資貿(mào)易交接提供公正、準(zhǔn)確、可靠的第三方計(jì)量檢測(cè)數(shù)據(jù),推動(dòng)海上生產(chǎn)、貿(mào)易的研究和發(fā)展,具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。