洪禮武

（中石化寧波工程有限公司）

一、概述

以往稱重技術(shù)主要用于橋梁制造過(guò)程的鋼箱梁梁段、水泥澆筑梁段的稱重，水泥制造廠的料倉(cāng)（帶物料）稱重，化工原料儲(chǔ)罐（帶物料）的稱重。松開(kāi)儲(chǔ)罐的固定地腳螺栓，自動(dòng)液壓升降儲(chǔ)罐，將稱重模塊擺放到位，即可實(shí)施稱重，固定實(shí)體的稱重穩(wěn)定性較好。某項(xiàng)目部的鋼箱梁梁段的稱重模塊示意圖詳見(jiàn)圖1。

某出口焦炭塔材質(zhì)SA387-Gr11CL.1+SA240-410S，規(guī)格φ9600×41170×（24+3）—（54+3）mm，單臺(tái)重量386t，3個(gè)支撐（運(yùn)輸）鞍座重量為27.94t，預(yù)測(cè)實(shí)際總重量為413.94t。按制造合同規(guī)定，出廠前需對(duì)焦炭塔進(jìn)行整體稱重。

稱重技術(shù)在國(guó)內(nèi)首次用于在制超大型壓力容器的整體稱重，無(wú)任何經(jīng)驗(yàn)可借鑒。能否成功實(shí)施某出口焦炭塔的整體稱重，事關(guān)后續(xù)國(guó)外制造市場(chǎng)的開(kāi)拓。

圖1 稱重模塊

二、稱重原理及關(guān)鍵技術(shù)

稱重原理示意圖詳見(jiàn)圖2。關(guān)鍵技術(shù)是校準(zhǔn)稱重模塊，對(duì)稱重支撐部位進(jìn)行找正操水平。

根據(jù)被稱焦炭塔的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸以及重量超大等實(shí)際情況，選用數(shù)字式稱重傳感器進(jìn)行稱重。數(shù)字式稱重傳感器的輸出信號(hào)是經(jīng)廠內(nèi)嚴(yán)格標(biāo)定的數(shù)字稱量信號(hào)，可以在現(xiàn)場(chǎng)不經(jīng)標(biāo)定就能準(zhǔn)確地獲得稱量結(jié)果。由于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行稱量時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整稱重模塊的安放位置，因此選用外形尺寸大、安裝方便、自身穩(wěn)定性好的平面加載橋式稱重傳感器。

模塊稱重系統(tǒng)配有12套150K1b的高精度稱重傳感器組成的4套200t的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、限位精密的稱重模塊，配合接線盒、信號(hào)處理系統(tǒng)、無(wú)線收發(fā)模塊（采用ADI公司最新推出的ADF7020系列射頻通訊芯片，工作頻段475，475頻段是國(guó)家開(kāi)放的無(wú)線計(jì)量?jī)x表頻段）、帶特制稱重軟件的筆記本電腦。設(shè)備可以外接打印機(jī)、大屏幕顯示器及其他特殊儀器。

200t的稱重模塊由3套150K1b稱重傳感器結(jié)合設(shè)計(jì)特殊、制造工藝精密、安全系數(shù)高、結(jié)構(gòu)合理的機(jī)械模塊（加載附件）組合而成。在整個(gè)系統(tǒng)中配備接線盒、信號(hào)處理系統(tǒng)及無(wú)線收發(fā)模塊（順暢傳力的構(gòu)件）。稱重模塊的設(shè)計(jì)要求：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度按≥300t設(shè)計(jì)，上下晃動(dòng)角度≤7度，3套傳感器的受力點(diǎn)在同心圓上并均勻分布，各機(jī)械附件精密制造保證限位精準(zhǔn)。

被稱焦炭塔通過(guò)外界助力機(jī)構(gòu)（大噸位液壓千斤頂）先頂起，在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖孟鄳?yīng)的稱重模塊（事先要做好強(qiáng)度足夠的基礎(chǔ)設(shè)施），確認(rèn)無(wú)誤后，緩慢地放下被稱焦炭塔。受重力作用，重力分別通過(guò)模塊結(jié)構(gòu)傳至稱重傳感器上，使稱重傳感器產(chǎn)生形變，粘貼在稱重傳感器彈性體變形梁上的電阻應(yīng)變片就會(huì)發(fā)生變化，直至由應(yīng)變片組成的惠斯登電橋橋路失去平衡，在激勵(lì)電壓作用下輸出與焦炭塔重量成正比的電壓信號(hào)給接線盒，接線盒將3組稱重傳感器的信號(hào)并聯(lián)后傳輸給信號(hào)處理系統(tǒng)，信號(hào)處理系統(tǒng)將信號(hào)放大，模/數(shù)轉(zhuǎn)換后由無(wú)線收發(fā)模塊順暢地傳輸?shù)絇C系統(tǒng)上做特殊的數(shù)據(jù)處理，PC通過(guò)特制的稱重軟件將處理好的重量數(shù)據(jù)直接顯示在窗口上，得到數(shù)字式稱重?cái)?shù)據(jù)。

圖2 稱重原理圖

三、安全策劃稱重方案

焦炭塔及支撐（運(yùn)輸）鞍座擺放在移動(dòng)小車上，支撐（運(yùn)輸）鞍座底板下表面距離地面約740mm。稱重過(guò)程示意圖詳見(jiàn)圖3。采用4套數(shù)字式稱重模塊（以下簡(jiǎn)稱稱重模塊）支承焦炭塔兩端2個(gè)支撐（運(yùn)輸）鞍座的方法實(shí)現(xiàn)稱重計(jì)量。

提前進(jìn)行液壓千斤頂擺放區(qū)域的地基處理，采用合適的斜鐵找正找平。600t液壓千斤頂，型號(hào)DYG-600T，底部尺寸φ500mm，行程300mm，最小高度580mm，最大高度880mm。

對(duì)運(yùn)抵稱重現(xiàn)場(chǎng)的稱重模塊、液壓千斤頂?shù)仍O(shè)備器具進(jìn)行安裝、調(diào)試，直至合格。提前完成4套稱重模塊的預(yù)校準(zhǔn)。

以鞍座筋板和腹板交匯中心點(diǎn)為基準(zhǔn)分別找準(zhǔn)液壓千斤頂和稱重模塊的擺放位置，做好定位標(biāo)記。為相對(duì)增加液壓千斤頂和鞍座底板接觸部位的支撐剛度，加墊2層φ200×100mm鋼板。

將4臺(tái)600t液壓千斤頂分別擺放到位，將液壓千斤頂?shù)纳禇U調(diào)至最低點(diǎn)。統(tǒng)一指揮，操作液壓千斤頂同步將焦炭塔及支撐（運(yùn)輸）鞍座緩慢頂升約260mm，保證移動(dòng)小車上方有約260mm空間擺放4套200t量程φ600×210mm的稱重模塊。鎖住液壓千斤頂穩(wěn)定15分鐘，快速組裝好稱重模塊，檢測(cè)稱重模塊上表面與2個(gè)鞍座底板下表面的距離，應(yīng)保證約50mm。確認(rèn)安全后，接好稱重模塊和無(wú)線發(fā)射器的連接電纜，接好無(wú)線接收器和筆記本電腦以及彩色打印機(jī)的連接電纜，并通電。

統(tǒng)一指揮，操作液壓千斤頂同步將焦炭塔及支撐（運(yùn)輸）鞍座緩慢降低約50mm，當(dāng)焦炭塔的支撐（運(yùn)輸）鞍座接觸稱重模塊時(shí)，液壓千斤頂繼續(xù)下降約30mm，使其和焦炭塔及支撐（運(yùn)輸）鞍座完全脫離。鎖住液壓千斤頂穩(wěn)定20分鐘，準(zhǔn)備觀測(cè)稱重結(jié)果。

待筆記本電腦顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，即獲得稱重總重量，過(guò)程維持15分鐘，同步打印出合格的稱重報(bào)告，讓中外監(jiān)造拍攝數(shù)碼照片或錄像見(jiàn)證。根據(jù)筆記本電腦顯示的總重量，減去3個(gè)支撐（運(yùn)輸）鞍座重量（鞍座預(yù)先在鋼平臺(tái)上稱重，用行吊配合，稱重顯示數(shù)據(jù)方法同理，稱重模塊及傳感器的量程可相應(yīng)減?。传@得焦炭塔的實(shí)際重量。至此稱重結(jié)束。

稱重完成后，立即操作液壓千斤頂同步將焦炭塔及支撐（運(yùn)輸）鞍座緩慢頂升約50mm，保證有約50mm空間撤出稱重模塊。鎖住液壓千斤頂穩(wěn)定15分鐘，快速有序拆除稱重模塊。

統(tǒng)一指揮，操作液壓千斤頂同步將焦炭塔及支撐（運(yùn)輸）鞍座緩慢降低約260mm，使焦炭塔及支撐（運(yùn)輸）鞍座回落到移動(dòng)小車上。

圖3 實(shí)施方案稱重過(guò)程示意圖

四、質(zhì)量控制

稱重模塊校準(zhǔn)單位應(yīng)是國(guó)家法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)，經(jīng)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局考核，符合JJF 1069—2007《法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)考核規(guī)范》的要求。

稱重模塊的校準(zhǔn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)JJG 455—2000《工作測(cè)力儀》。

和稱重模塊接觸的移動(dòng)小車或單個(gè)支墩上表面的每平方米不平度≤5mm，總體不平度≤10mm。

稱重允許偏差±5‰。

五、安全措施

稱重全過(guò)程的安全是重中之重，操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致被稱焦炭塔倒塌落地，造成操作人員傷亡和設(shè)備損毀。放置模塊的承載支墩一定要堅(jiān)固并相對(duì)水平（用水平尺或U形管找正操水平）。操作過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)操作人員應(yīng)密切配合，升起、降落時(shí)保證動(dòng)作同步、緩慢。特別是降落時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)因稱重支撐部位不平而報(bào)警時(shí)，要立即停止降落重新升起一定高度，做好加墊找平工作，然后再降落，直到系統(tǒng)不報(bào)警，稱重結(jié)束。

稱重前，應(yīng)組織操作人員進(jìn)行詳盡的稱重方案安全和技術(shù)交底，使操作人員熟知稱重方案，領(lǐng)會(huì)操作要點(diǎn)和難點(diǎn)。

稱重前，操作人員應(yīng)檢測(cè)設(shè)備器具及液壓千斤頂?shù)母黜?xiàng)性能，調(diào)試至合格，保證稱重全過(guò)程各種設(shè)備器具能安全運(yùn)行。

稱重過(guò)程中的液壓千斤頂頂升和回落，操作人員應(yīng)勻速適當(dāng)增減油壓，使4個(gè)支撐點(diǎn)的升降緩慢均勻。操作人員統(tǒng)一指揮，分工明確，信號(hào)傳遞正確清晰，防止操作人員受到傷害、對(duì)設(shè)備造成故障。

準(zhǔn)備充足的道木及木板條，當(dāng)液壓千斤頂出現(xiàn)故障時(shí)，操作人員隨即在稱重支撐點(diǎn)以外部位塞墊道木及木板條，使支撐（運(yùn)輸）鞍座底板下表面和木板條之間適時(shí)保持10—15mm間隙，以利于安全。當(dāng)故障處理完畢或更新液壓千斤頂后恢復(fù)正常操作時(shí)，操作人員隨即在稱重支撐點(diǎn)以外部位撤出木板條及道木，以利于液壓千斤頂下降。

操作人員在稱重支撐點(diǎn)以外部位塞墊或撤出道木及木板條時(shí)，動(dòng)作應(yīng)迅速敏捷，步調(diào)一致。

非稱重操作和檢查見(jiàn)證人員，不得進(jìn)入稱重現(xiàn)場(chǎng)。

六、實(shí)施稱重

2010年8月20日，按安全策劃的稱重方案成功實(shí)施了某出口焦炭塔稱重，稱重顯示重量為414.6t。稱重全過(guò)程及實(shí)際結(jié)果獲得了現(xiàn)場(chǎng)觀摩稱重的中外監(jiān)造的一致認(rèn)可。稱重見(jiàn)證詳見(jiàn)圖4。

圖4 稱重見(jiàn)證

七、安全技術(shù)改進(jìn)

某丙烯塔材質(zhì)Q345R（正火），規(guī)格φ8800×120470×50—76mm，制造重量2243.97t，國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)整體制造、整體海運(yùn)、整體吊裝。隨著制造長(zhǎng)度、制造直徑、制造重量的增加，制造場(chǎng)地的平整度將直接影響到稱重安全和實(shí)際結(jié)果。為了更安全、更高效地實(shí)施超大型壓力容器的整體稱重，需對(duì)上述成功實(shí)施過(guò)的稱重方案做進(jìn)一步改進(jìn)。相應(yīng)增加至用8個(gè)支撐點(diǎn)實(shí)施稱重，將稱重模塊量程同步增大，對(duì)稱重模塊及液壓千斤頂擺放區(qū)域的地基處理及地耐力和平整度提出更高要求，對(duì)支墩上表面的每平方米不平度及總體不平度提出更苛刻要求。多點(diǎn)支撐多點(diǎn)找正操水平的難度相應(yīng)加大，稱重過(guò)程操作人員對(duì)8個(gè)支撐點(diǎn)的液壓千斤頂升降要更緩慢更均勻，操作人員配合要更密切，操作要更熟練。經(jīng)過(guò)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩邉澓图夹g(shù)論證，制定了改進(jìn)后的稱重方案，為后續(xù)超大型壓力容器的整體稱重提供安全技術(shù)儲(chǔ)備。

超大型壓力容器及支撐（運(yùn)輸）鞍座擺放在液壓平板車上，支撐（運(yùn)輸）鞍座底板下表面距離地面約1100mm，借助自帶升降功能的液壓平板車進(jìn)行稱重安全防護(hù)，保障稱重全過(guò)程的安全平穩(wěn)，稱重過(guò)程示意圖詳見(jiàn)圖5。采用8套數(shù)字式稱重模塊（以下簡(jiǎn)稱稱重模塊）支承超大型壓力容器軸向4個(gè)支撐（運(yùn)輸）鞍座的方法實(shí)現(xiàn)稱重計(jì)量。

提前進(jìn)行稱重模塊及液壓千斤頂擺放區(qū)域的地基處理，即最下方準(zhǔn)備和墊設(shè)16塊1500×1500×50mm支撐鋼板，并采用合適的斜鐵找正找平。提前制作8個(gè)1000×1000×750mm支墩。提前定做48塊1000×330×300mm新枕木，其中24塊模擬和替代稱重模塊，24塊用于液壓平板車就位前的液壓千斤頂頂升（600t液壓千斤頂，型號(hào)DYG-600T，底部尺寸φ500mm，行程300mm，最小高度580mm，最大高度880mm）。

對(duì)運(yùn)抵稱重現(xiàn)場(chǎng)的稱重模塊、液壓千斤頂?shù)仍O(shè)備器具進(jìn)行安裝、調(diào)試，直至合格。提前完成8套稱重模塊的預(yù)校準(zhǔn)。稱重模塊的校準(zhǔn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)JJG 455—2000《工作測(cè)量?jī)x檢定規(guī)程》。

以鞍座筋板和腹板交匯中心點(diǎn)為基準(zhǔn)分別找準(zhǔn)液壓千斤頂和稱重模塊的擺放位置，做好定位標(biāo)記。

將8塊支撐鋼板和24塊新枕木分別擺放到位，并進(jìn)行找正找平，準(zhǔn)備用液壓千斤頂頂升；同時(shí)在外側(cè)將8塊支撐鋼板和8個(gè)支墩分別擺放到位，并進(jìn)行找正找平，準(zhǔn)備支撐超大型壓力容器及支撐（運(yùn)輸）鞍座。

將8臺(tái)600t液壓千斤頂分別擺放到位，將液壓千斤頂?shù)纳禇U調(diào)至最低點(diǎn)。統(tǒng)一指揮，操作液壓千斤頂同步將超大型壓力容器及支撐（運(yùn)輸）鞍座緩慢頂升約50mm，保證外側(cè)支墩上方有約350mm空間擺放新枕木。鎖住液壓千斤頂穩(wěn)定15分鐘，快速在外側(cè)支墩上分別擺放好24塊新枕木。統(tǒng)一指揮，操作液壓千斤頂開(kāi)始緩慢下降。當(dāng)超大型壓力容器的支撐（運(yùn)輸）鞍座接觸新枕木時(shí)，液壓千斤頂繼續(xù)下降直至升降桿回零，使其和超大型壓力容器及支撐（運(yùn)輸）鞍座完全脫離。超大型壓力容器及支撐（運(yùn)輸）鞍座回落在外側(cè)支墩及新枕木上，支撐（運(yùn)輸）鞍座底板下表面距離地面約1100mm。

將液壓千斤頂/新枕木/支撐鋼板依次全部撤出，清理出運(yùn)輸液壓平板車的進(jìn)出通道，要求支撐（運(yùn)輸）鞍座下方的支墩內(nèi)緣間距保證約6500mm。

調(diào)整運(yùn)輸液壓平板車位置，使液壓平板車中心與超大型壓力容器重心重合，液壓平板車縱軸線與超大型壓力容器縱軸線重合，支撐（運(yùn)輸）鞍座對(duì)應(yīng)部位的車板上放置防滑軟木板。利用液壓平板車自帶升降功能同步緩慢起升平板車，將超大型壓力容器及支撐（運(yùn)輸）鞍座由支墩上轉(zhuǎn)移至液壓平板車上，反復(fù)調(diào)整找正找平超大型壓力容器位置，確認(rèn)液壓平板車前后左右8點(diǎn)支撐壓力誤差小于差值的2%時(shí)將超大型壓力容器及支撐（運(yùn)輸）鞍座放置于液壓平板車上，使支撐（運(yùn)輸）鞍座底板下表面距離地面約1150mm。

快速撤出外側(cè)支墩上的新枕木，分別替換上8套200t量程φ600×210mm的稱重模塊（單個(gè)重量約500kg）。組裝好稱重模塊后，檢測(cè)稱重模塊上表面與支撐（運(yùn)輸）鞍座底板下表面的距離，應(yīng)保證約140mm。確認(rèn)安全后，接好稱重模塊和無(wú)線發(fā)射器的連接電纜，接好無(wú)線接收器和筆記本電腦以及彩色打印機(jī)的連接電纜，并通電。

利用液壓平板車自帶升降功能同步緩慢降低平板車，當(dāng)超大型壓力容器的支撐（運(yùn)輸）鞍座接觸稱重模塊時(shí)，平板車?yán)^續(xù)下降約30mm，使其和超大型壓力容器及支撐（運(yùn)輸）鞍座完全脫離。準(zhǔn)備觀測(cè)稱重結(jié)果。

待筆記本電腦顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，即獲得稱重總重量，過(guò)程維持15分鐘，同步打印出合格的稱重報(bào)告，讓中外監(jiān)造拍攝數(shù)碼照片或錄像見(jiàn)證。根據(jù)筆記本電腦顯示的總重量，減去8個(gè)支撐（運(yùn)輸）鞍座重量（鞍座預(yù)先在鋼平臺(tái)上稱重，用行吊配合，稱重顯示數(shù)據(jù)方法同理，稱重模塊及傳感器的量程可相應(yīng)減小），即獲得超大型壓力容器的實(shí)際重量。至此稱重結(jié)束。

稱重見(jiàn)證后，立即利用液壓平板車自帶升降功能同步緩慢起升平板車約170mm，將超大型壓力容器及支撐（運(yùn)輸）鞍座緩慢起升，保證有約140mm空間撤出稱重模塊。快速有序拆除稱重模塊/支墩/支撐鋼板。

利用液壓平板車自帶升降功能同步緩慢降低平板車約150mm，使平板車上表面距離地面約1000mm（安全運(yùn)輸高度），準(zhǔn)備后續(xù)封車及裝船工作。

圖5 改進(jìn)方案稱重過(guò)程示意圖

八、結(jié)束語(yǔ)

稱重過(guò)程不可或缺，安全策劃并成功實(shí)施整體稱重，為某出口焦炭塔的整體海運(yùn)、整體吊裝提供了有力支撐，有效增加了制造附加值，為后續(xù)承接制造的國(guó)內(nèi)外超大型壓力容器整體稱重提供了寶貴的實(shí)戰(zhàn)技術(shù)和安全支持。同時(shí)，本論文介紹的稱重方案和安全技術(shù)拓展了稱重技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。