劉華峰

（山西云時代太鋼信息自動化技術(shù)有限公司，山西 太原 030003）

在鋼鐵行業(yè)的軋線上大量使用了下線衡器，一方面確保生產(chǎn)的連續(xù)與緊湊，同時能保證為用戶提供精準(zhǔn)產(chǎn)品。多數(shù)的下線衡器無論其外形結(jié)構(gòu)如何原理上均為單臺衡器，單臺衡器在確保衡器基礎(chǔ)、稱體結(jié)構(gòu)剛度、配套電氣元件選型合適的前提下，按常規(guī)的調(diào)試、標(biāo)定方法調(diào)試驗(yàn)證其線性度、重復(fù)性、角差、段差等參數(shù)，均能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量。但在一些場合下，因生產(chǎn)線場地、設(shè)備、生產(chǎn)工藝、成品規(guī)格等原因，單臺衡器無法實(shí)現(xiàn)在線計(jì)量時，會采用雙秤臺求和衡器。此時兩臺衡器分別計(jì)量鋼卷的一部分重量，然后疊加求和得出鋼卷實(shí)際重量。

1 問題提出

近期某軋廠下線衡器計(jì)量的下線鋼卷，用戶反饋及計(jì)量抽查中發(fā)現(xiàn)有50～100 kg 的計(jì)量偏差。現(xiàn)場實(shí)際核實(shí)，該臺衡器采用雙稱臺求和模式，自2009年底投運(yùn)以來一直運(yùn)行較為穩(wěn)定，未產(chǎn)生過計(jì)量異議，但自10 月份以來衡器出現(xiàn)兩個不正常現(xiàn)象：

1）單臺面標(biāo)定時，衡器的重復(fù)性、線性、角差、段差等均非常好，使用標(biāo)準(zhǔn)替代物（質(zhì)量25 170 kg）驗(yàn)證多次，重復(fù)性、一致性非常好；但使用雙稱臺計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)物時，質(zhì)量偏差雖在允許值±3d（分度值）內(nèi)，但重復(fù)性不好。

2）抽查計(jì)量不同規(guī)格（質(zhì)量、寬度不同）鋼卷時，計(jì)量數(shù)值在-50～-100 kg 范圍內(nèi)不規(guī)律波動。

經(jīng)了解該衡器按照常規(guī)的標(biāo)定方法：即先分別標(biāo)定單臺衡器，調(diào)整其角差、段差、線性度等；整稱標(biāo)定時，顯示質(zhì)量會低70 kg（原因是單臺面有限，調(diào)整段差是在小噸位調(diào)整的，但雙秤臺稱量時，其實(shí)質(zhì)是單臺衡器在嚴(yán)重的偏載下實(shí)現(xiàn)稱重的），故而衡器一直采用的調(diào)整方法是將衡器質(zhì)量標(biāo)上去（即調(diào)整顯示值使其等于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)量值）。在正常生產(chǎn)情況下，只要鋼卷不發(fā)生較大偏移，質(zhì)量值在±3d范圍之內(nèi)，符合檢定規(guī)程要求。但近期為何會頻繁出現(xiàn)超差現(xiàn)象及重復(fù)性不好現(xiàn)象呢？

2 衡器受力原理及問題分析

一般軋鋼生產(chǎn)線上的衡器如圖1，由五部分組成：衡器基礎(chǔ)、傳感器、稱臺、衡器保護(hù)附屬裝置（稱臺限位拉桿、防止鋼卷表面劃傷的支墊物等）、稱重儀表。下線單臺面衡器工作原理相對簡單，通常情況下由四支傳感器，其理想狀態(tài)下的受力原理為：

式中：F1～F4為單支傳感器受力，F(xiàn)質(zhì)量為總受力。

圖1 常規(guī)下線衡器示意圖

雙臺面求和衡器計(jì)量時，兩獨(dú)立衡器分別計(jì)量成品卷的一部分，然后求和得出總質(zhì)量，其理想狀態(tài)下的受力為：

式中：F11～F24為兩臺衡器單支傳感器受力，F(xiàn)總質(zhì)量為總受力。

圖2 雙秤臺下線衡器計(jì)量示意圖

圖3 衡器現(xiàn)場實(shí)際圖

雙秤臺求和衡器從原理上沒有問題，但在實(shí)際中存在以下問題：

1）設(shè)備制造時并不能保證兩個稱臺制造公差的完全一致。

2）為防止計(jì)量時因鋼卷慣性而產(chǎn)生鋼卷滾翻現(xiàn)象，衡器臺面制作為V 字形，為防止表面劃傷，衡器表面制作安放了防磨損膠墊，其公差更不易保證。

3）兩臺衡器因獨(dú)立安裝、調(diào)試，其高度基礎(chǔ)水平必須保證一致。

4）在計(jì)量時必須保證被稱物至少置于衡器的靠近坑道傳感器內(nèi)側(cè)，保證衡器不形成蹺蹺板，方能保證衡器正常。

即使上述條件滿足了，在實(shí)際計(jì)量時因被計(jì)量鋼卷的自身質(zhì)量糾偏、產(chǎn)品規(guī)格等原因（如圖4），均易使其中任何一臺衡器產(chǎn)生扭動，從而導(dǎo)致衡器抗靠、衡器拉桿、限位等水平施力，而且雙稱臺計(jì)量時存在的特有嚴(yán)重偏載現(xiàn)象，使衡器計(jì)量失真，最終導(dǎo)致衡器產(chǎn)生計(jì)量偏差。

圖4 雙秤臺衡器稱量不同規(guī)格的鋼卷示意圖（m）

3 現(xiàn)場調(diào)試及采取對策

綜合分析并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際計(jì)量鋼卷情況，需要重點(diǎn)解決好兩個問題：

1）兩衡器計(jì)量時的同心度。當(dāng)兩臺衡器同時稱量一重物時，兩衡器實(shí)際上因被計(jì)量鋼卷已將其連為一體，但兩衡器同心度不同，稱臺扭動導(dǎo)致傳感器、衡器拉桿水平受力，導(dǎo)致質(zhì)量產(chǎn)生偏差。

2）兩臺衡器基礎(chǔ)水平不同。經(jīng)后期了解，因土建松動，軋廠組織人員對土建基礎(chǔ)進(jìn)行過處理，兩臺衡器的基礎(chǔ)水平應(yīng)該出了問題，導(dǎo)致1 臺衡器出現(xiàn)蹺蹺板現(xiàn)象，從而發(fā)生不規(guī)律虧重現(xiàn)象。

問題原因分析明白了，但如何調(diào)整兩臺衡器同心度是當(dāng)務(wù)之急，因?yàn)楹馄魍亩戎皇且騐 字形的輔助裝置產(chǎn)生的抽象概念，實(shí)際無法測量；兩臺衡器的水平偏差靠水平儀的mm 級精度無法保證。

3.1 雙稱臺同心度調(diào)整

2 臺衡器臺面制造時大體一致，但拉桿、防磨損裝置安裝后會使偏差增大，故而第一步應(yīng)該使用水平直線儀對兩稱臺安裝位置進(jìn)行初步定位；第二步使用正常的標(biāo)定方法對單臺衡器進(jìn)行標(biāo)定，此時應(yīng)使2 臺衡器的拉桿限位徹底放松，不加預(yù)緊力；第三步因衡器最大稱量量程為40 t，寬度規(guī)格為2.2 m，選用產(chǎn)線上最重的鋼卷、寬度最寬的鋼卷38.1 t（寬度2.2 m），放置在稱臺上，然后檢查稱臺拉桿，將其全部放松，然后統(tǒng)一預(yù)加一定的預(yù)緊力（如200 kN·m），此時實(shí)際已找到稱量物體時兩衡器的同心，并將其固定；第四步將鋼卷撤除后，不動拉桿，重新調(diào)整兩臺衡器的傳感器垂直度。

3.2 雙稱臺水平度調(diào)整

完成上述四步后，放置標(biāo)準(zhǔn)物，進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)證，質(zhì)量偏低70 kg，證明兩臺衡器水平不一致，此時可通過：標(biāo)準(zhǔn)物放置的相對位置、測量八只傳感器輸出值，綜合判斷是那臺衡器水平基礎(chǔ)整體偏高,然后統(tǒng)一對水平面較低的衡器進(jìn)行統(tǒng)一墊高，直至儀表顯示值與標(biāo)準(zhǔn)物值一致。

經(jīng)過調(diào)整，使用標(biāo)準(zhǔn)物、建標(biāo)后的鋼卷進(jìn)行試驗(yàn)，1.5 m 規(guī)格（標(biāo)卷質(zhì)量25 170 kg）、1.8 m 規(guī)格（試驗(yàn)鋼卷，建標(biāo)質(zhì)量30 250 kg）、2 m 規(guī)格鋼卷（試驗(yàn)鋼卷，建標(biāo)質(zhì)量29 250 kg），衡器質(zhì)量偏差在±10 kg 或0 范圍內(nèi)，且重復(fù)性一致性非常好；1.2 m（試驗(yàn)鋼卷質(zhì)量19 310 kg）鋼卷偏差在-20 kg，符合衡器檢定規(guī)程要求。

3.3 其他措施的采取

在實(shí)際生產(chǎn)時不可能保證鋼卷放置位置絕對居中，相反在特殊情況下會產(chǎn)生嚴(yán)重偏離中心現(xiàn)象，這時衡器會處于嚴(yán)重偏載狀態(tài)工作。

同時，F(xiàn)21+F22?F23+F24，此時衡器2 處于一種嚴(yán)重不正常工作狀態(tài)，會導(dǎo)致衡器總質(zhì)量產(chǎn)生偏差。根據(jù)實(shí)際情況將防磨損支墊物縮短為450 mm，保證各種規(guī)格的鋼卷均能安全放置，方便操作工檢查，同時使所有鋼卷處于同一種偏載狀態(tài)下工作，重復(fù)性會非常好，如圖5。

圖5 將支墊物縮短后計(jì)量示意圖

雙秤臺求和衡器在實(shí)際生產(chǎn)時，2 臺衡器均是在嚴(yán)重的偏載情況下計(jì)量的，此時會導(dǎo)致衡器單側(cè)受力嚴(yán)重，從頂碗、傳感器、底板、基礎(chǔ)等部件（靠近坑道一側(cè)）相對另一側(cè)磨損要嚴(yán)重的多，此時為確保衡器在一定周期內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，統(tǒng)一將靠近坑道的4支傳感器基礎(chǔ)墊高0.1 mm，事實(shí)證明效果更好。

4 結(jié)果驗(yàn)證

經(jīng)過連續(xù)幾日使用標(biāo)準(zhǔn)吊鉤秤與下線衡器的計(jì)量數(shù)據(jù)比對，結(jié)果偏差均在±3d，符合檢定規(guī)程要求范圍，制定的調(diào)試策略與方法是正確的（見圖6）。

圖6 與標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量連續(xù)跟蹤數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

雙秤臺求和衡器通過目前方法調(diào)整近一月運(yùn)行非常穩(wěn)定。當(dāng)然雙稱臺衡器對兩獨(dú)立衡器計(jì)量狀態(tài)的保持要求較高，故而在生產(chǎn)現(xiàn)場極少使用。因生產(chǎn)、設(shè)備等多方面條件限制必須使用時，對生產(chǎn)操作也需提出相對較嚴(yán)格的管理規(guī)定，已要求軋廠對運(yùn)卷小車對中控制精度、運(yùn)行速度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并杜絕天車直接上稱計(jì)量，減少對衡器的沖擊，以期其平衡狀態(tài)的長久維持。當(dāng)然雙秤臺的計(jì)量平衡狀態(tài)非常容易打破，故而較短的檢定周期、每班的標(biāo)準(zhǔn)物比對就顯得非常必要，如此才能保證衡器的計(jì)量準(zhǔn)確。