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重力式自動配料衡器準確度評價方法研究

作者:張曉傳 金平瀏覽次數: 日期:2013年8月28日 16:29

摘要:

本文闡述了重力式自動配料衡器的配料準確度和裝料準確度的各種評價方法的研究,並得出比較科學的評價方法。

引言
   重力式自動配料衡器作為生產工藝過程計量設備,廣泛應用於飼料、化工、建材等行業。但是,重力式自動配料衡器的國家標準尚在製定當中,目前僅有的飼料和建材的行業的配料秤標準,則是根據相應的靜態衡器的標準製定的,標準中引用的條款則是OIML國際建議R76號《非自動衡器》的相關內容,嚴重地脫離了生產實際,滯後於配料秤行業的技術發展水平。
1.重力式自動配料衡器的概述
1.1重力式自動配料衡器的概念和特點
   重力式自動配料衡器是具有一個或多個稱重單元,按預先設定的配方,分別對配方中的物料進行稱量,並將各次秤量的總和作為一次裝料輸出的自動衡器的總稱。重力式自動配料衡器(簡稱“配料衡器”)一般俗稱配料秤。
   按稱重單元數量一般可分為單稱重單元重力式自動配料衡器(俗稱單頭配料秤)和多稱重單元重力式自動配料衡器(俗稱多頭配料秤)。
   特點:①需要由多個稱重過程實現配料;②配料中所使用的配方是人為預先設定的。
某些由人工稱重進行配料的場合,應該滿足OIML國際建議R76號《非自動衡器》的要求,這些不是重力式自動配料衡器的研究對象。
   重力式自動配料衡器的裝料由多個載荷組成,這些載荷是按照配方的要求預先設定的。這些特點剛好符合OIML國際建議R61號中“把散狀物料分成許多質量是預先規定的、實際上是恒定的、相互分離的載荷,並將載荷裝入容器的自動衡器”的定義。
   所以,重力式自動配料衡器滿足重力式自動裝料衡器的定義,屬於重力式自動裝料衡器的範疇。
   配料秤多用於生產工藝計量,但是在某些場合配料衡器也用於貿易結算。
1.2配料衡秤和組合衡秤
   配料衡秤和組合衡秤的裝料都由多個載荷組成,但是它們之間在技術特性上還是有很大區別的:
   ①雖然裝料都由多載荷組成,但是在一個生產工藝過程中,配料秤的載荷數和各載荷的重量是固定的;而選擇組合秤的載荷數和各載荷的重量,是根據組合精度最高的原則,由係統計算機計算決定的,每一次裝料各個載荷的重量值和載荷數都有可能變化。
   ②選擇組合秤隻關注裝料重量,而不關注各個載荷重量。而配料秤在關注裝料重量的同時,各個載荷的重量(配比)也是必須關注的重要指標。
2.準確度等級可能的評價方法
   如何更科學、更嚴謹、更貼近實際地評價配料秤的準確度,配料秤行業所共同麵臨的一個問題。
   有三種評價配料秤準確度的方法:第一種是隻給出配料準確度而不考慮裝料準確度;第二種是隻考慮裝料準確度而不考慮配料準確度;最後一種是用配料準確度和裝料準確度兩個指標評價配料秤。
   考慮到實際生產中對配料準確度和裝料準確度都有需要,所以應當采用最後一種評價方法。
2.1使用配料準確度和裝料準確度兩個概念來評價配料秤
   在使用配料準確度和裝料準確度兩個概念來評價配料秤的方法中,配料準確度表征配方中各組份的準確度,裝料準確度則表征配方總重量的準確度。
   在一個實際的配料秤中,如果配料準確度滿足要求,那麽裝料準確度一定能達到要求,反正之則不然。
   為了更完整的評價配料秤,應當考慮配料秤的“額定最小秤量”問題。額定最小秤量是能夠滿足配料準確度要求的最小分離載荷,配方中物料的組分重量,應該大於或等於額定最小秤量值。
2.2配料準確度的評價方法
   在討論配料精度的時候,對於單頭秤,首先要用R61號的檢定方法檢測配方中物料重量對應的各量程段的準確度等級;對於多頭秤,則首先要用R61號的檢定方法檢測各稱重單元與配方中物料重量相對應的量程段的準確度等級,然後對這些數據進行處理,以下是可能處理方法。
2.2.1組合評價法
   考慮到在確定的配料秤中,各稱重過程是各自獨立的,各個物料的準確度間基本沒有相互製約的因素。配料秤的配料準確度等級Xb可以表示為各稱重單元準確度等級的集合。即為:
Xb=(X1,X2,......,XN)
   其中:Xb為配料準確度,X1,X2......XN為配方中所有物料所對應的稱重單元相應量程段的計量準確度。
   對於單稱重單元配料衡器,N為配方中組份所對應的稱量段數;對於多稱重單元配料衡器,N為配方中組份所對應的稱重單元數。
   優點:可以給出配方中各組份的個性化準確度等級信息。
   在生產實際中,配方中各物料的要求精度完全可能不同,因此這樣評價是較貼近實際,也比較科學的。
   缺點:在這種缺點是準確度等級為一個準確度的集合,是一個由各稱重單元準確度組成的數組,而不是人們習慣的一個單一的準確度等級值。
2.2.2加權評價法
   若求得的各稱重單元的準確度為(X1,X2,......,XN),則自動配料秤的配料準確度用Xb表示為:
Xb=>:
其中:pi是加權係數,應不大於1>pi>0.4。
   優點:使用加權法可以得到一個單一的準確等級數據,符合人們的習慣。
   缺點:加權係數很難確定或者容易引起爭議;無法給出配料秤中配方準確度的個性化信息。
比如生產中的某些“小料”,要求的配料精度非常高,而配方中量大的主料,就可以降低要求。
2.2.3標準誤差法
   若求得的各稱重單元的準確度為(X1,X2,......,XN),則自動配料秤的配料準確度用Xb表示為:
其中:Xb為配料準確度,X1,X2......XN為配方中所有物料所對應的稱重單元相應量程段的計量準確度。
   對於單稱重單元配料衡器,N為配方中組份所對應的稱量段數;對於多稱重單元配料衡器,N為配方中組份所對應的稱重單元數。
   優點:使用加權法可以得到一個單一的準確等級數據,符合人們的習慣。
   缺點:無法給出配料秤中配方準確度的個性化信息。
2.2.4最大值法
   用求得(X1,X2,......,XN),考慮到國際建議R61號處理計量偏差和設定偏差時,均使用最大值的處理方法,因此配料準確度表示為:
Xb=MAX(X1,X2,......,XN)
   優點:使用加權法可以得到一個單一的準確等級數據,符合人們的習慣。在R61號中,確定設定偏差和計量偏差就是采用的這個方法,符合R61號的精神。
   缺點:無法給出配料秤中配方準確度的個性化信息。結論比較粗放。
   綜合以上方法,組合評價法更科學,更貼近生產實際,所以在建議在生產中采用采用。
2.3裝料準確度的評價方法
2.3.1用總載荷準確度評價
   將配方中的多載荷統一看成一次完整的裝料,用國際建議R61評價該裝料的準確度。這在國際建議R61 號中已經有完整的表述。
2.3.2用各稱重單元的準確度評價裝料準確度
   類似於配料準確度,將各個稱重單元的準確度等級,按照加權法、標準公差法或最大值法進行處理,將經過處理後的結果作為配料秤的裝料精度。
   上述兩種評價裝料準確度等級的方法中。第二種方法數據處理繁雜,同時也沒有理論根據和實際的先例,而第一種方法完全符合國際建議R61號的精神原則。
3.結束語
   科學地評價重力式自動配料衡器的準確度等級,是一項繁雜的係統工程,同時又沒有國內外的經驗可以借鑒。sunbet申博在研究文中提出的關於配料秤的配料和裝料準確度評價方法時進行了大量實際試驗和參考了以前工程應用案例並聽取了沈立人、陳日興兩位專家的意見,充分論證和說明了在目前國家行業標準尚為製定的情況下,用文中2.2.1關於配料準確度和2.3.1關於裝料準確度的來評價自動配料衡器,不失為一個科學的可行的方法。
參考文獻:
[1]《Automatic gravimetric filling instruments》OIML R 61-1 Edition 2004 (E)
[2]《重力式自動裝料衡器》中華人民共和國輕工行業標準 QB/T 2501—2000
[3]《重力式自動裝料衡器(定量自動衡器)》檢定規程 JJG 564-2002—2000

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