海上称重系统自动化检测装置*

/ 舟山市质量技术监督检测研究院

0 引言

近年来我国制定蓝色工程计划，围绕开发海洋资源，发展海洋产业群，走海洋经济强国路线，跨海大桥、人工岛、钻井平台等大型建筑纷纷立于海面。混凝土作为海洋建筑工程中的一种重要黏合剂，因工程需求的差异需要现场将各种原料按比例混合，搅拌均匀才能投入使用，因而称重配料是混凝土生产过程中至关重要的环节[1-2]。混凝土要保证其硬化后达到设计强度，各种搅拌物必须计量准确，混凝土配料秤的准确性决定了混凝土的品质。因此作为称重装置的配料秤的计量准确性是影响混凝土质量的首要因素之一[3-5]。为保证工程质量，避免浪费，节约成本，对混凝土配料秤进行检定和校准显得日益重要[6]。

对于配料秤的检定[7-8]，传统方法都是采用人工搬运加载砝码的方式。该方法不仅检定工作量大、工作强度高，而且运输砝码成本高、耗时长、安全性差。而运用在海上的混凝土配料秤还因为受海浪、风向等因素的影响，称重系统具有与陆地上不一样的计量特性，传统的砝码检测方法不适用于海上作业的混凝土搅拌船配料秤，所以开展海上混凝土配料秤自动检测技术的研究很有必要。海上混凝土配料秤自动检测技术的研究及装置的研制不仅提高了混凝土配料秤的计量准确度，为生产的安全性及工程的建设质量提供技术保障，而且有利于树立良好的计量形象，提升计量信誉。

1 海上称重系统自动化检测装置

本文基于反作用力技术研制海上称重系统自动化检测装置，通过计算机控制液压施力装置将对支撑架杆的力反作用于称量系统，将称量系统和检测装置固定在一起，保证作用力在同一直线上，消除风浪对称量系统造成的影响。

1.1 海上称重系统检测装置

海上称重系统自动化检测装置主要由载荷自动加载设备、高精度标准测力计、配套支撑架和系统软件组成，如图1。本装置通过载荷自动加载设备对刚性支架施加载荷，经过反作用于称量系统和标准测力计获得检定结果。

图1 海上称重系统自动化检测装置

检测装置与称量系统的连接与架设分别采用磁铁、螺杆、螺丝三种不同的紧固方式，并进行分析比较，最后选择以螺丝为主、磁铁为辅的方式。

1.2 海上称重系统自动化控制装置

海上称重系统自动化控制装置主要由运行模块、通信模块、数据接收与控制模块、数据处理模块组成。通过载荷自动加载设备对称量系统和标准测力计施加载荷，再通过通信模块将检测数据传输至数据接收/控制模块，并在该模块上实现数据分析处理、数据显示等功能。通过计算机指令，实现全自动控制加载、数据显示、分析处理、自动存储等功能，以实现对称重系统的实时高效准确检测。

2 实验结果的验证

分别在陆地与海上对海上称重系统自动化检测装置进行试验验证（现场试验如图2所示），并与传统砝码检测技术比较，根据比对实验公式验证海上称重系统自动化检测装置的可行性。比对实验公式为：

式中：x1、x2—— 分别为传统砝码和本装置的测量结果的相对示值误差；

U1、U2—— 分别为相对应装置检测结果的相对测量不确定度

图2 海上称重系统自动化检测装置现场试验

在陆地上，利用海上称重系统自动检测装置对混凝土搅拌船进行靠岸退潮检测，并与传统砝码称重进行比对，试验结果如表1所示，比对结果如图3所示。在陆地上，在0～60 kN测量范围内，符合要求。试验表明在陆地上，海上称重自动检测装置能满足对配料秤的检测要求。

表1 陆地上对海上称重系统自动化检测装置的验证

图3 在陆地上，海上称重检测与传统砝码称重比对结果

在海上（4级风浪作业情况下），对海上称重系统自动检测装置进行验证，并与传统砝码称重进行比对，试验结果如表2所示，比对结果如图4所示。结果表明：在海上，在0～60 kN测量范围内，海上称重系统自动检测装置与砝码称重的比对误差最大值为0.1%，表明海上称重系统的研制能有效消除风浪对称量系统造成的影响。经验证，海上称重系统自动检测装置的准确度为0.3%，适用于海上混凝土配料秤的自动检测。

图4 在海上，海上称重检测与传统砝码称重比对结果

3 结语

该装置已成功应用于海上混凝土配料秤的自动检测，与传统的砝码检测技术比较，其准确度、重复性、稳定性良好，试验结果表明该系统实验数据准确性与常规砝码标定接近，试验方法可行。此外，海上混凝土配料秤自动检测技术也适用于其他称重系统，具有广泛适用性。该装置的成功应用，不仅克服了现有检测方法的弊端，为海上称重系统提供技术保障，而且实现“江海联运”国际油品贸易交接的高效和准确，为国际战略物资贸易交接提供公正、准确、可靠的第三方计量检测数据，推动海上生产、贸易的研究和发展，具有巨大的经济效益和社会效益。