降低企業(yè)地磅稱重誤差的措施

本文敘述了本公司主產(chǎn)品秤和地磅稱重誤差所帶來的累計價值、為降低稱重誤差所采取的硬件措施和軟件措施及理論依據(jù)。

1引言

云南馳宏鋅鍺股份有限公司是大型鉛鋅冶煉企業(yè),每年進入公司的鉛鋅精礦40多萬噸,價值20多億元;還有大量的燃料及輔料10多萬噸,價值1億多元;每年產(chǎn)出電鉛和電鋅20多萬噸,價值30多億元;硫酸26萬多噸,價值3千多萬元。鉛鋅精礦、燃輔料、電鉛、電鋅及硫酸都是以其重量作為貿(mào)易結(jié)算依據(jù)。每年近百萬噸的物料都是靠秤一秤一秤稱出來的,每一秤的誤差如果按國家檢定規(guī)程的最大允許誤差算,每年的累計損失價值為1千多萬元。為了維護公司的利益和信譽,我們采取了一系列管理和技術(shù)措施來降低秤的稱重誤差,取得了較好的效果。

2.秤的誤差價值分析

2.1主產(chǎn)品秤

我們用于主產(chǎn)品稱重的秤為最大秤量2t的緩沖式電子平臺秤,準(zhǔn)確度等級為Ⅲ級,使用中的最大允許誤差為±2kg。每年電鋅產(chǎn)量10萬多噸、電鉛產(chǎn)量近10萬噸,合計20萬噸,每噸年平均價格1.5萬元,即15元/kg。2種金屬都是將小錠產(chǎn)品堆碼打捆后進行稱重,重量以捆計,每捆重量1t(±100kg),也就是說每年要稱20萬秤。如果每秤有2kg的誤差,每年的誤差量相當(dāng)于400t的金屬量,價值600萬元。由此可看出,每秤.只要有 0.1kg 的誤差，每年誤差的累計價值也是 30 萬元，所以非常有必要降低主產(chǎn)品秤的稱重誤差。

2.2  地磅每年進出公司的 80 萬噸大宗物料都是通過地磅進行稱重，一般每車?yán)?/span> 25t～30t，要稱 3萬秤左右。我們使用的是梅特勒—托利多公司制造的最大秤量 80t 的數(shù)字式稱重傳感器地磅，準(zhǔn)確度等級為Ⅲ級，使用中的最大允許誤差為±60kg。按最大誤差算，3 萬秤的誤差量相當(dāng)于1800t 物料量，平均按 3000 元 / 噸算，價值為 540萬元。由此可看出，每車只要有 10kg 的誤差，每年誤差的價值也就是 90 萬元，所以降低地磅的稱重誤差是勢在必行的。

3  小誤差稱重的措施

3.1  主產(chǎn)品秤

3.1.1為了及時了解秤的誤差及變化情況，我們?yōu)槊總€主產(chǎn)品稱重點配備了每個質(zhì)量為 1t 的砝碼 2 個 （精度等級：M1 級），要求檢斤人員每天稱重之前和稱重結(jié)束后都必須用 2 個大砝碼對秤進行檢驗 （要求被寫入主產(chǎn)品秤使用操作規(guī)程）。稱重前檢驗時，只有秤顯示無誤差 （<0.5kg） 方可使用，有誤差必須停用并通報衡器檢定人員處理；稱重結(jié)束后檢驗時，秤顯示無誤差或有±1kg 誤差，此批或當(dāng)天稱重結(jié)果有效。否則結(jié)果無效，要通報衡器檢定人員處理并重新稱重。為了不影響主產(chǎn)品的稱重，我們在每個稱重點 （共計 3 個）配備了 2 臺秤 （一備一用）。每秤稱 1t 的重量而用2t 砝碼檢驗可以基本保證秤在 1t 秤量點的誤差低于 0.5kg。

3.1.2  要求衡器檢定人員安裝秤時嚴(yán)格控制秤體的限位間隙不大于 1mm，保證秤體晃動靈活而又不晃動過大或抵死 （這樣，當(dāng)秤體受到水平?jīng)_擊力時，稱重傳感器連接件能很好復(fù)位，可降低秤重復(fù)性誤差、提高秤的穩(wěn)定性）；空秤時 4 只稱重傳感器受力要基本一致 （用數(shù)字式萬用表測量每只稱重傳感器的輸出毫伏值確定），即無稱重傳感器受力太小 （懸空） 或受力太大 （保證稱重時，稱重傳感器受力均衡，避免某一稱重傳感器受力過大或過小帶來較大的超量程誤差）。

3.1.3  每個月對秤檢定、校準(zhǔn)一次 （國家檢定規(guī)程規(guī)定的檢定周期一般為一年）。檢定、校準(zhǔn)秤時，有以下要求：

3.1.3.14角之差 （最大值－最小值） 控制在0.5 kg 以內(nèi) （國家檢定規(guī)程的允許誤差±1 kg，即最大值－最小值可為 2 kg），避免稱重時，重物放偏后帶來較大的偏載誤差。

3.1.3.2線性誤差和重復(fù)性誤差控制在 0.5 kg以內(nèi)。

3.1.3.3當(dāng)重復(fù)性誤差大于 0.5 kg 時，要對秤體進行檢查維護，檢查是否有限位螺栓、傳感器緊固螺栓、預(yù)緊螺栓及接線盒里接線端子的壓緊螺釘松動的問題；對傳感器連接件之間以及與傳感器和秤框底面接合部位進行潤滑維護、連接件球面磨損明顯的要及時更換。

3.1.3.4對主產(chǎn)品秤使用人員進行培訓(xùn)，使其了解秤的原理、性能，掌握使用維護操作規(guī)程，每天稱重前對秤進行點檢，做好點檢和檢驗記錄。

3.2地磅

3.2.1為了避免地磅長期的大誤差稱重及時了解地磅誤差的情況和變化趨勢，采用每周用同一臺重量在 50t 左右的載荷汽車在 3臺地磅 （共計使用 3 臺，一備兩用） 進行稱重偏差比對 （要求被寫入電子汽車衡使用操作規(guī)程）。

3.2.1.1  3 臺地磅的稱重數(shù)據(jù) （顯示值） 之差 （最大值－最小值） 為零 （概率很?。┗?/span> 20kg （概率較大） 時，我們認為 3 臺電子汽車衡處于小誤差稱重狀態(tài) （誤差小于 20kg），3 臺地磅可繼續(xù)使用。

3.2.1.2  3 臺地磅的稱重數(shù)據(jù)之差為40kg，我們認為 3 臺地磅中的某一臺可能有較大誤差 （40kg），需要關(guān)注，3 臺地磅可繼續(xù)使用。

3.2.1.3  3 臺地磅的稱重數(shù)據(jù)之差為60kg 及以上時，我們認為 3 臺地磅的某一臺可能有大誤差 （大于 60kg），這一臺就是稱重數(shù)據(jù)偏離其他兩臺稱重數(shù)據(jù)較大的一臺的概率較大，同時根據(jù)上一次或上幾次的比對情況進行分析，可基本判定是那一臺的誤差較大，檢查其無機械和電氣問題后對其檢定和校準(zhǔn)，而其它兩臺稱重數(shù)據(jù)接近的、同時出現(xiàn)大誤差的概率小 （2 個同時出現(xiàn)的事件是積概率事件，可能性較?。衫^續(xù)使用。

3.2.1.4 3 臺地磅的稱重數(shù)據(jù)之差連續(xù) 2 次以上或多次比對出現(xiàn)為 40kg 時且都是同一臺偏離其他 2 臺秤 （稱重數(shù)據(jù)相同） 較大或較小，則認為此臺秤的誤差較大，檢查其無機械和電氣問題后對其檢定、校準(zhǔn)，而其它兩臺秤可繼續(xù)使用。

通過對 1 臺地磅的檢定可知其他 2 臺電子汽車衡使用誤差的基本情況，視情況看是否有必要對其他 2 臺進行校準(zhǔn) （因為是小概率事件，未發(fā)生過）。

要求衡器檢定人員調(diào)試地磅時嚴(yán)格控制秤體的限位間隙在 1mm～3mm （氣溫較低時 3mm，氣溫較高時 1mm。原則是氣溫高時，限位螺栓不能頂?shù)较尬粨醢澹粴鉁氐蜁r間隙不大

3mm。根據(jù)經(jīng)驗本地區(qū)氣溫最高 （接近 30℃）時和氣溫最低 （接近 0℃） 時秤體 （長 15m） 的熱脹冷縮在 0mm～4mm。所以，根據(jù)季節(jié)變化要經(jīng)常觀察和調(diào)整限位間隙，這樣稱重時，汽車使秤體產(chǎn)生的晃動能較快停止和稱重傳感器能很好復(fù)位，可降低秤的重復(fù)性誤差、提高秤的穩(wěn)定性。

所有稱重傳感器 （6 只～8 只） 要受力基本一致 （空秤時，在儀表里查看傳感器輸出可知，注意：中間的傳感器輸出要大于兩端的傳感器輸出 2 倍左右），即無稱重傳感器懸空或受力太

小。保證稱重時，稱重傳感器受力均衡，避免某一稱重傳感器受力過大或過小帶來較大的超量程誤差。

每半年對地磅檢定、校準(zhǔn)一次（國家檢定規(guī)程規(guī)定的檢定周期一般為一年），注意避開有四級以上風(fēng)力的季節(jié)或時段檢定、校準(zhǔn)。

檢定、校準(zhǔn)地磅時，偏載誤差控制在±10kg之間 （國家檢定規(guī)程的最大允許誤差為±20kg），避免稱重時帶來較大的偏載誤差。線性誤差控制在 10kg （最大秤量時） 以內(nèi)且檢定、校準(zhǔn)到最大秤量。

3.2.5 對地磅使用人員進行培訓(xùn)，使其了解地磅的原理、性能，掌握使用維護操作規(guī)程。每天稱重前對地磅進行點檢，做好點檢和稱重偏差比對記錄。

4 硬件投入

主產(chǎn)品稱重

6 最大秤量 2t 緩沖式電子平臺秤，價值 30 多萬

元。秤體為雙層結(jié)構(gòu)，剛度好，秤臺面受沖擊后不易變形、經(jīng)久耐用，雖然原廠家結(jié)構(gòu)設(shè)計上有一些問題，但經(jīng)我們技術(shù)改造達到了理想的要求，稱重傳器容量較大 （2t），耐沖擊，穩(wěn)定性較好；儀表為金鳥儀表，廠家已推出多年，屬成熟機型。

因此，秤的整體性能穩(wěn)定、可靠。

6 個精度等級為 M1 級的大砝碼 （每個1t），價值 3.6 萬元。主產(chǎn)品稱重點都有行車，有了行車配合及使用大砝碼使秤的檢定、校準(zhǔn)及檢驗非常方便快捷和容易。

配備電腦及打印機，實現(xiàn)稱重數(shù)據(jù)的微機處理及打印，避免了人為差錯。

大宗物料稱重

3 臺最大秤量 80t 數(shù)字式稱重傳感器地磅，儀

表為 T800，價值 100 多萬元。由于是數(shù)字式稱重傳感器，所以秤偏載誤差采用軟件校準(zhǔn)，方便、

快捷、準(zhǔn)確。因此，秤的整體性能穩(wěn)定、可靠。

80 個精度等級為 M1 級的大砝碼 （每個1t），價值 48 萬元。有叉車配合及使用大砝碼使地磅的檢定、校準(zhǔn)及檢驗非常方便快捷和容易。

配備電腦及打印機，實現(xiàn)稱重數(shù)據(jù)的微機處理及打印，避免了人為差錯。

建立 F2 級噸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

配備最大秤量 1t 的大質(zhì)量比較儀 1 臺，價值 12 萬元。

配備 2 個質(zhì)量 500kg 的 F2 級砝碼，價

4 萬元。

5 小誤差稱重的不確定度評定

主產(chǎn)品秤

用大砝碼檢驗秤的顯示無誤差，其準(zhǔn)

確度為±0.5kg，屬于正態(tài)分布，k=3，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u1= 0.53 =0.167kg

儀表 4 舍 5 入誤差，其準(zhǔn)確度為 0.5kg，

屬于均勻分布，k=姨3 ，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u2= 0.5 =0.287kg

姨3

2 個大砝碼引入的不確定度，一個大砝

的最大允許誤差為 ±0.05kg， 屬于正態(tài)分布，k=3，2 個大砝碼質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u3= 姨0.052+0.052   =0.041kg

姨3

零點跟蹤誤差和分辨力誤差引人的不確定度可忽略不計。

所以，合成不確定度為：

u=姨u12+u22+u32  =姨0.1672+0.2872+0.0412

=0.035(kg)

取 P=95%，k=2，擴展不確定度為：

U95=ku=2×0.335=0.670(kg)

地磅

檢定、校準(zhǔn)時控制線性誤差小于 10kg，短期內(nèi)使用中的線性誤差小于 20kg，其準(zhǔn)確度為20kg，屬于正態(tài)分布，k=3，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u1= 203 =6.667(kg)

儀表 4 舍 5 入誤差，其準(zhǔn)確度為 10kg，

屬于均勻分布，k=姨3 ，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

U2=  10 =5.774(kg)

姨3

大砝碼引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。每個大砝碼的最大允許誤差為±0.05kg，因檢定地磅時要用 80 個大砝碼，正負誤差相互抵消，大砝碼引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度基本為 0kg，可忽略不計。

零點跟蹤誤差和分辨力誤差引入的不確定度可忽略不計。

所以，合成不確定度為：

u=姨u12+u22  =姨6.6672+5.7742  =8.820(kg)

取 P=95%，k=2，擴展不確定度為：

U95=ku=2×8.820=17.64(kg)

汽車在 3 臺地磅上進行稱重偏差比對，電子汽車衡保持小誤差 （小于 20kg） 稱重的概率分

析。

5.2.5.1 當(dāng) 3 臺地磅的稱重偏差比對為 20kg 時，3 臺電子汽車衡的誤差都應(yīng)該小于 20kg。除非 3 臺地磅的誤差都同時為正誤差或負誤差才有可能大于 20kg，從概率論來說應(yīng)為 50%

×50%×50%=12.5%，即 3 臺地磅的誤差小于 20kg 的概率為 87.5%。

5.2.5.2 當(dāng) 3 臺的稱重偏差比對為 40kg 時，不能通過一次比對確定有某一臺電子汽車衡有較大誤差，要考慮到誤差有正或負的問題、載荷汽車不是標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量、儀表有 4 舍 5 入功能。

例如：一臺電子汽車衡的誤差在 -16kg，另一臺電子汽車衡的誤差在 +5kg，如果此時載荷汽車的重量為 50.005t，則一臺電子汽車衡的稱重數(shù)據(jù)為 49.080t， 而另一臺電子汽車衡的稱重數(shù)據(jù)為50.020t，相差 40kg。

所以，連續(xù)幾次出現(xiàn)比對偏差為 40kg，但不是同一臺電子汽車衡時或偶爾出現(xiàn)比對偏差為40kg，3 臺電子汽車衡的誤差小于 20kg 的概率應(yīng)該大于 80%。

5.2.5.3 當(dāng) 3 臺地磅的比對偏差為 60kg 或大于 60kg 時，可以肯定有一臺地磅有較大誤差 （40kg） 或大誤差 （大于 60kg）。

6 實際情況

主產(chǎn)品秤

通過這樣的控制，從 8 年來主產(chǎn)品秤的周期檢定情況看 （每月一次），其誤差絕對值幾乎都小于 0.5kg （概率大于 90%），很少有檢定誤差絕對值大于 0.5kg 的情況，從未發(fā)生過檢定誤差絕對值大于 1kg 的情況。理論計算的擴展不確定度為 0.680kg 包含了稱重儀表 4 舍 5 入誤差及大砝碼誤差的不確定度，應(yīng)為單次稱重結(jié)果的不確定度，而我們的產(chǎn)品都是成批銷售的，一批為幾十噸或幾百噸，作為一批的單捆重量平均值的擴展不確定度應(yīng)

為 2 姨u12+u22 =2 姨0.1672+0.0412 =0.344 （kg） （因 4 舍 5 入誤差平均值趨于零，u2 可忽略不計）。所

以，無論是從理論計算的主產(chǎn)品稱重結(jié)果不確定度看，還是多年以來主產(chǎn)品秤的周期檢定情況看，我們主產(chǎn)品每捆 （每秤） 的平均稱重誤差小于0.5kg，其概率應(yīng)接近 100%。

電子汽車衡

通過這樣的控制，從 8 年的周期檢定 （每半年一次，共計 48 臺次） 情況看，我們的電子汽車衡的檢定誤差在 10kg～30kg （絕對值），一般低于 20kg，沒有大于 40kg 的情況。從理論計算的不確定度和實際周期檢定結(jié)果可以看出，我們保持電子汽車衡的小誤差（低于 20kg） 稱重目標(biāo)基本達到。

7 結(jié)束語

為降低稱重誤差，我們在硬件上投入了近 200 萬元。雖然投入較大，但與秤的最大允許誤差在我公司每年所產(chǎn)生的累計價值 （1 千多萬元） 相比是微乎其微。投入是一次性的，而產(chǎn)生的效益是

長遠的。這些年來，我們的產(chǎn)品秤和汽車衡所稱重的數(shù)據(jù)很少與客戶產(chǎn)生爭議，由于我們不懈的努力，極大地維護了公司的利益和信譽，產(chǎn)生了很好的社會效益。