搅拌设备沥青电子秤结构形式及标定方法研究

以沥青计量系统的沥青秤为研究对象，对比分析了增量秤和减量秤的工作原理和加热方 式，建立了减量秤浮力系数的计算公式，提出了增量秤和减量秤的标定方法及其标定过程中的注意 事项，并结合某一级公路进行了试验验证。结果表明：经过标定的沥青秤可以提高沥青计量系统的 准确性，可以保证沥青混合料的质量符合设计要求。

0.引言

间歇式沥青混合料搅拌设备中物料的计量方式 主要为称重式计量。称重式计量的工作原理是：用 电子传感器测量计量桶内物料的质量并转换成模拟 信号，进而转化为数字信号输出到显示屏上。计量 秤包括骨料秤、沥青秤、粉料秤，本文主要对沥青秤 进行研究。在沥青混合料生产过程中，沥青含量是 关键的控制技术指标之一，沥青含量的多少直接影 响沥青路面的质量。沥青含量偏多时，路面容易 产生车辙、拥包、乏油等病害；沥青含量偏少时，路面 容易发生网裂、松散等病害。因此，准确计量沥青含 量是生产符合设计要求的沥青混合料的关键环节之 一。交通行业标准《强制间歇式沥青混合料搅拌 设备》（JT/T 270—2002)规定：静态沥青配料计量 准确度指标为± 0. 25 %，动态沥青配料计量准确度 指标为±2%。许多学者、从业人员对提高沥青秤计 量准确度和降低配料误差作了大量研究。李玉平对 称量电路进行了改造，提高了沥青秤的称量精度和 稳定性;刘武斌等认为采用二次称量方式可有效 减少沥青的飞料，从而减小配料误差;余建辉认 为沥青供料阀门设计为大小阀或者采用两节气缸实现二次关门，可减少沥青冲量带来的误差；刘洪 海等认为采用负反馈的方法对落料误差进行修正， 可将配料误差控制在允许范围内。由于缺乏理 论依据和指导方法，在工程实践中，从业人员很少在 搅拌设备工作前对称量系统进行检验和校核。针对 沥青秤结构的多样化，本文从不同结构的沥青秤及 其标定时应采取的相应方法进行分析，以提高沥青 称量系统的准确性。

1.沥青枰结构分析与比较

根据沥青秤的结构和工作原理的不同，可将其 分为增量秤和减量秤。增量秤结构和实物见图1、 2，其工作原理为：当搅拌设备配料时，若拌和一锅混 合料需要的沥青质量为P，增量秤则称量同等质量 的沥青，然后通过出油管从计量桶底部抽走全部沥 青。增量秤的出油管位于计量桶下方，因而不受浮 力的影响。减量秤的结构和实物见图3、4，其工作 原理为：当搅拌设备配料时，若拌和一锅混合料需要 的沥青质量为P，通过进油管向计量桶加入质量为 Q的沥青（Q>P)，吸油管通过泵从计量桶内抽沥 青，直到计量桶中剩余沥青的质量为L(L = Q — _P) 时，泵停止工作。由于减量秤的吸油管和导热油管 都浸入计量桶的沥青中，沥青对管道又有一定的浮 力作用，导致实际质量与控制室表显质量不一致，需 考虑浮力修正系数。

如图3所示，当沥青计量系统采用减量秤配料 时，沥青液面始终高于a位置，即始终保持吸油管管 口沉浸在沥青中，吸油管和导热油管受到计量桶内 沥青的浮力作用，将产生反作用力到减量秤的传感 器上，从而影响称量的准确度。沥青初始高度在c 位置时，沥青质量为M。，浮力为/。；沥青称量终了高度处于b位置时，沥青质量为Mb，浮力为/b;定 义浮力系数7为被抽走沥青的实际质量与其表显质 量之比

2. 2减量秤标定方法

在沥青秤上均匀放置3个20 kg砝码作为 称底（代替没过吸油管管口的沥青质量），清零。

在沥青秤上均匀放置质量为D的（不小于 沥青秤量程的80%)砝码，由于减量秤自身结构因 素，在工作时存在浮力系数a(a<1)，将质量D乘以 a得到B，将B输入标定界面，即在该状态下表显质 量等于沥青的实际质量。

从沥青秤上取下质量为D/2的砝码，从操 作界面上读取沥青秤示数，沥青秤实际称重为D/2 乘以a得到的数值，计算相对误差8;再取下全部砝 码，观察零点。

在操作界面上对秤清零后加上质量为D/2的 砝码，得到沥青秤显示值和实际值，计算相对误差8。

再加上质量为D/2的砝码，读取终值并计 算相对误差8。

若|?|<0. 25%，表明沥青秤满足规范要求，否 则应对设备进行检查并重新标定。为了减小偶然误 差，整个检验过程需重复多次，按式（10 )取均值。

为了保证标定的准确性，应当注意如下事项：在 进行清零工作前，应检查沥青秤软连接是否恰当，周 围有无异物干扰；对于减量秤（新样机除外）在清零前 应检查计量桶里是否含有残余沥青，由于残余沥青会 使计量桶与导热油管粘连在一起，必须将其排出使导 热油管和计量桶完全分离，或者加热残余沥青使计量 桶与导热油管处于自由状态；在计量桶上放置砝码 时，动作要轻缓，摆放均匀，尽可能对称放置；标定时注意环境因素的干扰，在风速很小、计量秤显示数值 稳定时方可标定；多次检验误差较大，可能存在传感 器损坏、安装不当、线路连接不当等问题，应要求技术 人员及时检查，排除故障后重新标定。

3.试验验证

结合工程实践，对某一级公路其中一标段的 4000型沥青混合料搅拌设备进行标定，该搅拌设备 的沥青称量系统为减量秤，浮力系数y为0. 945 5， 采用四级标准砝码标定，试验数据见表1。

对搅拌设备的沥青秤完成标定后，得出|5|< 0. 25%，可以确认沥青称量系统计量误差符合规范 要求。在摊铺200 m试验路段时，工作人员进行现 场取样，测试油石比符合设计要求。

4.结语

从工作原理和加热方式2方面对比分析了增量 秤和减量秤2种沥青秤，进而引入了减量秤的浮力 系数。浮力系数仅与计量桶的底面积和浸入沥青中 的管道截面积有关，与沥青的黏度、温度和密度等特 性无关。当沥青计量桶和管道为规则的等截面时， 浮力系数为定值。在管道面积不变的情况下，沥青 拌和站设计人员可适当增大计量桶的底面积，使浮 力系数减小，降低浮力对减量秤计量准确度的影响。 针对不同的沥青秤，提出了相应的标定方法及标定 过程中的注意事项。