降低企业地磅称重误差的措施

本文叙述了本公司主产品秤和地磅称重误差所带来的累计价值、为降低称重误差所采取的硬件措施和软件措施及理论依据。

1引言

云南驰宏锌锗股份有限公司是大型铅锌冶炼企业,每年进入公司的铅锌精矿40多万吨,价值20多亿元;还有大量的燃料及辅料10多万吨,价值1亿多元;每年产出电铅和电锌20多万吨,价值30多亿元;硫酸26万多吨,价值3千多万元。铅锌精矿、燃辅料、电铅、电锌及硫酸都是以其重量作为贸易结算依据。每年近百万吨的物料都是靠秤一秤一秤称出来的,每一秤的误差如果按国家检定规程的最大允许误差算,每年的累计损失价值为1千多万元。为了维护公司的利益和信誉,我们采取了一系列管理和技术措施来降低秤的称重误差,取得了较好的效果。

2.秤的误差价值分析

2.1主产品秤

我们用于主产品称重的秤为最大秤量2t的缓冲式电子平台秤,准确度等级为Ⅲ级,使用中的最大允许误差为±2kg。每年电锌产量10万多吨、电铅产量近10万吨,合计20万吨,每吨年平均价格1.5万元,即15元/kg。2种金属都是将小锭产品堆码打捆后进行称重,重量以捆计,每捆重量1t(±100kg),也就是说每年要称20万秤。如果每秤有2kg的误差,每年的误差量相当于400t的金属量,价值600万元。由此可看出,每秤.只要有 0.1kg 的误差，每年误差的累计价值也是 30 万元，所以非常有必要降低主产品秤的称重误差。

2.2  地磅每年进出公司的 80 万吨大宗物料都是通过地磅进行称重，一般每车拉 25t～30t，要称 3万秤左右。我们使用的是梅特勒—托利多公司制造的最大秤量 80t 的数字式称重传感器地磅，准确度等级为Ⅲ级，使用中的最大允许误差为±60kg。按最大误差算，3 万秤的误差量相当于1800t 物料量，平均按 3000 元 / 吨算，价值为 540万元。由此可看出，每车只要有 10kg 的误差，每年误差的价值也就是 90 万元，所以降低地磅的称重误差是势在必行的。

3  小误差称重的措施

3.1  主产品秤

3.1.1为了及时了解秤的误差及变化情况，我们为每个主产品称重点配备了每个质量为 1t 的砝码 2 个 （精度等级：M1 级），要求检斤人员每天称重之前和称重结束后都必须用 2 个大砝码对秤进行检验 （要求被写入主产品秤使用操作规程）。称重前检验时，只有秤显示无误差 （<0.5kg） 方可使用，有误差必须停用并通报衡器检定人员处理；称重结束后检验时，秤显示无误差或有±1kg 误差，此批或当天称重结果有效。否则结果无效，要通报衡器检定人员处理并重新称重。为了不影响主产品的称重，我们在每个称重点 （共计 3 个）配备了 2 台秤 （一备一用）。每秤称 1t 的重量而用2t 砝码检验可以基本保证秤在 1t 秤量点的误差低于 0.5kg。

3.1.2  要求衡器检定人员安装秤时严格控制秤体的限位间隙不大于 1mm，保证秤体晃动灵活而又不晃动过大或抵死 （这样，当秤体受到水平冲击力时，称重传感器连接件能很好复位，可降低秤重复性误差、提高秤的稳定性）；空秤时 4 只称重传感器受力要基本一致 （用数字式万用表测量每只称重传感器的输出毫伏值确定），即无称重传感器受力太小 （悬空） 或受力太大 （保证称重时，称重传感器受力均衡，避免某一称重传感器受力过大或过小带来较大的超量程误差）。

3.1.3  每个月对秤检定、校准一次 （国家检定规程规定的检定周期一般为一年）。检定、校准秤时，有以下要求：

3.1.3.14角之差 （最大值－最小值） 控制在0.5 kg 以内 （国家检定规程的允许误差±1 kg，即最大值－最小值可为 2 kg），避免称重时，重物放偏后带来较大的偏载误差。

3.1.3.2线性误差和重复性误差控制在 0.5 kg以内。

3.1.3.3当重复性误差大于 0.5 kg 时，要对秤体进行检查维护，检查是否有限位螺栓、传感器紧固螺栓、预紧螺栓及接线盒里接线端子的压紧螺钉松动的问题；对传感器连接件之间以及与传感器和秤框底面接合部位进行润滑维护、连接件球面磨损明显的要及时更换。

3.1.3.4对主产品秤使用人员进行培训，使其了解秤的原理、性能，掌握使用维护操作规程，每天称重前对秤进行点检，做好点检和检验记录。

3.2地磅

3.2.1为了避免地磅长期的大误差称重及时了解地磅误差的情况和变化趋势，采用每周用同一台重量在 50t 左右的载荷汽车在 3台地磅 （共计使用 3 台，一备两用） 进行称重偏差比对 （要求被写入电子汽车衡使用操作规程）。

3.2.1.1  3 台地磅的称重数据 （显示值） 之差 （最大值－最小值） 为零 （概率很小）或 20kg （概率较大） 时，我们认为 3 台电子汽车衡处于小误差称重状态 （误差小于 20kg），3 台地磅可继续使用。

3.2.1.2  3 台地磅的称重数据之差为40kg，我们认为 3 台地磅中的某一台可能有较大误差 （40kg），需要关注，3 台地磅可继续使用。

3.2.1.3  3 台地磅的称重数据之差为60kg 及以上时，我们认为 3 台地磅的某一台可能有大误差 （大于 60kg），这一台就是称重数据偏离其他两台称重数据较大的一台的概率较大，同时根据上一次或上几次的比对情况进行分析，可基本判定是那一台的误差较大，检查其无机械和电气问题后对其检定和校准，而其它两台称重数据接近的、同时出现大误差的概率小 （2 个同时出现的事件是积概率事件，可能性较小），可继续使用。

3.2.1.4 3 台地磅的称重数据之差连续 2 次以上或多次比对出现为 40kg 时且都是同一台偏离其他 2 台秤 （称重数据相同） 较大或较小，则认为此台秤的误差较大，检查其无机械和电气问题后对其检定、校准，而其它两台秤可继续使用。

通过对 1 台地磅的检定可知其他 2 台电子汽车衡使用误差的基本情况，视情况看是否有必要对其他 2 台进行校准 （因为是小概率事件，未发生过）。

要求衡器检定人员调试地磅时严格控制秤体的限位间隙在 1mm～3mm （气温较低时 3mm，气温较高时 1mm。原则是气温高时，限位螺栓不能顶到限位挡板；气温低时间隙不大

3mm。根据经验本地区气温最高 （接近 30℃）时和气温最低 （接近 0℃） 时秤体 （长 15m） 的热胀冷缩在 0mm～4mm。所以，根据季节变化要经常观察和调整限位间隙，这样称重时，汽车使秤体产生的晃动能较快停止和称重传感器能很好复位，可降低秤的重复性误差、提高秤的稳定性。

所有称重传感器 （6 只～8 只） 要受力基本一致 （空秤时，在仪表里查看传感器输出可知，注意：中间的传感器输出要大于两端的传感器输出 2 倍左右），即无称重传感器悬空或受力太

小。保证称重时，称重传感器受力均衡，避免某一称重传感器受力过大或过小带来较大的超量程误差。

每半年对地磅检定、校准一次（国家检定规程规定的检定周期一般为一年），注意避开有四级以上风力的季节或时段检定、校准。

检定、校准地磅时，偏载误差控制在±10kg之间 （国家检定规程的最大允许误差为±20kg），避免称重时带来较大的偏载误差。线性误差控制在 10kg （最大秤量时） 以内且检定、校准到最大秤量。

3.2.5 对地磅使用人员进行培训，使其了解地磅的原理、性能，掌握使用维护操作规程。每天称重前对地磅进行点检，做好点检和称重偏差比对记录。

4 硬件投入

主产品称重

6 最大秤量 2t 缓冲式电子平台秤，价值 30 多万

元。秤体为双层结构，刚度好，秤台面受冲击后不易变形、经久耐用，虽然原厂家结构设计上有一些问题，但经我们技术改造达到了理想的要求，称重传器容量较大 （2t），耐冲击，稳定性较好；仪表为金鸟仪表，厂家已推出多年，属成熟机型。

因此，秤的整体性能稳定、可靠。

6 个精度等级为 M1 级的大砝码 （每个1t），价值 3.6 万元。主产品称重点都有行车，有了行车配合及使用大砝码使秤的检定、校准及检验非常方便快捷和容易。

配备电脑及打印机，实现称重数据的微机处理及打印，避免了人为差错。

大宗物料称重

3 台最大秤量 80t 数字式称重传感器地磅，仪

表为 T800，价值 100 多万元。由于是数字式称重传感器，所以秤偏载误差采用软件校准，方便、

快捷、准确。因此，秤的整体性能稳定、可靠。

80 个精度等级为 M1 级的大砝码 （每个1t），价值 48 万元。有叉车配合及使用大砝码使地磅的检定、校准及检验非常方便快捷和容易。

配备电脑及打印机，实现称重数据的微机处理及打印，避免了人为差错。

建立 F2 级吨质量标准

配备最大秤量 1t 的大质量比较仪 1 台，价值 12 万元。

配备 2 个质量 500kg 的 F2 级砝码，价

4 万元。

5 小误差称重的不确定度评定

主产品秤

用大砝码检验秤的显示无误差，其准

确度为±0.5kg，属于正态分布，k=3，标准不确定度为：

u1= 0.53 =0.167kg

仪表 4 舍 5 入误差，其准确度为 0.5kg，

属于均匀分布，k=姨3 ，标准不确定度为：

u2= 0.5 =0.287kg

姨3

2 个大砝码引入的不确定度，一个大砝

的最大允许误差为 ±0.05kg， 属于正态分布，k=3，2 个大砝码质量的标准不确定度为：

u3= 姨0.052+0.052   =0.041kg

姨3

零点跟踪误差和分辨力误差引人的不确定度可忽略不计。

所以，合成不确定度为：

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

=0.035(kg)

取 P=95%，k=2，扩展不确定度为：

U95=ku=2×0.335=0.670(kg)

地磅

检定、校准时控制线性误差小于 10kg，短期内使用中的线性误差小于 20kg，其准确度为20kg，属于正态分布，k=3，标准不确定度为：

u1= 203 =6.667(kg)

仪表 4 舍 5 入误差，其准确度为 10kg，

属于均匀分布，k=姨3 ，标准不确定度为

U2=  10 =5.774(kg)

姨3

大砝码引入的标准不确定度。每个大砝码的最大允许误差为±0.05kg，因检定地磅时要用 80 个大砝码，正负误差相互抵消，大砝码引入的标准不确定度基本为 0kg，可忽略不计。

零点跟踪误差和分辨力误差引入的不确定度可忽略不计。

所以，合成不确定度为：

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

取 P=95%，k=2，扩展不确定度为：

U95=ku=2×8.820=17.64(kg)

汽车在 3 台地磅上进行称重偏差比对，电子汽车衡保持小误差 （小于 20kg） 称重的概率分

析。

5.2.5.1 当 3 台地磅的称重偏差比对为 20kg 时，3 台电子汽车衡的误差都应该小于 20kg。除非 3 台地磅的误差都同时为正误差或负误差才有可能大于 20kg，从概率论来说应为 50%

×50%×50%=12.5%，即 3 台地磅的误差小于 20kg 的概率为 87.5%。

5.2.5.2 当 3 台的称重偏差比对为 40kg 时，不能通过一次比对确定有某一台电子汽车衡有较大误差，要考虑到误差有正或负的问题、载荷汽车不是标准质量、仪表有 4 舍 5 入功能。

例如：一台电子汽车衡的误差在 -16kg，另一台电子汽车衡的误差在 +5kg，如果此时载荷汽车的重量为 50.005t，则一台电子汽车衡的称重数据为 49.080t， 而另一台电子汽车衡的称重数据为50.020t，相差 40kg。

所以，连续几次出现比对偏差为 40kg，但不是同一台电子汽车衡时或偶尔出现比对偏差为40kg，3 台电子汽车衡的误差小于 20kg 的概率应该大于 80%。

5.2.5.3 当 3 台地磅的比对偏差为 60kg 或大于 60kg 时，可以肯定有一台地磅有较大误差 （40kg） 或大误差 （大于 60kg）。

6 实际情况

主产品秤

通过这样的控制，从 8 年来主产品秤的周期检定情况看 （每月一次），其误差绝对值几乎都小于 0.5kg （概率大于 90%），很少有检定误差绝对值大于 0.5kg 的情况，从未发生过检定误差绝对值大于 1kg 的情况。理论计算的扩展不确定度为 0.680kg 包含了称重仪表 4 舍 5 入误差及大砝码误差的不确定度，应为单次称重结果的不确定度，而我们的产品都是成批销售的，一批为几十吨或几百吨，作为一批的单捆重量平均值的扩展不确定度应

为 2 姨u12+u22 =2 姨0.1672+0.0412 =0.344 （kg） （因 4 舍 5 入误差平均值趋于零，u2 可忽略不计）。所

以，无论是从理论计算的主产品称重结果不确定度看，还是多年以来主产品秤的周期检定情况看，我们主产品每捆 （每秤） 的平均称重误差小于0.5kg，其概率应接近 100%。

电子汽车衡

通过这样的控制，从 8 年的周期检定 （每半年一次，共计 48 台次） 情况看，我们的电子汽车衡的检定误差在 10kg～30kg （绝对值），一般低于 20kg，没有大于 40kg 的情况。从理论计算的不确定度和实际周期检定结果可以看出，我们保持电子汽车衡的小误差（低于 20kg） 称重目标基本达到。

7 结束语

为降低称重误差，我们在硬件上投入了近 200 万元。虽然投入较大，但与秤的最大允许误差在我公司每年所产生的累计价值 （1 千多万元） 相比是微乎其微。投入是一次性的，而产生的效益是

长远的。这些年来，我们的产品秤和汽车衡所称重的数据很少与客户产生争议，由于我们不懈的努力，极大地维护了公司的利益和信誉，产生了很好的社会效益。