[摘要]  隨著生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平的提高，過程儀表的維護(hù)和故障診斷技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新的階段，如何在線對(duì)過程儀表進(jìn)行故障檢測并診斷故障，減少甚至防止事故的產(chǎn)生是儀器儀表智能化要解決的一個(gè)重要問題。本文將闡述目前已經(jīng)有實(shí)際應(yīng)用的電子皮帶秤雙秤架法的原理、功能及其在故障在線自診斷中所起的作用。

1概述

       隨著生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平的提高，過程儀表的維護(hù)和故障診斷技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新的階段，維護(hù)工作以往是儀表出了故障才維修或定期維修，而儀表出故障時(shí)影響生產(chǎn)過程正常運(yùn)行，甚至已經(jīng)造成巨大的損失。因此如何在線對(duì)過程儀表進(jìn)行故障檢測并診斷故障，減少甚至防止事故的產(chǎn)生是儀器儀表智能化要解決的一個(gè)重要問題。

       以作者較為熟悉的pH計(jì)為例，在線自診斷功能包含的內(nèi)容很多，主要有接線自診斷功能、被測環(huán)境（溶液）自診斷功能、傳感器自診斷功能等等。接線自診斷功能主要是相關(guān)接線的開路、短路診斷；被測環(huán)境（溶液）自診斷功能主要是溫度、pH值超限診斷；而pH計(jì)在線自診斷功能中最重要且最復(fù)雜的是傳感器自診斷功能，這項(xiàng)功能的診斷重點(diǎn)有以下四項(xiàng)：玻璃電極阻抗的測定、參比電極阻抗的測定、pH傳感器靈敏度的測定、pH傳感器響應(yīng)時(shí)間的測定。

       與pH計(jì)相比較，電子皮帶秤有很多診斷內(nèi)容是相似的，電子皮帶秤至少也應(yīng)該包括接線自診斷功能，被測環(huán)境自診斷功能、傳感器自診斷功能等等。接線自診斷功能主要是相關(guān)接線的開路、短路診斷，這完全可以照搬；被測環(huán)境自診斷功能如環(huán)境溫度等參數(shù)可以檢測，除了可能出現(xiàn)高溫的應(yīng)用場合外，實(shí)際應(yīng)用意義不大，這可以省去；傳感器自診斷功能則非常重要，對(duì)皮帶秤來說也是最重要且最復(fù)雜的，pH計(jì)所測的幾個(gè)參數(shù)，與皮帶秤對(duì)應(yīng)的應(yīng)該是稱重傳感器阻抗的測定、測速傳感器阻抗的測定、稱重傳感器靈敏度的測定、稱重傳感器響應(yīng)時(shí)間的測定，這些應(yīng)該是可以做到的。

       在一些電子衡器產(chǎn)品中，上述功能有的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，比如美國哈帝（Hardy）公司的稱重控制器具有IT?專利-故障智能診斷功能，由于IT芯片是直接安裝在接線盒里，可讀出每只稱重傳感器的電壓信號(hào)，可以對(duì)系統(tǒng)中任何一個(gè)稱重傳感器進(jìn)行診斷，當(dāng)需要進(jìn)行診斷時(shí)，芯片會(huì)發(fā)指令對(duì)每個(gè)稱重傳感器進(jìn)行一一查看，并發(fā)出mV信號(hào)對(duì)儀表進(jìn)行系統(tǒng)診斷。通過持續(xù)監(jiān)視稱重系統(tǒng)，對(duì)稱重系統(tǒng)進(jìn)行診斷，如果發(fā)現(xiàn)故障可給出故障信息及其發(fā)生的部位，從而節(jié)省了故障查找和檢修的時(shí)間。江蘇賽摩集團(tuán)6000系列皮帶秤二次儀表帶

       有較完善的故障自診斷功能，可對(duì)多路稱重傳感器故障、測速傳感器故障、系統(tǒng)內(nèi)部（CPU、存儲(chǔ)器、顯示器等）故障等進(jìn)行自診斷。當(dāng)然，電子皮帶秤也有其特殊的地方，需要采取一些與常規(guī)儀器儀表不同的故障檢測辦法，本文將闡述目前已經(jīng)有一些應(yīng)用的雙秤架法的原理、功能及其在故障在線自診斷中所起的作用。

2 雙秤架法的早期應(yīng)用

       雙秤架法就是在一條皮帶輸送機(jī)上安裝兩臺(tái)電子皮帶秤的秤架，現(xiàn)有資料中能查到的最早出現(xiàn)雙秤架的是1984年建成的挪威納爾維克海港高精確度電子皮帶秤貿(mào)易計(jì)量系統(tǒng)，在該港口大噸位皮帶輸送機(jī)上，同時(shí)裝有兩臺(tái)8組稱重托輥的計(jì)量電子皮帶秤，皮帶寬度2000mm，長度60m，額定輸送量是11000t/h。這兩臺(tái)計(jì)量電子皮帶秤有各自獨(dú)立的秤架、信號(hào)通道、記錄指示儀表和操作選擇器等，而在兩臺(tái)秤之間還有一臺(tái)差分計(jì)數(shù)器，可對(duì)兩臺(tái)計(jì)量電子皮帶秤的稱重結(jié)果隨時(shí)進(jìn)行比較，要求偏差在±0.25%以內(nèi)。當(dāng)兩臺(tái)計(jì)量電子皮帶秤的稱重結(jié)果的偏差達(dá)到±0.25%時(shí)，要停機(jī)進(jìn)行檢查或調(diào)整，檢查或調(diào)整后再經(jīng)物料試驗(yàn)，所得到計(jì)量電子皮帶秤與標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)料斗秤的計(jì)量結(jié)果相差小于±0.1%才算合格，也才能繼續(xù)投入計(jì)量工作。對(duì)高精確度電子皮帶秤貿(mào)易計(jì)量系統(tǒng)來說，精度超差就代表了故障發(fā)生了，因此，當(dāng)出現(xiàn)精度超差時(shí)發(fā)出對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查或調(diào)整的信號(hào)，就代表了一個(gè)故障的檢測和診斷過程。

       在1982-1984年，幾乎是在挪威納爾維克海港1984年建成高精確度電子皮帶秤計(jì)量系統(tǒng)的同時(shí)，當(dāng)時(shí)的上海港七區(qū)（現(xiàn)為上海港煤炭裝卸公司）進(jìn)行了一場兩個(gè)廠家電子皮帶秤產(chǎn)品的比拼，一家是上海衡器廠生產(chǎn)的DBC-II型單托輥秤，一家是上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所研制的GGP-50型多托輥雙杠桿秤，兩家的產(chǎn)品裝在同一條皮帶輸送機(jī)上，以求客觀條件大體相同。這樣做的目的，是雙方都要爭誰的產(chǎn)品質(zhì)量好、穩(wěn)定性好、精度高。作為業(yè)主的上海港七區(qū)的技術(shù)人員，一方面從兩個(gè)產(chǎn)品的“比拼”中學(xué)到了很多東西，悟出了很多道理，另一方面又發(fā)覺如果只有一臺(tái)秤，很多電子皮帶秤初期出現(xiàn)的問題可能遲遲難以發(fā)現(xiàn)，往往要等到問題嚴(yán)重時(shí)才能察覺出來，而兩臺(tái)秤裝在一起有很多優(yōu)點(diǎn)，稱量得到的數(shù)據(jù)有個(gè)比較，有個(gè)參照物，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)秤的運(yùn)行狀況是否良好。

       在此之后的二十多年，上海港七區(qū)就一直采用雙秤架的技術(shù)用于港口煤炭的商業(yè)貿(mào)易計(jì)量（見圖1），與早期“產(chǎn)品比拼”不同的是，兩臺(tái)秤架的結(jié)構(gòu)形式、托輥組數(shù)都是一樣的。上海港采用的比較方式是對(duì)每一條船裝載完成后的兩個(gè)累計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，在港區(qū)控制室的操作員站上隨時(shí)可以查到這些數(shù)據(jù)。當(dāng)兩個(gè)累計(jì)值之間的誤差百分比值超過規(guī)定值(如1.0%)時(shí)，要對(duì)稱量系統(tǒng)進(jìn)行檢查或校驗(yàn)。由于船主通過水尺等方式可以判斷輪船已裝運(yùn)煤炭的大致數(shù)量，所以任何一次計(jì)量不準(zhǔn)都將引起異議。商業(yè)貿(mào)易計(jì)量的電子皮帶秤投運(yùn)初期，曾發(fā)生過數(shù)起爭執(zhí)，船主從自身利益最大化出發(fā)，希望多裝煤炭少交錢，常常有意挑起糾紛。糾紛的解決辦法是認(rèn)可船主的數(shù)字（往往比計(jì)量數(shù)據(jù)少百分之一二十）或復(fù)秤（即將已裝入輪船的煤炭全部卸到岸上，再用汽車裝車一車車送汽車衡重新計(jì)量）。如果只有單秤架，計(jì)量人員心中無底，往往無奈接受船主的數(shù)字。而有了雙秤架，計(jì)量人員胸有成竹，堅(jiān)決采用復(fù)秤的方式，幾次復(fù)秤證明了雙秤架電子皮帶秤計(jì)量結(jié)果是完全正確的。在此之后，船主們承認(rèn)了雙秤架商業(yè)貿(mào)易計(jì)量電子皮帶秤的權(quán)威性。但計(jì)量人員也知道，權(quán)威性是需要堅(jiān)實(shí)的技術(shù)實(shí)力作保證的，而雙秤架電子皮帶秤就是技術(shù)實(shí)力中最關(guān)鍵的部分。

                                                                                                   圖1 在上海港煤炭裝卸公司碼頭使用的雙秤架技術(shù)

                                                                                                                   1-秤架1；2- 秤架2

         在智能化儀器儀表和控制系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)中，提高儀器儀表和系統(tǒng)可靠性的重要方法是采用冗余技術(shù)，即同一部件雙重化配置甚至多重化配置，這通常是為了保障重要系統(tǒng)設(shè)備不停止運(yùn)轉(zhuǎn)而采取的一種技術(shù)措施。當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)，一個(gè)部件投入運(yùn)行，而冗余配置的部件處于熱備用狀態(tài)；當(dāng)該部件發(fā)生故障時(shí),冗余配置的部件自動(dòng)接入并承擔(dān)故障部件的工作,由此可減少系統(tǒng)的故障時(shí)間。

        雙秤架技術(shù)與冗余技術(shù)有類似之處，即雙秤架技術(shù)是一種冗余技術(shù)，他對(duì)秤架部件作了雙重化配置