试论高精度皮带秤取代“水尺计重”的可行性

试论高精度皮带秤取代“水尺计重”的可行性:
在现代物流中有大量的散装物料需要精确地计量,如矿石矿砂、煤炭的进出口,以及国内矿石矿砂、 煤炭、水泥等建材的南北转运。这类物资具有量大(单是国内进口量就高达十数亿吨)、称量准确、 称量过程不影响装卸运输进度等要求。 由于这类物资大部分以船舶为运输工具,装、卸输送大多采用皮带输送机。
一直以来因为缺乏合 适可靠的计量器具,此类物资的计量普遍采用“水尺计重”的方式,以此作为商品贸易结算、计费、 通关、计税、索赔、仲裁的凭证。 “水尺计重”是一种原始的计量方法。是根据“阿基米德定律”的原理,通过分别测定装(卸) 船前和装(卸)船后船舶的吃水线,并测定前后两次的船用淡水、压舱水及燃油的贮存量或消耗量。
海上运输还需要测定船边水分的密度,然后按照船方提供的排水量表或载重量表以及有关的静水力 曲线图表、水油舱计量表和校正表等船用图表计算出船舶载运货物的重量。 影响“水尺计重”准确度的客观因素很多:如船舶拱陷变形、定量备料更动、港水风浪等等。要 求船舶的艏舯艉水尺标记和载重线标记的字迹必须清晰正规、刻度正确无误;具备船舶正确而有效 的图表,包括:排水量表或载重量表,静水力曲线图或可供排水量纵倾校正的图表,水油舱计量表 及纵倾校正表,船型图或可供船艏艉水尺纵倾校正的有关图表。
最为重要的是“水尺计重”是凭借肉眼观察确定的。简单的目测只有在风平浪静,水平面与水尺 标志的交线是固定wei一时,数据才是准确wei一的;而当有风浪尤其是较大风浪时由于波面起伏不平, 波面与水尺标志的交线就成了瞬息万变的曲线。此时观察者只能凭经验判断船舶吃水线数值,测得 的重量难免带有主观臆断性,有失客观、公允。故而由此带来的误差也是惊人的。以一艘 10 万吨的 货轮计算:水尺读数误差 1cm、造成的货物误差约为 500t, 也就是说,不论“水尺计重”的理论误差 有多大,光读错水尺 1cm、就会产生 0.5% 的误差。 从计量学的角度看“水尺计重”是一种不科学的计量方式。我们知道任何一种计量器具为保证其 计量准确度,必须进行量值传递。而“水尺计重”是以人类最原始的本能——视觉去取代“以国际 2 千克原器量值传递的器具衡量”。在上述的诸多因素影响下,产生较大的计量误差也就在所难免了。
实际上国内许多企业十分清楚这种计量方式的弊病。如长江沿线的诸多钢铁企业如:马鞍山钢铁 公司、武汉钢铁公司、重庆钢铁公司等,其原燃料均依赖水运进厂。为确保计量的准确性、保护企 业自身的利益,均采取了许多规范“水尺计重”操作的措施:如成立了“水尺”计量班监督计量全 过程、卸船时登船测量燃油舱及压水舱液位、与供方共同读取水尺数据,以保证计量数据的真实可靠。
既然“水尺计重”如此不靠谱,为什么一直以来还在如此重要的的场合下应用着?究其原因:一 是因为散装物料的运输装卸如使用轨道衡、汽车衡等非自动衡器称量势必增加作业环节,既费时、 又会增加成本;而可在装卸转运过程中同步称重使用的皮带秤,历史上一直因准确度低、耐久性能 差等原因不能赋予重任。 皮带秤属于连续累计自动衡器,其称重原理和使用环境的问题,使得其计量准确度低。其准确度 等级在国际法制计量组织国际建议(oiml r50-1997)中及皮带秤国家标准(gb/t 7721-2007)中 其zui高等级为 0.5 级,与贸易计量通常采用的非自动衡器的 iii 级秤误差要求有较大的差距。更为关 键的是实际使用中的皮带秤难以长期稳定地保持 ±0.5% 的称重误差 , 使用中的误差甚至高达 1 ~ 5%。
这些就是造成“水尺计重”长期占据散装物料称重市场的缘由所在。 随着科学技术的发展,在国内外皮带秤领域科研人员的努力下,皮带秤技术有了长足的进步, 皮带秤的精度和可靠性、稳定性都有了大幅度的提高。国外企业中有德国的申克、西门子、澳洲的 ast 等公司,国内的南京三埃、赛摩、三爱斯等企业都相继研发出准确度高、稳定性好的产品并推 向市场。 国际法制计量组织在市场需求的促进及制造企业的建议下实时地对 oiml r50 进行了修订,并 于 2015 年 3 月发布了新版的国际建议——r50-2014。
新版的 r50 最大的变化就是增加了 0.2 级准确度等级,新增了一些测试内容,对电磁兼容的测试 标准进行了升级,以适应 iec 对电工产品电磁兼容测试的新要求。同时新版 r50 还对皮带秤的耐久 性能提出了要求,以保证皮带秤性能的稳定和称重数据的可信度。 国家标准化管理委员会随之对 gb/t 7721-2007《连续累计自动衡器(皮带秤)》标准进行了修订, 新版的 gb/t 7721-2017 已于 2018 年 1 月发布,并将于 2018 年 7 月 1 日正式实施。gb/t 7721- 2017 标准的修改部分与 r50-2014 基本相同,在此不再赘述。 至此,皮带秤用于大宗散装物料高精度级(贸易)计量的条件已经具备。
实际上国际国内高准确 度级别的皮带秤产品已经问世多年,并已获得广大皮带秤用户的认可。 如南京三埃公司研发生产的 sa/ics-zl 阵列式皮带秤已获得全球首张依据 r50-2014 进行型式 评价的 0.2 级皮带秤的《型评证书》以及国内首张 0.2 级皮带秤的《计量器具制造许可证》,并已使 3 用在中国的钢铁、煤炭、建材、化工及港口行业的数十家用户现场。 而今 oiml r50-2014、gb/t 7721-2017 相继颁发,用于皮带秤型式评价及周期检定的检定规 程 jjg-195 也即将发布,使得可用于高精度贸易级计量的皮带秤,从型式批准到行政许可获得法律 上的许可和支持。
因此高精度皮带秤取代“水尺计重”已经成为现实。 事实上港口企业早已经认识到“水尺计重”所存在的问题,并为之进行过不懈的努力。如上海煤 炭港早就在在用的皮带秤上下足功夫:在精心维护的基础上,采用“双秤互校”法,即在同一条皮 带机上安装两台皮带秤,计量数据同步比对,一旦两台秤的计量数据发生偏差并超出允许范围时, 即认定计量系统出现故障并予以检查、校正处理。在港区技术人员及管理部门的共同努力下,上海 煤炭港一直以来都以皮带秤的计量数据作为煤炭出入库管理及贸易结算的依据。 更有港口企业把推进“高准确度皮带秤取代‘水尺计重’,用于港口大宗散状物料计量”作为一 项重要的议题向有关部门申报。
如江苏的连云港港口集团联合南京三埃工控股份有限公司,自 2016 年起连续两年向交通部港口标准化技术委员会申报中华人民共和国交通部行业标准——《港口散装 物料计量规范》。意图以行业标准的形式规范港口码头散进散出的各类大宗散装物料,在装卸过程 中进行重量计量时采用的计量器具及相对应的允许误差。 该标准拟将散装物料分为: 高价值物质,为关乎国计民生、企业经济效益及国际贸易的黑色金属矿砂、有色金属矿砂、煤炭 及与节能环保密切相关的燃料等,其允差为 ±0.2%; 中等价值物质,为经济价值稍低的水泥、化肥、盐等,其允差为 ±0.5%; 低价值物料(如建筑用砂石等 ) 不适用该标准。
标准规定适用该标准的计量器具: 高价值物质为符合允差≤ ±0.2% 的 0.2 级连续累计自动衡器(皮带秤)和 0.2 级非连续累计自动 衡器(累计料斗秤); 中等价值物质为符合允差≤ ±0.5% 的 0.5 级连续累计自动衡器(皮带秤)和 0.5 级非连续累计自 动衡器(累计料斗秤); 为保证皮带秤具有足够好的耐久性能,确保皮带秤在一个完整的检定周期内都能保持标称准确度 指标。该标准要求用于称量高价值物质的 0.2 级皮带秤必须经过耐久性能测试并合格,方可准入使用, 并对耐久性能的测试方法也作出规定。