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皮带秤耐久性测试引发国际关注

散装物料计量期待技术变革

近年来，在一些大型衡器展上，皮带秤新产品、新技术频频露脸，引人关注。井 韦 摄

    □ 本报记者 杨 蕾
    曹冲称象的故事发生在1700多年前的三国时代。在当时，曹冲的方法的确很聪明。然而，进入21世纪的今天，在现代物流的散状物料计量中，这种古老的方法却仍在沿用。高科技产品日新月异，千年前的称重方法是否还能适应现代物流的需求？这到底是一种积极的传承，还是一种被迫的无奈？
    水尺计重带来巨大误差
  J0 y6 C4 B$ E6 h# V6 ]  K    “曹冲称象”的方法在散状物料计量中有一个更加专业的名称——水尺计重。南京三埃工控股份有限公司高级工程师、中国衡器协会专家技术委员会委员陆勤生解释，水尺计重是一种原始的计量方法，其根据“阿基米德定律”的原理，通过在装（卸）船前和装（卸）船后分别测定前后两次船舶的吃水线，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，同时前后两次测定船边港水密度，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。“水尺计重的原理就是古老的曹冲称象原理。”
# T* h% X6 o4 S: m& o1 l    在现代物流中，矿石、煤炭、粮食等散状物料的贸易交接大多是以船舶为运输工具，装、卸输送大多采用皮带输送机。但散装物料的计量却是一个世界性的难题。
    目前，水尺计重是国际上各大港口普遍采取的一种用于散装物料的计重方法，并以此结果作为办理进出口商品交接、结算、计费、通关、计税、索赔、仲裁的凭证。但要保证水尺计重的计量准确并不容易。陆勤生介绍，影响水尺计重精度的客观因素很多，如船舶拱陷变形、港水风浪等等。“最为重要的是，水尺计重是凭借肉眼观察确定的。只有在风平浪静，水平面与水尺标志的交线固定唯一时，目测数据才是准确唯一的；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值，测得的重量难免带有主观臆断性。”
6 z" u6 v- w7 X$ g    根据国际惯例，水尺计重的误差应为±0.5%，但实际的计量误差远远高于这个指标。有人做过测算，以一艘内河2000吨的驳船计算，如果平均吃水误差为1厘米，那货物的误差约为10吨左右；而一艘5万吨的货轮，平均吃水误差1厘米，货物误差就高达200吨以上。如果再加上船舶变形、水尺失准等因素引入的误差，水尺计重这种古老的计量方式所带来的误差将是一个惊人的数字。
    采用水尺计重法既是被迫于缺乏准确、实用的计量工具的无奈，也是因为当初所计量的散状物料大多属于价值较低的物资，多算点少算点并无大碍。然而现在，散状物料中的矿石、煤炭、粮食等早已不是什么廉价物资了。来自中国钢铁工业协会的统计，今年前4月，我国进口铁矿石均价为每吨157.6美元，同比增长了57%。在进口铁矿石价格不断攀高的今天，计量上的一点误差无疑都将带来巨大的贸易损失。
1 H3 e  f! M+ x5 O2 D    急需研发高准确度皮带秤
    “水尺计重的弊端已被业内广泛认知，现在要求使用皮带秤这种计量工具进行贸易交接的企业越来越多。”南京钢铁联合有限公司机动部副部长杨进长期从事计量工作，他认为，采用皮带秤在散状物料输送过程中同步进行计量是最实用、最方便的一种方式。
    南京钢铁联合有限公司用于原料进厂和生产过程中的皮带秤总共有70多台。杨进回忆，为了减少贸易纠纷，提高计量准确度，公司早在十几年前就开始使用皮带秤进行散装物料的计量。“但很长一段时间，皮带秤的稳定性比较差，使用一段时间后就会出现较大的计量误差。皮带秤属于连续累计自动衡器，属于动态计量，所以，要求皮带秤必须具有较好的长期稳定性和耐久性，否则就会影响其计量准确度。”杨进所说的动态计量就如同我们的手表，现在是12点，手表是准的，但几天以后，手表不准了。这样的手表显然无法达到准确报时的目的。皮带秤也一样，出厂或刚开始使用时计量准确，但在皮带输送过程中受外界的温度、湿度、流量等干扰很大，如果没有很好的耐久性，运行一段时间后就会计量不准。
/ P4 C: _' a6 r; P4 j    “遗憾的是，从国际法制计量组织的50号建议，到我国皮带秤的国家标准和计量检定规程，都只对皮带秤的耐久性提出了一个笼统的要求，并没有规定具体考核办法和考核指标。皮带秤准确度低、长期稳定性差的问题长期存在。”中国衡器协会秘书长刘晓华说。由于影响皮带秤耐久性的因素很复杂，现场的条件也很难满足测试的要求，再加上各地普遍缺乏有效检定手段，导致皮带秤型式评价的重要环节——现场物料试验项目无法规范进行，皮带秤的现场性能指标难以评定。
    在国际法制计量组织的文件中，这样解释耐久性——耐久性是指其在一段使用时间后保持性能的能力。国际法制计量组织曾专门开会讨论“关于连续累计自动衡器引进耐久度测试”的提议。会议认为：目前一些符合R50标准的皮带秤并不能够在合理使用期限内保持在最大可允许误差范围内的性能。在某些个案中，在起始检测及投入使用的几周或几个月后，误差就已超过最大允许值。因为这些状况导致皮带秤在大散装计量行业中的声誉低下，导致正常质量皮带秤生产厂家声誉受损，并有损OIML R50批准的权威性。
    我国的皮带秤国家标准《连续累计自动衡器（电子皮带秤）》（GB/T 7721-2007）及计量检定规程（JJG 195-2002）都要求：在皮带秤的使用中相关要求应当得到长期满足。但没有涉及具体的耐久性测试和评判标准。
    “由于缺乏具体详细的耐久性测试方法和测试指标，一些企业重制造、轻检测，重生产、轻科研。这样导致一些0.5%级准确度的皮带秤，在使用几个月后，误差就可能高达1%～5%，难以长期稳定地保持计量的准确度。”陆勤生深有感触地说。
    中国企业建议引起国际重视
' C4 w  z# R& C/ K/ D    今年4月，国际法制计量组织质量技术委员会自动衡器分技术委员会组织召开的在英国召开关于50号国际建议修改稿的讨论会。
( Q$ D( x) @4 N2 b* r    会上，有关皮带秤耐久性试验的话题成为争议最大的问题。所有与会者均认为耐久性是皮带秤十分重要的指标，应当予以考核。争论的焦点在于“如何进行考核”。有人建议“在现场运行6个月后再考核”。“但这种方式难以实现。一方面是费时漫长、花费巨大；另一方面从技术层面上看也不具有代表意义；同时还存在未经型式批准即使用所造成的法制管理问题。所以，会议不赞成这种方法。”代表中国皮带秤制造企业参会的南京三埃工控股份有限公司总经理袁延强回忆当时的情景。
0 r" V2 l9 ?0 Q' D& ]$ a5 _$ e    当大家苦于找不到合适的耐久性试验方法时，来自南京三埃公司的一份题为《采用实验室方法进行皮带秤耐久性能的测试》的报告引起了与会者的极大兴趣，也让大家对这一可能解决皮带秤耐久性测试问题的创新做法寄予了希望。
    南京三埃工控股份有限公司通过多年的研究及大量试验开发研制出一种全新的高准确度阵列式皮带秤。最值得关注的是，这种阵列式皮带秤在耐久性方面进行了独特的尝试。
    陆勤生介绍说，阵列式皮带秤在南京三埃建设的“QPS皮带秤全性能测试系统”上进行了若干相关测试，最大程度地模拟皮带运输物料的过程，可进行各种影响因素的量化模拟：如皮带张力的变化、带速的变化、流量的变化、皮带沾料的影响、皮带跑偏的影响等等。“将这些模拟的影响因子加在被测皮带秤后对其性能指标进行测试，如果被测皮带秤的性能指标仍然能达到标称值，则认为该秤的耐久性指标合格；否则判定其耐久性指标不合格。这样既能实现对皮带秤耐久性能的检测，又能缩短检测时间和降低测试成本。”
+ t" c5 k+ J$ _- |( _4 D    “皮带秤耐久性指标的相关模拟测试办法是我们在研制阵列式皮带秤过程中摸索出来的一种替代现场测试的方法。测试系统的建成给公司研发新产品提供了试验平台，也为研究皮带秤性能指标的耐久性提供了试验基地。”陆勤生说。
+ ?. A+ r5 ^; R! U( e) G1 u    国际建议的起草人之一、澳大利亚的一位代表表示：他们意识到现场进行耐久性测试的困难性。如果不是今天听到中国代表介绍的“关于在实验室进行耐久性测试”的建议，他们以为这可能是一个无法完成的工作。中国代表的建议提出了一个新的思路，使得这项工作有了实现的可能。
0 H! s7 f: g" A4 F! o% ~" F/ P    据中国衡器协会秘书长刘晓华介绍，南京三埃这套测试系统的建成填补了国内无皮带秤性能试验室的空白，已引起国内外计量技术机构的关注。“这种方法是否可靠，还需要计量权威机构的认定。目前，我们也正在申请成立一个由计量科研机构、各行业专家以及企业代表共同组成的‘皮带秤耐久性指标测试方法专项研究工作组’，深入对皮带秤的耐久性指标及测试办法进行研究。相信不久的将来一定能为皮带秤的性能检测提供实用有效的办法，一定能为散状物料的计量提供更多准确、可靠的皮带秤产品。”《中国质量报》