皮帶秤的兩種耐久性試驗方法及其不同作用

一、前言

耐久性是皮帶秤一項至關重要的性能，已引起國內(nèi)外業(yè)界的重視，然而究竟該如何對皮帶秤的耐久性進行評價至今尚無定論。筆者認為存在著兩種耐久性：一是某種皮帶秤型式的耐久性潛能；二是某臺具體在用皮帶秤耐久性的實際表現(xiàn)。對于前者，須事先采用實驗室試驗的型式評價方式，以預測和評估該型式皮帶秤的耐久性水平，作為鑒定其能以何種準確度等級的名義獲得《制造計量器具許可證》，是法制管理計量器具市場準入的必備條件之一。對于后者，可在售后采用用戶現(xiàn)場日常監(jiān)測和檢驗的方式，用以對該臺皮帶秤的耐久性進行驗證，對使用中皮帶秤性能考核的結果，可以作為更合理地確定個性化校準或檢定周期的依據(jù)。

二、國際建議現(xiàn)行版及其修訂稿關于耐久性的描述

1．對耐久性的要求

任何計量器具在其校準周期間隔內(nèi)是否總能維持正常工作，是保證計量結果是否準確、可靠的前提。皮帶秤國際建議對耐久性的要求是：電子皮帶秤的設計和制造能保證其在使用中長期滿足：

（1）在額定操作條件下不超過允許誤差；（2）在受到干擾時不出現(xiàn)顯著增差，或能檢測出顯著增差并作出反應。（參見 R50:1997(E)第 4.1 節(jié)、JJG 195-2002 或 GB/T 7721-2007的第 7.1 節(jié)）

2．關于“耐久性試驗”的定義

對于 durability test（耐久性試驗），皮帶秤國際建議的定義是：

（1）國際建議現(xiàn)行版是這樣定義的：“A test to verify whether the EUT is capable of maintaining its performance characteristics over a period of use.”（見 OIML R50:2007(E)之 T.7.4，其修訂稿 OIML TC9/SC2 R50-1:3CD / March 2010(T.6.4)、4CD / September 2011（T.6.4 3均沒有變更。）國內(nèi)對應的譯文是：“為檢驗被測皮帶秤(EUT)在經(jīng)過規(guī)定的使用周期后能否保持其性能特征的一種試驗。”（見JJG 195-2002:T7.5 或 GB/T 7721-2007:3.7.4）

（2）“Test intended to verify whether the EUT is able to maintain its performance characteristics over a period of use”。修改的文字在 verify（核實、查證）前增加了 intended（意欲），capable of maintaining 改成了 able to maintain，涵義看來大同小異，但似乎更強調(diào)了該能力的潛在性。筆者尚未見到公開的正式譯文。

3．關于“耐久性”的定義

對于 durability（耐久性），R50 現(xiàn)行版無此定義，修訂稿 4CD（T.3.12）和 5CD（0.3.12）根據(jù)OIML D 11:2004（E）第3.17條又增添了這一條：“Ability of an instrument to maintain its performance characteristics over a period of use”。目前也未見正式的譯文。

三、對國際建議所述耐久性的領會

1．耐久性是一種能力或本領

國際建議定義的原文在闡述耐久性及其試驗時都用了諸如：capable、ability、able這樣的單詞，由此可見，耐久性不僅是一種表現(xiàn)出來的“性能特征（performance characteristics）”，而且更是一種“能力或本領”，它可以是顯現(xiàn)的或是潛在的。因此筆者覺得，是否可采用下列譯文從而更貼切地反映原文的含義：耐久性—計量器具在經(jīng)過規(guī)定的使用周期后仍保持其性能特征的能力。 耐久性試驗—為了要查證被測皮帶秤（EUT）是否具有在經(jīng)過規(guī)定的使用周期后仍可保持其性能特征的能力的一種試驗。

2．耐久性的改善依靠的是優(yōu)良的設計和制造

皮帶秤耐久性的優(yōu)劣應是其固有特性的反映，因此國際建議強調(diào)了須通過設計和制造（designed and manufactured）來實現(xiàn)耐久性的提升。對在用皮帶秤加強維護，例如配備強大的日常保養(yǎng)與維修服務人員隊伍，或用自動監(jiān)視和校驗裝置進行實時監(jiān)測、在線校驗，甚至建立遠程診斷與技術支持網(wǎng)絡等措施，固然可以起到延長在用皮帶秤維持正常工作的時間，縮短停機維修時間的作用，但并沒有從根本上解決某種型式皮帶秤的耐久性問題，因為這僅是一種利用外在的人力或物力實行的補救措施，并沒有對皮帶秤本身的設計或制造有本質(zhì)上的改進，因此不屬于提高皮帶秤耐久性的范疇。

3．耐久性試驗應作為型式評價的一項不可或缺的內(nèi)容

國際建議對皮帶秤耐久性的基本要求是，不僅要在額定操作條件下能符合相應的準確度要求，而且要在受到干擾時仍能正常工作。包括對源于氣候、電源、電磁場等外界干擾因素抵御能力的鑒定，R50 已將其作為型式評價的內(nèi)容，采用跟其它電工電子產(chǎn)品相同的環(huán)境可靠性試驗方法。耐久性作為可靠性的要素之一，必須作為皮帶秤型式評價的一項不可或缺的內(nèi)容。我國已將此意見反映給國際法制計量組織的相關機構，并獲得大多數(shù)會員國的贊同。

4．耐久性試驗應反映對惡劣工況的抵御能力

皮帶秤，無論其承載器是輸送機式的還是稱量臺式的，與其它衡器的顯著差別在于它跟皮帶輸送機相關聯(lián)，皮帶作為承接和傳遞重力的環(huán)節(jié)，對于稱重有著不容忽視的重大影響，實際工作中物料流量或給料量的超常變動等因素也會影響皮帶秤的準確計量，惡劣工況會嚴重干擾皮帶秤的耐久性。因此，對皮帶秤的耐久性試驗不能不包含考核其對惡劣工況的抵御能力。

四、關于皮帶秤耐久性試驗的方式

OIML 的大多數(shù)會員國已經(jīng)認同：耐久性是皮帶秤的一項重要性能，對皮帶秤的評價必須包含耐久性試驗項目。但是究竟采用什么樣的試驗方式來評價，卻尚未完全取得一致，絕大多數(shù)意見集中于以下三種方式：

（1）借用非自動衡器的耐久性試驗方法；

（2）以到用戶現(xiàn)場定期復檢的方式進行；

（3）在能進行物料試驗的實驗室內(nèi)以可以復現(xiàn)和量化的方式進行。

下面將對以上三種試驗方式進行簡要評述。

1．借用非自動衡器的試驗方法不適用于皮帶秤

關于非自動衡器的國際建議OIML R76: 2006(E)的第3.9.4.3條和附錄A6敘述了這種試驗方法：在完成其他各項試驗之后，用大約為秤量50%的載荷（僅適用于Max≤100kg，大秤量的試驗方法未提及）對被測非自動衡器重復加載—卸載10萬次，在此加卸載循環(huán)前后各進行一輪稱量試驗，前一輪試驗確定固有誤差，后一輪試驗確定因磨損引起的耐久性誤差。該試驗前后對被測衡器測得的兩次固有誤差之差不得大于允許誤差的絕對值。

皮帶秤業(yè)內(nèi)大多數(shù)意見是，該方法并不適用。這不僅因為R76規(guī)定了該方法只適用于秤量不超過100kg的衡器，很大一部分實用皮帶秤的秤量已經(jīng)超過了這一限制；此外，皮帶秤是與皮帶輸送機相連的，容易受環(huán)境和工況條件的干擾，而且“皮帶效應”的影響遠遠大于機械磨損和稱重傳感器疲勞的影響。因此，這種試驗的方法與連續(xù)累計自動衡器的動態(tài)工作特征相距甚遠，并未切中影響皮帶秤耐久性的要害因素。

2．在實驗室內(nèi)對樣機進行耐久性試驗是慣用的型式評價方式

在對被鑒定設備型式評價時，采用對樣機進行實驗室試驗的方法是十分普遍的。但有人提出了質(zhì)疑，認為：

（1）皮帶秤的性能與皮帶輸送機的性能密不可分，實驗室與用戶現(xiàn)場的狀況不盡相同；

（2）耐久性試驗需要在相當長的時間段內(nèi)方能完成。據(jù)此反對皮帶秤的耐久性試驗型式評價在實驗室內(nèi)開展。皮帶秤客觀存在著兩種耐久性。一是某種皮帶秤型式的耐久性，反映的是該品牌型號的設計和制造品質(zhì)的普遍狀況；二是某臺具體在用皮帶秤耐久性的實際表現(xiàn)。之所以會產(chǎn)生上述質(zhì)疑，是因為混淆了兩種有差別的耐久性。型式評價就其屬性而言，是一種基于數(shù)理統(tǒng)計與概率論的抽樣試驗，是通過樣本評估總體的科學方法，是以個別樣機的結果來對同一型式產(chǎn)品潛能的預測。型式評價不同于產(chǎn)品檢驗，它不是對每一臺產(chǎn)品實際性能檢測的個別記錄。因此型式評價從來都是在實驗室內(nèi)開展的，包括皮帶秤的溫度、濕度、電源變化、電磁干擾等試驗項目。因此關于耐久性的型式評價試驗放在實驗室進行也是很正當?shù)摹Ｖ劣隗w現(xiàn)耐久性所需要的較長時間間隔，可以用提高嚴酷度的短時試驗方法來替代，例

如，在環(huán)境可靠性試驗中常用幾十小時或幾天的高低溫或濕熱循環(huán)來模擬一年四季的氣候變化，以各種頻率和加速度的振動、沖擊或跌落來模擬使用周期中可能出現(xiàn)的種種意外，等等。

皮帶秤列入了依法管理的計量器具目錄，依照中華人民共和國計量法，某一品牌型號的皮帶秤族，只有在通過了計量技術機構的型式鑒定并獲得了型式批準（China Pattern Approval, CPA）之后，計量行政部門才會發(fā)放《制造計量器具許可證》（China Metrology Certification, CMC）。在實驗室開展耐久性試驗還有一個顯著的好處是，對于申請型式評價的各制造商提供了一個公共服務平臺，能公平、公正地開展樣機試驗。當然，實驗室內(nèi)的耐久性試驗必須以可再現(xiàn)和量化的方式進行。 需要指出的是，進行皮帶秤耐久性試驗的實驗室必須要能夠開展物料試驗，并且實驗室配備的試驗裝置應當能夠模擬影響皮帶秤耐久性的各種主要因素，如皮帶張力變化、物料流量變化、皮帶速度變化、托輥狀態(tài)變化等。建立具有這些專門設施的實驗室花費不菲，但還是值得的，因為當這樣的實驗室一旦建成之后，采用這種方法進行皮帶秤耐久性試驗就成為一種可行的選擇和必然趨勢，并將大大提高皮帶秤的技術水平。

3．可在用戶現(xiàn)場對特定皮帶秤開展耐久性檢驗

正因為各家用戶現(xiàn)場的輸送機會有較大差別，安裝和使用條件也各不相同，不同場合的同一型式的皮帶秤的耐久性表現(xiàn)會有很大差距，因此把現(xiàn)場試驗作為開展型式評價的地點并不適當，會有失公允。但要是把現(xiàn)場試驗的結果作為調(diào)整校準或檢定周期的依據(jù)，還是有其合理性的。本來不顧計量器具的實際使用狀況，把校準或檢定周期硬性統(tǒng)一規(guī)定為一個劃一不變的時間間隔就不科學，對于皮帶秤尤其不妥?，F(xiàn)行皮帶秤國家檢定規(guī)程JJG 195-2002附錄D之D5，對使用中示值的核查作了簡要規(guī)定。倘若能把對“使用中皮帶秤的耐久性”（也有專家認為，此處主要體現(xiàn)的是現(xiàn)場使用中的特性，實際上是長期穩(wěn)定性；而耐久性更體現(xiàn)在有關設計制造的固有特性方面。）檢驗結果與校準或檢定周期掛鉤，從而可更加合理地作出個性化的規(guī)定。 【備注】JJF 1181-2007 《衡器計量名詞術語及定義》的釋義：

7.17 耐久性durability=衡器在規(guī)定的整個使用周期內(nèi)保持其性能特征不變的能力。

7.22 穩(wěn)定度stability=在規(guī)定條件下，衡器保持其計量特性恒定不變的能力。

五、結束語

對于皮帶秤某種品牌型號耐久性潛能的型式評價，宜采用實驗室內(nèi)可以再現(xiàn)和量化的模擬惡劣工況下的物料試驗方法，須在其取得市場準入之前進行。建議把耐久性實驗室試驗方法加入到新版皮帶秤技術法規(guī)的型式評價程序之中。對于具體的某臺在用皮帶秤的耐久性（或長期穩(wěn)定性）實際表現(xiàn)，可在用戶現(xiàn)場以使用中檢驗的方式進行，使用中皮帶秤性能考核的結果可以作為調(diào)整校準或檢定周期的依據(jù)。建議把“耐久性用戶現(xiàn)場試驗方法”添入到新版皮帶秤技術法規(guī)，對相應條款進行補充。