現實狀況下梅特勒托利多稱重模塊能夠獲得怎樣的精確度?
稱秤系統的精確度取決于所采用的稱重傳感器的質量。您能夠從秤系統獲得的佳狀態也只是達到稱重傳感器的性能額定值。以下是優質的稱重傳感器的標準性能額定值:
? 非線性額定量程 (R.C.) 的 ±0.01%
?滯后:額定量程 (R.C.) 的 ±0.02%
? 綜合誤差:額定量程 (R.C.) 的 ±0.02% 到 0.03%
綜合誤差是由非線性和滯后聯合作用產生的誤差。圖 3-6 所示為稱重傳感器綜合誤差,即從零負載到額定量程之間的誤差帶。所有的重量讀數都應在該 £ 誤差帶范圍內。理想情況下,秤系統的精確度可以達到甚至過系統中單個稱重傳感器的精確度(系統量程的 0.02%,甚**)。但是,在現實狀況下,精確度會受到環境因素和結構因素(如振動、溫度、活動至固定連接、管路以及模塊支撐完整
梅特勒托利多稱重模塊預測系統精確度
料罐秤的精確度由各種因素決定,包括儀表、稱重傳感器、安裝硬件、料罐設計、底座以及環境影響
因素。不同的應用要求不同的稱重精確度。精確的配料或填料過程需要的精確度高于散裝存儲操作。表 3-2 詳細介紹了四種稱重精確度,并列出了會影響料罐秤達到這些精確度的性能的因素。遵循下表
中列出的建議將有助于確保料罐秤達到理想的精確度。
梅特勒托利多稱重模塊系統精確度總結
系統的真實精確度只能在安裝了整個系統后通過測試和驗證才能確定。安裝完所有的管路和系統組件
后,添加校驗砝碼或其它物料直至秤達到滿載量程,以對容器進行“測試”。這樣可以避免產生累積壓力,同時使系統穩定下來。系統穩定后,測試幾次(從零負載到滿載量程)以確定系統的終性能。從零負載開始,一步一步添加已知砝碼,直至達到系統的滿載量程。記錄每一步的標重。然后在從系統中取下砝碼的間隔讀取重量讀數。要確定系統的實際誤差,請將標重讀數與秤上添加的實際重量進行對比。
稱重模塊幾乎可以將任意結構轉變成秤。它們可以作為結構的原始設計的一部分,也可以添加到現有結構中。本章介紹的是常見的稱重模塊應用。模塊應 料罐、料斗、料倉和容器用料罐、料斗、料倉和容器在很多行業中用于搬運物料。通過將一系列稱重模塊安裝到其中一個容器上,您就可以準確可靠地對物料進行稱重。本手冊中用“料罐”泛指稱重模塊支撐的料罐、料斗、料倉或容器,但是每一種又是特定類型的容器,用作下述用途:
料罐:料罐通常指密閉的容器,用于存儲或裝運液體、氣體或者能夠自由流動的固體。料罐的尺寸各有不同,小到裝丙烷或加熱燃料的小型家用料罐,大到裝數噸物料的大型工業料罐。圖 2-1 所示為壓式稱重模塊支撐的料罐;
它們既可以水平放置,也可以垂直放置,并且對稱或不對稱皆可。料斗:料斗指的是頂部打開的容器,并且通常用于裝運粉末或顆粒狀的固態物料。一般用于分配物料或收集配料,以便稍后進行裝運。料斗往往比料罐小,并且常懸掛在上部構造上。圖 2-2 所示為拉式稱重模塊支撐的料斗。料倉:料倉指的是類似垂直料罐的密閉容器,但是用于存儲粉末狀或顆粒狀的固態物料。料倉的尺寸各有不同,并且可以非常大型,大到裝數百噸物料。它們常置于戶外,用于向鄰近的加工廠供應原料。
容器:容器指的是配備設備的精致料罐,可以加熱、冷卻、攪拌或者進行其它處理過程。容器中通常會發生化學反應,因此它必須能夠準確地對添加的物料進行稱重。
料罐和容器設計
將出現料罐秤的精確度會受到料罐本身設計的影響。應設計新的料罐,保證其在物料重量作用下不會嚴重彎曲,并且不會在滿載或空載的情況下出現壓力失衡。如果您要將現有料罐轉至秤上,您可能需要修改料罐來滿足這些要求。
壓式秤的穩定性
稱重模塊旨在將負載準確移至稱重傳感器,同時避免發生上一部分中所述的不必要的作用力。
是從 Centerlign(一種典型壓式稱重模塊)頂板的簡化橫截面圖。
頂板
搖桿銷
稱重傳感器
梅特勒托利多稱重模塊Centerlign 頂板的簡化橫截面
它顯示的是置于搖桿銷上的頂板,是將載荷移至稱重傳感器的工具。搖桿銷的上表面為球面半徑,這就是說頂板只有單點支撐,理論上應為頂板的中心點。另外,稱重模塊必須具備允許頂板在發生熱膨脹和收縮時水平移動的機制,這種情況下,搖桿銷經過 5-7 次傾斜,使頂板的支撐點水平移開中心點位置。前述狀況有兩個重要后果:
1.無法向頂板施加力矩來防止其轉出水平面之外。
2.頂板會自然轉出水平面之外。即使從上方向頂板*添加負載,下面的支撐點也會因為熱膨脹/收縮輕微偏離中心,這樣就會產生多種轉動頂板的可能。這一情形會因為必然的制造和安裝容差而加重。
這些點對所有稱重模塊都適用,并且對壓式秤的設計師有很多啟示:
?一個單獨的壓式稱重模塊無法支撐一個秤,至少需要三個稱重模塊。在平面圖中,稱重模塊不能在一條直線上,三個稱重模塊必須安排成三角形,四個則要安排成正方形或矩形等。
?作用于稱重心的垂直重力應始終在支撐點規定的稱重模塊頂板上的水平面范圍內;不得出這一范圍。換句話說,在正常的稱重狀況下一定會對稱重模塊產生一些向下的作用力。不能過任何稱重模塊的額定量程,因為可能會損壞稱重傳感器;理想狀況下重心應在*位置,這樣所有的稱重模塊才能平均負載。
?請參見圖 5-8,稱重模塊必須夾在堅固的底座(下部)和堅固的秤結構(下部)之間,以確保基座和頂板保持在水平面內。底座可以是混凝土,也可以是鋼結構。秤結構可為鋼質平臺,也可為料罐、料斗等,增加稱重模塊頂板的堅固性。如果料罐有支架,支架一定要牢固并且呈十字支撐,請參見下面的圖 5-15a 和 5-15b。
典型的秤配置(可看到 4 個稱重模塊中的 2 個)
?基板不能直接置于腳輪或車輪上,如圖 5-9 所示。可以制作案秤,但是車輪/腳輪與稱重模塊基板之間必須有堅固的架構。
梅特勒托利多稱重模塊地震荷載
地震所產生的地震力是會影響料罐和料倉秤的強大的外力之一。地震指地面突然運動,它會對人造重 結構產生非常大的作用力。地震是由劇烈的火山噴發所致,但是常見且為嚴重的情況下,它們發生在地殼板塊的交界地帶。圖 4-2 中,每個點都表示 5 年內發生的 4 級或 4 級以上的地震;一般來
說,點的排列格局板塊邊界相吻合。某些地方的地殼板塊間可能會發生水平或垂直滑動,長期以來由于板塊間的摩擦可以防止這種狀況的發生;潛在的能量聚積,終克服摩擦力,突然發生滑動,這樣
就造成了地震。地震波從震源向四外輻射,從而使地表發生水平運動,并在地表形成地面波;這樣地震就會同時發生水平運動和垂直運動,并對地表的設備和結構產生相應的作用力。
梅特勒托利多稱重模塊大環境考慮因素
過去 40 年里,結構抗震設計原理得到重大發展,并且隨著從各大地震中吸取的教訓不斷納入各種設計規范,該原理將繼續完善。世界范圍內采用的設計規范很多,例如,美國廣泛采用 ICC 制定的國際建筑規范,而在整個歐洲則正在采用 CEN 制定的 EN1998 歐洲規范 8:結構抗震設計。由于液體在料罐中晃動會產生流體動力效應,因此在設計料罐時還要考慮到其它因素;已專門為這一狀況編寫了規范,表 4-1 中列出了一些與高位料罐相關的規范。
梅特勒托利多稱重模塊
EN1998-4 歐洲規范 8:結構抗震設計第 4 部分:料倉、料罐和管路 CEN
D100 用于儲水的焊接碳鋼料罐 AWWA
D103 用于儲水的工廠涂層栓接鋼制料罐 AWWA
NZSEE 準則 存儲料罐抗震設計建議 NZSEE
ACI 350.1 含液體的混凝土結構的抗震設計及說明 ACI
表 4-1:高位料罐防震設計相關的規范
幸運的是,大多數地震都發生在遠離人口聚集地和工業中心的偏遠地區,但也有很多重要的例外。如果秤所在的地區采用地震設計規范,那么秤的設計必須符合這些規范。需要考慮的因素有很多,包括需要對抗的地震的嚴重性和類型、距離已知斷層的距離、現場土壤/巖層的類型和深度、底座類型以及秤在建筑或結構中的位置、秤的大小和配置、存儲的物料的毒性和震后秤所需的環境。另外,許多國家要求必須由經認證可以在該地區執行工作的專業工程師來完成抗震設計。梅特勒-托利多認為,抗震設計必須由本地經過認證的經驗豐富的專業人員根據本地條例及不同的情況來完成;我們的數據表為設計師提供進行此類分析所需的稱重傳感器及稱重模塊數據。
稱重模塊靜態與動態載荷
在為某個應用程序選擇稱重模塊時,考慮如何為稱重模塊施加載荷非常重要。料罐、料斗、料倉以及容器上的大多數稱重模塊應用都使用靜態載荷。如果是靜態載荷的話,則幾乎或者根本不會對稱重模塊產生剪切力。像輸送裝置、管架、機械秤轉換等應用以及帶有高功率攪拌機和混合機的秤使用動態載荷。使用動態載荷,在將產品放在秤上或進行加工的過程中會將水平剪切力傳輸至稱重模塊。請參閱第 6 章“壓式稱重模塊”,了解稱重模塊懸掛的類型以及其應用參數。
采用多少個稱重模塊?
對于現有安裝而言,稱重模塊的數量取決于現有支撐的數量。如果一個料罐有四個支架,那么您就需要使用四個稱重模塊。
而對于新的安裝而言,好選擇三點支撐系統,因為其確保了在稱重模塊上分配正確的載荷。如果考慮風、流體晃動或者地震載荷因素,那么料罐可能需要四個或四個以上的支撐來另外加固,防止其傾斜。
大多數的秤應用都采用三個或者四個稱重模塊。梅特勒-托利多儀表可以計算四個、八個,甚至多的稱重模塊的輸出總和,但是出四個以后就很難達到平均分配重量以及調整移位。
要計算每個稱重模塊的必要量程,請用系統總量程除以支撐的數量。總量程要應用安全系數,以防低估了重量或者重量分配不均。在第 6 章“壓式稱重模塊”和第 7 章“拉式稱重模塊”中講述了確定稱重模塊大小的程序。環境因素(如地震荷載和風力荷載)也會影響應用中稱重模塊的量程,請參見第 4 章“稱重模塊環境影響考慮因素”。
稱重模塊現場校準
另外一個要考慮的要素就是如何校準稱重模塊系統。如果您向現有料罐添加稱重模塊的話,可能需要改造料罐才能在上面懸掛合格的校驗砝碼。料罐至少要能夠支撐相當于產品凈重(規定量程)的 20%的重量。第 8 章“稱重模塊系統校準”中講述了一些現場校準的方法。
壓式稱重模塊和拉式稱重模塊
稱重模塊分為兩種基本類型:
壓式稱重模塊旨在在稱重模塊頂部安裝料罐或其它結構。拉式稱重模塊用于在稱重模塊上懸掛料罐或
一 其 它 結 構 。
您應該采用壓式稱重模塊還是拉式稱重模塊,這取決于具體的應用。表 3-1 簡要介紹了影響稱重模塊選擇的一般設計考慮因素。
考慮因素
壓式稱重模塊與拉式稱重模塊的對比
設計考慮因素 壓式稱重模塊 拉式稱重模塊
地面空間 需要足夠的地面空間來容納料罐。料罐周圍可
能需要緩沖空間。 無需地面空間,并且可以懸掛起來,從而在料
罐下方自由移動。
結構限制 不牢固的地面可能需要另外加固,或者特別進行安裝, 從而能夠承受料罐裝滿物料后的
重量。 不牢固的頂部支撐/天花板可能需要另外加固, 或者進行特別安裝,從而能夠承受料罐裝滿物
料后的重量。
重量限制 一般情況下無限制。甚至連載荷分配本身都帶有三個容器支撐,如果數量過四個就難達
到限制值。 拉式稱重模塊大可承受 20,000 磅 [10 噸] 的重量。這一限制和結構因素會限制張力系統的
容量。
稱重傳感器校準 設計可能會有所不同,并且必須考慮地面的傾斜度、可用的支撐梁以及料罐的大小、形狀和
狀況。 元件校準不會有太大差別,因為拉式桿和其它支撐設備往往支持大多數傾斜度。
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