要對傳輸系統中運輸的物體進行稱重,請將傳輸裝置的一部分安裝到稱重模塊上。由于物體在輸送機上進行稱重時通常會移動,因此這些應用需要一個能夠承受高水平剪切力負載,同時仍可以稱出可復驗的重量的稱重模塊。通過梅特勒-托利多自校正稱重模塊,傳輸裝置的稱重部分可以在承受水平剪切力負載時來回移動,從而減輕震動。但是稱重傳感器的自恢復懸掛裝置往往會使傳輸裝置返回“原”位置,以確保進行可重復性稱重。
有很多臺秤可以作為標準產品,但是有時需要專門建造一個平臺來配合一個特定的應用;這可能需要通過稱重模塊來完成,稱重模塊支撐的臺秤
機械秤轉換
可以通過兩種方式將舊的機械秤轉變成電子稱重。第一種方法是秤桿轉換。其中包括在添加 S 形元件拉式稱重模塊的同時保留現有的機械秤秤桿和稱重平臺。第二種方法就是換秤桿。其中包括 拆下秤桿,在現有稱重平臺下方添加壓式稱重模塊。
秤桿轉換
秤轉換可以保留機械秤的刻度盤,這樣既可以進行電子稱重,也可以進行機械稱重。在現有桿秤秤桿上插入 S 形元件拉式稱重模塊,置于刻度盤欄中??潭葥鼙P端鎖定,這樣 S 形元件就可以感應到從地磅中延伸出的橫桿施加的張力。為防止發生斷電或出現線路故障,操作人員可以為刻度盤解鎖,完全恢復機械操作。圖 2-6 顯示秤轉換。
如何確定秤轉換后稱重傳感器所需的量程(單位:磅 [千克]):
?確定桿秤秤桿因平臺的固定負載所獲得的原始張力負載(單位:磅 [千克])。
?確定現有秤的量程(單位:磅 [千克])。
?確定秤桿系統的倍數。
將以上列出的變量插入下面的公式中: 稱重傳感器量程 = 初始張力負載 + 量程
倍數
得出的就是可以采用的絕對小稱重傳感器量程,用安全系數乘以該量程,這在第 7 章“拉式稱重模塊”中作出了進一步講述。
稱重模塊一般安裝指南
向稱重傳感器施加力
使用應變計的稱重傳感器十分敏感,能夠檢測到重量發生的十分細微的變化。技巧是確保它們僅對您想要測量的重量作出反應,而不對其它力作出反應。要獲得準確的重量讀數,您必須認真核實重量施加至稱重傳感器的方式及位置。理論上,安裝的稱重傳感器要使負載在整個重量范圍內垂直施加(參見圖 5-1)。
要獲得理想的稱重效果,稱重容器和稱重傳感器支撐需要保持水平和平行,并且要務必無比牢固。如梅特勒托利多稱重模塊
果料罐秤及其結構支撐經過仔細設計和安裝,那么秤就可以獲得理想的載荷應用。如果秤安裝不正確,則由多種力會影響其精確度。下面的部分講述的是料罐秤應用中常碰到的載荷問題。
角向載荷
如果力并非完全垂直施加至稱重傳感器,那么就會發生角向負載。這一對角力可看作是其垂直組件和水平組件的合力。在設計完好的稱重模塊應用中,稱重傳感器會感應出重量(垂直作用力),但無法感應到側向負載(水平力)。
為帶有稱重傳感器的稱重模塊應用固定在底座上。料罐重量產生的力完全垂直向下。圖 5-2b 中的作用力有一定的角度。該角向力的垂直組件 (F) 垂直于稱重傳感器, 并受到感應;相當于圖 5-2a 中施加的力。水平組件(側向力)= F × Tangent θ.
所示為角向負載是如何影響固定在進行稱重的料罐上的稱重傳感器。圖 5-3a 所示為作用力完全垂直的理想安裝情況。在圖 5-3b 中,垂直于稱重傳感器并受到感應的作用力 (FN) 會小于理想安裝情況下施加到稱重傳感器上的垂直作用力 (F)。這種情況下,FN = F × Cosine θ.梅特勒托利多稱重模塊
如果垂直作用力的施加方向不在中心線上,就會出現偏心荷載。這一問題可能由熱膨脹和收縮所致,也可能由安裝硬件設計不佳所致。使用能夠適應膨脹和收縮的稱重模塊,您就可以避免偏心荷載問題。
側向載荷和端部載荷
如果水平力作用于稱重傳感器的側面或端部,則會發生側向負載和端部負載(請參見圖 5-5)。它們可能由熱膨脹和收縮、偏離或者動態負載引起的容器移位所致。側向和端部作用力可能會影響秤的線性和磁滯。對于靜態負載應用而言,請使用能夠抵消熱運動的稱重模塊系統。而對于動態負載應用而言,請使用帶有自校準負載銷懸架的稱重模塊系統。
施加至稱重傳感器的側向作用力和端部作用力
如果側向所用力轉動稱重傳感器,則會發生轉矩載荷。這可能由結構彎曲、系統動力則學、熱運動或安裝硬件偏離所致。轉矩載荷會降低系統的精確度和可重復性。為避免發生這一問題, 請務必遵守相應的結構支撐和安裝指南,并使用防止料罐運動的稱重模塊。
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。
稱重模塊稱重系統性能
精確度、分辨率以及可重復性是衡量一個稱重系統性能的基本概念。精確度指的是秤儀表上的讀數與秤上放置的實際重量的接近程度。秤的精確度通常根據公認的標準來衡量,比如 NIST 認證的校驗砝碼。
分辨率指的是數字秤能夠檢測到的小的重量變化。分辨率根據增量大小進行衡量,取決于稱重傳感器和數字儀表的功能。數字重量儀表可能能夠顯示非常小的增量,比如 0.01 磅 [5 克];但是這并不表
示系統的精確度達 0.01 磅 [5 克]。
圖 3-1 有助于您區分精確度和分辨率。即使儀表的分辨率為 0.01 磅 [0.005 千克],重量度數的精確度也
不能達到 0.32 磅 [0.145 千克]。分辨率取決于儀表的電子電路。現在的許多工業儀表都可以都可以將稱
重傳感器信號分為 1,000,000 個刻度,并且實際可以顯示 100,000 個刻度。顯示的分辨率取決于儀表的分配方式。但是顯示增量的大小不能使秤精確到該增量。
梅特勒-托利多有多少個稱重模塊?
可重復性指的是當在秤上放置相同的重量時,稱能夠顯示相同的重量讀數。這在配料和填料應用中尤
為重要,每一批都需要相同量的物料??芍貜托院途_度是緊密相關的。您所擁有的系統可重復,卻
未必準確;但是系統只有在可重復的情況下才能準確。
以下因素會影響稱重模塊稱重系統的精確度和可重復性。稍候本手冊對其進行了詳細說明。
?環境因素:風力、地震力、溫度、振動
?稱重模塊系統支撐結構
?料罐和容器設計
?管路設計(活動至固定連接)
?稱重傳感器和終端的質量
?稱重傳感器總量程
?校準
?操作 / 裝運因素
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。
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。
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