稱重模塊靜態(tài)與動(dòng)態(tài)載荷

在為某個(gè)應(yīng)用程序選擇稱重模塊時(shí)，考慮如何為稱重模塊施加載荷非常重要。料罐、料斗、料倉(cāng)以及容器上的大多數(shù)稱重模塊應(yīng)用都使用靜態(tài)載荷。如果是靜態(tài)載荷的話，則幾乎或者根本不會(huì)對(duì)稱重模塊產(chǎn)生剪切力。像輸送裝置、管架、機(jī)械秤轉(zhuǎn)換等應(yīng)用以及帶有高功率攪拌機(jī)和混合機(jī)的秤使用動(dòng)態(tài)載荷。使用動(dòng)態(tài)載荷，在將產(chǎn)品放在秤上或進(jìn)行加工的過(guò)程中會(huì)將水平剪切力傳輸至稱重模塊。請(qǐng)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(yīng)用參數(shù)。

采用多少個(gè)稱重模塊？

對(duì)于現(xiàn)有安裝而言，稱重模塊的數(shù)量取決于現(xiàn)有支撐的數(shù)量。如果一個(gè)料罐有四個(gè)支架，那么您就需要使用四個(gè)稱重模塊。
而對(duì)于新的安裝而言，好選擇三點(diǎn)支撐系統(tǒng)，因?yàn)槠浯_保了在稱重模塊上分配正確的載荷。如果考慮風(fēng)、流體晃動(dòng)或者地震載荷因素，那么料罐可能需要四個(gè)或四個(gè)以上的支撐來(lái)另外加固，防止其傾斜。
大多數(shù)的秤應(yīng)用都采用三個(gè)或者四個(gè)稱重模塊。梅特勒-托利多儀表可以計(jì)算四個(gè)、八個(gè)，甚至多的稱重模塊的輸出總和，但是出四個(gè)以后就很難達(dá)到平均分配重量以及調(diào)整移位。
要計(jì)算每個(gè)稱重模塊的必要量程，請(qǐng)用系統(tǒng)總量程除以支撐的數(shù)量?？偭砍桃獞?yīng)用安全系數(shù)，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(huán)境因素（如地震荷載和風(fēng)力荷載）也會(huì)影響應(yīng)用中稱重模塊的量程，請(qǐng)參見(jiàn)第 4 章“稱重模塊環(huán)境影響考慮因素”。
稱重模塊現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

另外一個(gè)要考慮的要素就是如何校準(zhǔn)稱重模塊系統(tǒng)。如果您向現(xiàn)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(yàn)砝碼。料罐至少要能夠支撐相當(dāng)于產(chǎn)品凈重（規(guī)定量程）的 20%的重量。第 8 章“稱重模塊系統(tǒng)校準(zhǔn)”中講述了一些現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的方法。
稱重模塊上的水分或腐蝕性物質(zhì)會(huì)影響稱重傳感器的壽命。樹(shù)葉、塵土之類的雜物聚集在稱重模塊上或者稱重模塊周圍也會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。您可以采取很多措施來(lái)盡量降低受潮和被腐蝕問(wèn)題發(fā)生的可能性：
?對(duì)稱重模塊做好充分排水。
?避免使稱重模塊接觸要融化以及會(huì)將水分引入系統(tǒng)的積雪。
?不要使用平頂?shù)牧瞎?，?huì)積存積水、積雪、樹(shù)葉或者其它雜物，從而增加系統(tǒng)的無(wú)補(bǔ)償重量。
?定期用水管澆料罐來(lái)清除積存的雜物。
?保持電纜清潔，并保持良好狀態(tài)。電纜包皮破損或磨損，水會(huì)進(jìn)入電纜，造成腐蝕。
?將電纜置于導(dǎo)線管或聚四氟乙烯套中，以保護(hù)電纜。
?將料罐（和稱重模塊）置于遠(yuǎn)離腐蝕性物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)的地方。在溫度、水分以及空氣的綜合作用下會(huì)腐蝕周邊的稱重模塊。如果料罐旁有腐蝕性物質(zhì)，請(qǐng)?zhí)砑颖Ｗo(hù)涂層和屏蔽材料。地區(qū)的空氣流通也有助于防止發(fā)生腐蝕性破壞。
?工具、生活用品以及垃圾的存放要遠(yuǎn)離料罐和稱重系統(tǒng)。
稱重模塊幾乎可以將任意結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成秤。它們可以作為結(jié)構(gòu)的原始設(shè)計(jì)的一部分，也可以添加到現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中。本章介紹的是常見(jiàn)的稱重模塊應(yīng)用。模塊應(yīng) 料罐、料斗、料倉(cāng)和容器用料罐、料斗、料倉(cāng)和容器在很多行業(yè)中用于搬運(yùn)物料。通過(guò)將一系列稱重模塊安裝到其中一個(gè)容器上，您就可以準(zhǔn)確可靠地對(duì)物料進(jìn)行稱重。本手冊(cè)中用“料罐”泛指稱重模塊支撐的料罐、料斗、料倉(cāng)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(chǔ)或裝運(yùn)液體、氣體或者能夠自由流動(dòng)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(shù)噸物料的大型工業(yè)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(duì)稱或不對(duì)稱皆可。料斗：料斗指的是頂部打開(kāi)的容器，并且通常用于裝運(yùn)粉末或顆粒狀的固態(tài)物料。一般用于分配物料或收集配料，以便稍后進(jìn)行裝運(yùn)。料斗往往比料罐小，并且常懸掛在上部構(gòu)造上。圖 2-2 所示為拉式稱重模塊支撐的料斗。料倉(cāng)：料倉(cāng)指的是類似垂直料罐的密閉容器，但是用于存儲(chǔ)粉末狀或顆粒狀的固態(tài)物料。料倉(cāng)的尺寸各有不同，并且可以非常大型，大到裝數(shù)百噸物料。它們常置于戶外，用于向鄰近的加工廠供應(yīng)原料。
容器：容器指的是配備設(shè)備的精致料罐，可以加熱、冷卻、攪拌或者進(jìn)行其它處理過(guò)程。容器中通常會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此它必須能夠準(zhǔn)確地對(duì)添加的物料進(jìn)行稱重。

稱重模塊尺寸建議初始張力負(fù)載：一種用來(lái)確定桿秤秤桿的初始張力負(fù)載的方式就是用秤桿抬起桿秤秤桿。將提升點(diǎn)（比如夾鉗）連接至桿秤秤桿，并確保固定牢固。張力負(fù)載指的是必須施加到秤桿自由端的重量，這樣才能提起桿秤秤桿，根據(jù)秤桿支點(diǎn)的位置，用倍增器進(jìn)行校準(zhǔn)（請(qǐng)參見(jiàn)圖 2-7）。例如，如果支點(diǎn)距離秤桿置于提升點(diǎn)下方的一端 2 英寸 [5 厘米]，距離自由端 20 英寸，用必須添加至秤桿自由端的負(fù)載（單位：磅 [千克]）乘以 10，以確定張力負(fù)載的大小（單位：磅 [千克]）。稱重模塊量程：秤的量程應(yīng)在其銘牌上標(biāo)出，必要情況下將其換算成“磅 [千克]”。倍數(shù)：您可以將已知校驗(yàn)砝碼添加到空秤的桿秤秤桿上，從而確定秤桿系統(tǒng)的倍數(shù)。倍數(shù)則為校驗(yàn)砝碼值除以刻度盤(pán)上顯示的重量變化值。例如，如果刻度盤(pán)上的重量變化值為 2,000 磅 [1000 千克]，而桿秤秤桿上掛的是 5 磅 [2.5 千克] 的校驗(yàn)砝碼，那么倍數(shù)則為 400。稱重模塊
通過(guò)秤桿確定桿秤秤桿上的初始張力負(fù)載。
換秤桿稱 換秤桿后就不再使用機(jī)械秤的秤桿和刻度盤(pán)。可以修改現(xiàn)有稱重平臺(tái)來(lái)支持壓式稱重模塊。這樣一來(lái)就會(huì)徹底轉(zhuǎn)變成電子秤。
精確度 中等精度 低精度 水平檢測(cè)
精確度等級(jí) 高 好 良好 一般
系統(tǒng)精確度
（系統(tǒng)量程百分比）* 0.015 至 0.033 0.033 至 0.10 0.10 至 0.50 大于 0.50
稱重傳感器利用率
（額定量程百分比）* ≥ 50 ≥ 30 ≥ 30 ≥ 20
應(yīng)用類型 制劑、調(diào)配、配料、精確填料使用的反應(yīng)容器 收集罐、料斗、傳送系統(tǒng)、配料、填料 收集罐、料斗、傳送系統(tǒng) 原料和商品的散裝存儲(chǔ)罐

梅特勒托利多稱重模塊

稱重傳感器認(rèn)證 C6 或 C3 OIML、5000d CIII NTEP C3 至 D1 OIML、3000d
CIII 至 10,000d CIIIL NTEP D1 OIML、1000d CIII NTEP
（未批準(zhǔn)） 批準(zhǔn)或未批準(zhǔn)
稱重模塊載荷懸掛 自校正 自校正或浮動(dòng) 自校正、浮動(dòng)或固定 自校正、浮動(dòng)或固定
固定或靜止的稱重傳感器 無(wú) 無(wú) 無(wú) 僅用于液體或氣體

梅特勒托利多稱重模塊
料罐特性 準(zhǔn)備校驗(yàn)砝碼、穩(wěn)固的安裝支撐 準(zhǔn)備校驗(yàn)砝碼、穩(wěn)固的安裝支撐 準(zhǔn)備校驗(yàn)砝碼、穩(wěn)固的安裝支撐 穩(wěn)固的安裝支撐
進(jìn)口和出口管路 僅限靈活型 僅限靈活型 靈活型和穩(wěn)固型 靈活型和穩(wěn)固型
底座 穩(wěn)固且不受周圍因素的影響，統(tǒng)一撓曲度 穩(wěn)固且不受周圍因素的影響，統(tǒng)一撓曲度 穩(wěn)固且撓曲度統(tǒng)一 穩(wěn)固且撓曲度統(tǒng)一
型號(hào) 自校正 自校正、浮動(dòng)或張力 自校正、浮動(dòng)、固定或張力 活動(dòng)稱重模塊與固定稱重模塊或固定底座的結(jié)合
物料 建議使用不銹鋼 碳鋼、不銹鋼 碳鋼、不銹鋼 碳鋼、不銹鋼
稱重模塊稱重系統(tǒng)性能
精確度、分辨率以及可重復(fù)性是衡量一個(gè)稱重系統(tǒng)性能的基本概念。精確度指的是秤儀表上的讀數(shù)與秤上放置的實(shí)際重量的接近程度。秤的精確度通常根據(jù)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，比如 NIST 認(rèn)證的校驗(yàn)砝碼。
分辨率指的是數(shù)字秤能夠檢測(cè)到的小的重量變化。分辨率根據(jù)增量大小進(jìn)行衡量，取決于稱重傳感器和數(shù)字儀表的功能。數(shù)字重量?jī)x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(tǒng)的精確度達(dá) 0.01 磅 [5 克]。
圖 3-1 有助于您區(qū)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(shù)的精確度也
不能達(dá)到 0.32 磅 [0.145 千克]。分辨率取決于儀表的電子電路?，F(xiàn)在的許多工業(yè)儀表都可以都可以將稱
重傳感器信號(hào)分為 1,000,000 個(gè)刻度，并且實(shí)際可以顯示 100,000 個(gè)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(gè)稱重模塊？
可重復(fù)性指的是當(dāng)在秤上放置相同的重量時(shí)，稱能夠顯示相同的重量讀數(shù)。這在配料和填料應(yīng)用中尤
為重要，每一批都需要相同量的物料。可重復(fù)性和精確度是緊密相關(guān)的。您所擁有的系統(tǒng)可重復(fù)，卻
未必準(zhǔn)確；但是系統(tǒng)只有在可重復(fù)的情況下才能準(zhǔn)確。
以下因素會(huì)影響稱重模塊稱重系統(tǒng)的精確度和可重復(fù)性。稍候本手冊(cè)對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。
?環(huán)境因素：風(fēng)力、地震力、溫度、振動(dòng)
?稱重模塊系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)
?料罐和容器設(shè)計(jì)
?管路設(shè)計(jì)（活動(dòng)至固定連接）
?稱重傳感器和終端的質(zhì)量
?稱重傳感器總量程
?校準(zhǔn)
?操作 / 裝運(yùn)因素
稱重模塊是一種稱量設(shè)備，它包含一個(gè)稱重傳感器，以及將稱重傳感器連接至平臺(tái)、輸送皮帶、料罐、料斗、容器或者任何組成秤體的物體所*的安裝硬件。通常情況下要用三到四個(gè)稱重模塊才能完全支撐物體的總重量。這樣就能有效地將物體轉(zhuǎn)變成秤體。一個(gè)稱重模塊系統(tǒng)必須能夠 提供準(zhǔn)確的稱重?cái)?shù)據(jù)，并且能夠安全支撐物體。
稱重模塊分為兩種基本類型：壓式型和拉式型。
壓式稱重模塊
壓式稱重模塊適用于大多數(shù)的稱重應(yīng)用。這些模塊可以直接安裝到地面、結(jié)構(gòu)底座或橫梁上。料罐或其它物體安裝在稱重模塊的頂部。
一個(gè)典型的壓式稱重模塊。它由稱重傳感器、頂板（承受載荷）、負(fù)載銷（將載荷從頂板傳至稱重傳感器）以及底板（用螺栓固定至地面或者其它支撐表面）組成?？赡軙?huì)用壓緊螺栓來(lái)防止容器翻倒。至少需要三個(gè)稱重模塊組成三角形才能完全支撐一個(gè)秤體，4 個(gè)稱重模塊組成正方形或矩形的情況也很常見(jiàn)。
頂板
稱重傳感器
壓緊螺栓
底板
負(fù)載銷
拉式稱重模塊
拉式稱重模塊用于上方（比如從建筑的上部構(gòu)造或上層露面上）必須懸掛的料罐、料倉(cāng)或其它物體上形成秤體。
一個(gè)典型的拉式稱重模塊。它采用的是 S 形的稱重傳感器，兩端都有螺紋孔。兩端都旋入了球形桿端軸承，連接叉裝置通過(guò)螺紋桿連接至上部的結(jié)構(gòu)和下部的料罐。通常情況下要用三個(gè)或三個(gè)以上的稱重模塊才能完全支撐起秤體。
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(jié)構(gòu)。拉式稱重模塊用于在稱重模塊上懸掛料罐或
一 其 它 結(jié) 構(gòu) 。
您應(yīng)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(yīng)用。表 3-1 簡(jiǎn)要介紹了影響稱重模塊選擇的一般設(shè)計(jì)考慮因素。
考慮因素
壓式稱重模塊與拉式稱重模塊的對(duì)比
設(shè)計(jì)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(lái)容納料罐。料罐周圍可
能需要緩沖空間。 無(wú)需地面空間，并且可以懸掛起來(lái)，從而在料
罐下方自由移動(dòng)。
結(jié)構(gòu)限制 不牢固的地面可能需要另外加固，或者特別進(jìn)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(jìn)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(wú)限制。甚至連載荷分配本身都帶有三個(gè)容器支撐，如果數(shù)量過(guò)四個(gè)就難達(dá)
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(jié)構(gòu)因素會(huì)限制張力系統(tǒng)的
容量。
稱重傳感器校準(zhǔn) 設(shè)計(jì)可能會(huì)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(zhǔn)不會(huì)有太大差別，因?yàn)槔綏U和其它支撐設(shè)備往往支持大多數(shù)傾斜度。
現(xiàn)實(shí)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(tǒng)的精確度取決于所采用的稱重傳感器的質(zhì)量。您能夠從秤系統(tǒng)獲得的佳狀態(tài)也只是達(dá)到稱重傳感器的性能額定值。以下是優(yōu)質(zhì)的稱重傳感器的標(biāo)準(zhǔn)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(lián)合作用產(chǎn)生的誤差。圖 3-6 所示為稱重傳感器綜合誤差，即從零負(fù)載到額定量程之間的誤差帶。所有的重量讀數(shù)都應(yīng)在該 ￡ 誤差帶范圍內(nèi)。理想情況下，秤系統(tǒng)的精確度可以達(dá)到甚至過(guò)系統(tǒng)中單個(gè)稱重傳感器的精確度（系統(tǒng)量程的 0.02%，甚**）。但是，在現(xiàn)實(shí)狀況下，精確度會(huì)受到環(huán)境因素和結(jié)構(gòu)因素（如振動(dòng)、溫度、活動(dòng)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(yù)測(cè)系統(tǒng)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(shè)計(jì)、底座以及環(huán)境影響
因素。不同的應(yīng)用要求不同的稱重精確度。精確的配料或填料過(guò)程需要的精確度高于散裝存儲(chǔ)操作。表 3-2 詳細(xì)介紹了四種稱重精確度，并列出了會(huì)影響料罐秤達(dá)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(dá)到理想的精確度。
梅特勒托利多稱重模塊系統(tǒng)精確度總結(jié)
系統(tǒng)的真實(shí)精確度只能在安裝了整個(gè)系統(tǒng)后通過(guò)測(cè)試和驗(yàn)證才能確定。安裝完所有的管路和系統(tǒng)組件
后，添加校驗(yàn)砝碼或其它物料直至秤達(dá)到滿載量程，以對(duì)容器進(jìn)行“測(cè)試”。這樣可以避免產(chǎn)生累積壓力，同時(shí)使系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)。系統(tǒng)穩(wěn)定后，測(cè)試幾次（從零負(fù)載到滿載量程）以確定系統(tǒng)的終性能。從零負(fù)載開(kāi)始，一步一步添加已知砝碼，直至達(dá)到系統(tǒng)的滿載量程。記錄每一步的標(biāo)重。然后在從系統(tǒng)中取下砝碼的間隔讀取重量讀數(shù)。要確定系統(tǒng)的實(shí)際誤差，請(qǐng)將標(biāo)重讀數(shù)與秤上添加的實(shí)際重量進(jìn)行對(duì)比。


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