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。
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。
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。
確定系統精確度和可重復性
經驗表明,完全由置于穩固基礎上的稱重模塊支撐的料罐秤的精確度小于施加載荷(置于秤上的重量) 的 0.1%。如果這類秤經過正確校準,就可以讀出置于其上面的重量的準確讀數。理論上,總負重量程的百分比應該等于總計數(增量)的百分比。圖 3-2 闡釋了這一關系。
梅特勒托利多稱重模塊:理想量程與計數次數
如果秤的計數次數為 1,000,總量程為 5,000 磅 [2000 千克],那么每一次的計數應為 5 磅 [2 千克]。當把 2,500 磅 [1000 千克] 的重量置于秤上時,則計數次數應為 500。如果重量為 5,000 磅 [2000 千克],則計數次數應為 1,000。不管是向秤上添加重量還是從秤上減去重量,這一關系都不會改。
如果秤未經正確校準,這一理想的關系則未必正確。有四種主要的誤差會導致稱重不準:
?校準誤差
?線性誤差
?滯后誤差
?可重復性誤差
梅特勒托利多稱重模塊校準誤差
一些誤差是因為稱重設備沒有經過正確校準。如果出現校準誤差(參見圖 3-3),計數次數與載荷的比
例仍是一條直線,因為這是在理想的秤狀況下。但是在滿載荷情況下,直線不能完全達到計數次數。重量和計數次數之間為線性關系,但并不準確無誤。這通常是由對秤進行電子校準時發生的誤差所致, 可以通過重新校準秤進行正。
線性誤差
線性指的是負載附加到秤上時,秤能夠保持計數次數與負載比例(圖中的一條直線)的一致性。如果
出現線性誤差,秤能夠在零載荷和滿載荷時正確讀數,但在兩點之間則無法正確讀數(請參見圖 3-4)。重量指示可能會高于實際重量(如圖所示),也可能會低于實際重量。
梅特勒托利多稱重模塊一般考慮因素
梅特勒-托利多 確定系統精確度和可重復性
滯后誤差
滯后指的是對于同一施加載荷的秤讀數的大差異,一個讀數通過從零增加負載得出,另外一個通過
從滿載減少負載得出。圖 3-5 所示為典型的滯后誤差。秤在零載荷和滿載荷時能夠準確讀數。逐漸向稱添加重量時,曲線低于直線,顯示的讀數過低。達到滿載后,重量逐漸減少,曲線高于直線,顯示的讀數過高。滯后指的是負載和卸載曲線之間的大差異;在本示例中出現在半載荷時。您應當采取一些措施來減少配料稱、填料稱和計數稱應用中的線性誤差和滯后誤差,特別是采用了全套秤的情況下。
梅特勒托利多稱重模塊可重復性誤差
可重復性指的是秤能夠在相同的環境狀況下多次添加或去除同樣的重量時顯示相同的讀數。它指的是
讀數之間的大差異,用施加載荷的百分比表示。例如,假設在量程 5,000 磅 [2500 千克] 的秤上放
置 10 次 5,000 磅 [2500 千克] 的重量,5,001 磅 [2500.5 千克] 為大讀數,而 5,000 磅 [2500 千克]
為小讀數。可重復性誤差則為 1 磅 [0.5 千克],或者是秤體的施加載荷 (A.L) 的 0.02% (1/5,000)。注意:帶有施加載荷的秤體的可重復性誤差,如果施加載荷減少一半,則可重復性誤差也要減半。
梅特勒托利多稱重模塊秤性能
風吹向秤會同時對零度數和跨度讀數產生或積極或消極的影響。平穩的風在零度數和跨度讀數時產生
的穩定偏移,但是陣風比較典型,會在零度數和跨度讀數時造成不穩定性;好的情況下,這只會造成秤操作困難,壞的情況下則會導致重量值出現嚴重錯誤。風影響秤的方式有很多種:
1.風水平吹向秤的側面會導致負載在稱重模塊間轉移,如上一部分的第 2 點所述;這會導致某些稱重模塊過載,也會影響重量讀數的精確度。由于存在制造公差,所有的稱重傳感器的額定輸出都有一定的浮動;這在數據表中通常通過在額定輸出(單位:mV/V)后跟 ± 公差值(范圍:0.1 到 5%)來表示。如果秤無法改變位置(通常為對自動調平的物料,比如液體,進行稱重的料罐秤),由于稱重傳感器的這一輸出浮動(單位:mV/V),轉移的重量就很有可能記錄不同。選擇公差 (mV/V) 較小的稱重傳感器可以大程度上減少這類誤差,同時在校準前(通過微調接線盒)進行調整移位也可以消除這一誤差。稱重模塊中使用的梅特勒-托利多稱重傳感器一般都經過調整,公差 (mV/V) 都在
±0.25% 范圍內或者小,Flexmount 和 Centerligne 使用的 0745A 已調整至 ±0.1%。梅特勒托利多稱重模塊
2.水平吹來的風也會對秤的上表面和下表面的垂直組件產生作用力。如果上表面和下表面完全對稱, 氣流模式相同,那么產生的垂直作用力就會相等并且相反,因此會抵消。但是,這種情況并不存在,特別是考慮到附屬物的情況下,比如混合器、管路、檢視艙口和支撐架。事實上,這些力很難量化,唯一可行的方法就是遮蓋住秤或者將其置于室內,強烈建議在要求較高的精確度的情況下采用這樣方法,另請參見下面的“溫度效應”部分。注意,位于建筑背風面的料罐不一定會受到風的影響,建筑上的氣流會在背風處產生氣壓梯度,并對秤產生垂直合力。
3.如果風向與水平線呈角度,那么垂直合力就會作用于秤,這會直接影響秤的讀數。如果秤位于斜坡上或者風向被建筑物或其它障礙物改變,就會導致這一狀況發生。如果來自風扇或 HVAC 系統的氣流直接從上方作用于小量程工業稱或實驗室天平,那么在室內也會發生同樣的問題。
4.如果風在大型臺秤的下方匯集,就會發生問題,導致壓力增大,平臺傾倒。將秤置于四面墻壁完好的基坑中,以保護秤。
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