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。
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。刻度撥盤端鎖定,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。
稱重模塊尺寸建議初始張力負載:一種用來確定桿秤秤桿的初始張力負載的方式就是用秤桿抬起桿秤秤桿。將提升點(比如夾鉗)連接至桿秤秤桿,并確保固定牢固。張力負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,根據秤桿支點的位置,用倍增器進行校準(請參見圖 2-7)。例如,如果支點距離秤桿置于提升點下方的一端 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載(單位:磅 [千克])乘以 10,以確定張力負載的大小(單位:磅 [千克])。稱重模塊量程:秤的量程應在其銘牌上標出,必要情況下將其換算成“磅 [千克]”。倍數:您可以將已知校驗砝碼添加到空秤的桿秤秤桿上,從而確定秤桿系統的倍數。倍數則為校驗砝碼值除以刻度盤上顯示的重量變化值。例如,如果刻度盤上的重量變化值為 2,000 磅 [1000 千克],而桿秤秤桿上掛的是 5 磅 [2.5 千克] 的校驗砝碼,那么倍數則為 400。稱重模塊
通過秤桿確定桿秤秤桿上的初始張力負載。
換秤桿稱 換秤桿后就不再使用機械秤的秤桿和刻度盤。可以修改現有稱重平臺來支持壓式稱重模塊。這樣一來就會徹底轉變成電子秤。
稱重模塊上的水分或腐蝕性物質會影響稱重傳感器的壽命。樹葉、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導致問題。您可以采取很多措施來盡量降低受潮和被腐蝕問題發生的可能性:
?對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將水分引入系統的積雪。
?不要使用平頂的料罐,會積存積水、積雪、樹葉或者其它雜物,從而增加系統的無補償重量。
?定期用水管澆料罐來清除積存的雜物。
?保持電纜清潔,并保持良好狀態。電纜包皮破損或磨損,水會進入電纜,造成腐蝕。
?將電纜置于導線管或聚四氟乙烯套中,以保護電纜。
?將料罐(和稱重模塊)置于遠離腐蝕性物質和化學物質的地方。在溫度、水分以及空氣的綜合作用下會腐蝕周邊的稱重模塊。如果料罐旁有腐蝕性物質,請添加保護涂層和屏蔽材料。地區的空氣流通也有助于防止發生腐蝕性破壞。
?工具、生活用品以及垃圾的存放要遠離料罐和稱重系統。
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。
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。
稱重模塊是一種稱量設備,它包含一個稱重傳感器,以及將稱重傳感器連接至平臺、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變成秤體。一個稱重模塊系統必須能夠 提供準確的稱重數據,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的稱重應用。這些模塊可以直接安裝到地面、結構底座或橫梁上。料罐或其它物體安裝在稱重模塊的頂部。
一個典型的壓式稱重模塊。它由稱重傳感器、頂板(承受載荷)、負載銷(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。可能會用壓緊螺栓來防止容器翻倒。至少需要三個稱重模塊組成三角形才能完全支撐一個秤體,4 個稱重模塊組成正方形或矩形的情況也很常見。
頂板
稱重傳感器
壓緊螺栓
底板
負載銷
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造或上層露面上)必須懸掛的料罐、料倉或其它物體上形成秤體。
一個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,連接叉裝置通過螺紋桿連接至上部的結構和下部的料罐。通常情況下要用三個或三個以上的稱重模塊才能完全支撐起秤體。
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