梅特勒托利多稱重模塊地震荷載
地震所產(chǎn)生的地震力是會(huì)影響料罐和料倉(cāng)秤的強(qiáng)大的外力之一。地震指地面突然運(yùn)動(dòng)，它會(huì)對(duì)人造重 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非常大的作用力。地震是由劇烈的火山噴發(fā)所致，但是常見且為嚴(yán)重的情況下，它們發(fā)生在地殼板塊的交界地帶。圖 4-2 中，每個(gè)點(diǎn)都表示 5 年內(nèi)發(fā)生的 4 級(jí)或 4 級(jí)以上的地震；一般來(lái)
說(shuō)，點(diǎn)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(huì)發(fā)生水平或垂直滑動(dòng)，長(zhǎng)期以來(lái)由于板塊間的摩擦可以防止這種狀況的發(fā)生；潛在的能量聚積，終克服摩擦力，突然發(fā)生滑動(dòng)，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(fā)生水平運(yùn)動(dòng)，并在地表形成地面波；這樣地震就會(huì)同時(shí)發(fā)生水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)，并對(duì)地表的設(shè)備和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的作用力。
梅特勒托利多稱重模塊大環(huán)境考慮因素
過去 40 年里，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原理得到重大發(fā)展，并且隨著從各大地震中吸取的教訓(xùn)不斷納入各種設(shè)計(jì)規(guī)范，該原理將繼續(xù)完善。世界范圍內(nèi)采用的設(shè)計(jì)規(guī)范很多，例如，美國(guó)廣泛采用 ICC 制定的國(guó)際建筑規(guī)范，而在整個(gè)歐洲則正在采用 CEN 制定的 EN1998 歐洲規(guī)范 8：結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。由于液體在料罐中晃動(dòng)會(huì)產(chǎn)生流體動(dòng)力效應(yīng)，因此在設(shè)計(jì)料罐時(shí)還要考慮到其它因素；已專門為這一狀況編寫了規(guī)范，表 4-1 中列出了一些與高位料罐相關(guān)的規(guī)范。
梅特勒托利多稱重模塊
EN1998-4 歐洲規(guī)范 8：結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)第 4 部分：料倉(cāng)、料罐和管路 CEN
D100 用于儲(chǔ)水的焊接碳鋼料罐 AWWA
D103 用于儲(chǔ)水的工廠涂層栓接鋼制料罐 AWWA
NZSEE 準(zhǔn)則 存儲(chǔ)料罐抗震設(shè)計(jì)建議 NZSEE
ACI 350.1 含液體的混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)及說(shuō)明 ACI
表 4-1：高位料罐防震設(shè)計(jì)相關(guān)的規(guī)范
幸運(yùn)的是，大多數(shù)地震都發(fā)生在遠(yuǎn)離人口聚集地和工業(yè)中心的偏遠(yuǎn)地區(qū)，但也有很多重要的例外。如果秤所在的地區(qū)采用地震設(shè)計(jì)規(guī)范，那么秤的設(shè)計(jì)必須符合這些規(guī)范。需要考慮的因素有很多，包括需要對(duì)抗的地震的嚴(yán)重性和類型、距離已知斷層的距離、現(xiàn)場(chǎng)土壤/巖層的類型和深度、底座類型以及秤在建筑或結(jié)構(gòu)中的位置、秤的大小和配置、存儲(chǔ)的物料的毒性和震后秤所需的環(huán)境。另外，許多國(guó)家要求必須由經(jīng)認(rèn)證可以在該地區(qū)執(zhí)行工作的專業(yè)工程師來(lái)完成抗震設(shè)計(jì)。梅特勒-托利多認(rèn)為，抗震設(shè)計(jì)必須由本地經(jīng)過認(rèn)證的經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員根據(jù)本地條例及不同的情況來(lái)完成；我們的數(shù)據(jù)表為設(shè)計(jì)師提供進(jìn)行此類分析所需的稱重傳感器及稱重模塊數(shù)據(jù)。
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。可能會(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。
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。
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)致問題。您可以采取很多措施來(lái)盡量降低受潮和被腐蝕問題發(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)牧瞎蓿瑫?huì)積存積水、積雪、樹葉或者其它雜物，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)。
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
梅特勒托利多稱重模塊秤性能
風(fēng)吹向秤會(huì)同時(shí)對(duì)零度數(shù)和跨度讀數(shù)產(chǎn)生或積極或消極的影響。平穩(wěn)的風(fēng)在零度數(shù)和跨度讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生
的穩(wěn)定偏移，但是陣風(fēng)比較典型，會(huì)在零度數(shù)和跨度讀數(shù)時(shí)造成不穩(wěn)定性；好的情況下，這只會(huì)造成秤操作困難，壞的情況下則會(huì)導(dǎo)致重量值出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤。風(fēng)影響秤的方式有很多種：
1.風(fēng)水平吹向秤的側(cè)面會(huì)導(dǎo)致負(fù)載在稱重模塊間轉(zhuǎn)移，如上一部分的第 2 點(diǎn)所述；這會(huì)導(dǎo)致某些稱重模塊過載，也會(huì)影響重量讀數(shù)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(dòng)；這在數(shù)據(jù)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(lái)表示。如果秤無(wú)法改變位置（通常為對(duì)自動(dòng)調(diào)平的物料，比如液體，進(jìn)行稱重的料罐秤），由于稱重傳感器的這一輸出浮動(dòng)（單位：mV/V），轉(zhuǎn)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(shí)在校準(zhǔn)前（通過微調(diào)接線盒）進(jìn)行調(diào)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(jīng)過調(diào)整，公差 (mV/V) 都在
±0.25% 范圍內(nèi)或者小，F(xiàn)lexmount 和 Centerligne 使用的 0745A 已調(diào)整至 ±0.1%。梅特勒托利多稱重模塊
2.水平吹來(lái)的風(fēng)也會(huì)對(duì)秤的上表面和下表面的垂直組件產(chǎn)生作用力。如果上表面和下表面完全對(duì)稱， 氣流模式相同，那么產(chǎn)生的垂直作用力就會(huì)相等并且相反，因此會(huì)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(shí)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(nèi)，強(qiáng)烈建議在要求較高的精確度的情況下采用這樣方法，另請(qǐng)參見下面的“溫度效應(yīng)”部分。注意，位于建筑背風(fēng)面的料罐不一定會(huì)受到風(fēng)的影響，建筑上的氣流會(huì)在背風(fēng)處產(chǎn)生氣壓梯度，并對(duì)秤產(chǎn)生垂直合力。
3.如果風(fēng)向與水平線呈角度，那么垂直合力就會(huì)作用于秤，這會(huì)直接影響秤的讀數(shù)。如果秤位于斜坡上或者風(fēng)向被建筑物或其它障礙物改變，就會(huì)導(dǎo)致這一狀況發(fā)生。如果來(lái)自風(fēng)扇或 HVAC 系統(tǒng)的氣流直接從上方作用于小量程工業(yè)稱或?qū)嶒?yàn)室天平，那么在室內(nèi)也會(huì)發(fā)生同樣的問題。
4.如果風(fēng)在大型臺(tái)秤的下方匯集，就會(huì)發(fā)生問題，導(dǎo)致壓力增大，平臺(tái)傾倒。將秤置于四面墻壁完好的基坑中，以保護(hù)秤。
料罐和容器設(shè)計(jì)
將出現(xiàn)料罐秤的精確度會(huì)受到料罐本身設(shè)計(jì)的影響。應(yīng)設(shè)計(jì)新的料罐，保證其在物料重量作用下不會(huì)嚴(yán)重彎曲，并且不會(huì)在滿載或空載的情況下出現(xiàn)壓力失衡。如果您要將現(xiàn)有料罐轉(zhuǎn)至秤上，您可能需要修改料罐來(lái)滿足這些要求。
壓式秤的穩(wěn)定性
稱重模塊旨在將負(fù)載準(zhǔn)確移至稱重傳感器，同時(shí)避免發(fā)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(jiǎn)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(jiǎn)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(shuō)頂板只有單點(diǎn)支撐，理論上應(yīng)為頂板的中心點(diǎn)。另外，稱重模塊必須具備允許頂板在發(fā)生熱膨脹和收縮時(shí)水平移動(dòng)的機(jī)制，這種情況下，搖桿銷經(jīng)過 5-7 次傾斜，使頂板的支撐點(diǎn)水平移開中心點(diǎn)位置。前述狀況有兩個(gè)重要后果：
1.無(wú)法向頂板施加力矩來(lái)防止其轉(zhuǎn)出水平面之外。
2.頂板會(huì)自然轉(zhuǎn)出水平面之外。即使從上方向頂板*添加負(fù)載，下面的支撐點(diǎn)也會(huì)因?yàn)闊崤蛎?收縮輕微偏離中心，這樣就會(huì)產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)動(dòng)頂板的可能。這一情形會(huì)因?yàn)楸厝坏闹圃旌桶惭b容差而加重。
這些點(diǎn)對(duì)所有稱重模塊都適用，并且對(duì)壓式秤的設(shè)計(jì)師有很多啟示：
?一個(gè)單獨(dú)的壓式稱重模塊無(wú)法支撐一個(gè)秤，至少需要三個(gè)稱重模塊。在平面圖中，稱重模塊不能在一條直線上，三個(gè)稱重模塊必須安排成三角形，四個(gè)則要安排成正方形或矩形等。
?作用于稱重心的垂直重力應(yīng)始終在支撐點(diǎn)規(guī)定的稱重模塊頂板上的水平面范圍內(nèi)；不得出這一范圍。換句話說(shuō)，在正常的稱重狀況下一定會(huì)對(duì)稱重模塊產(chǎn)生一些向下的作用力。不能過任何稱重模塊的額定量程，因?yàn)榭赡軙?huì)損壞稱重傳感器；理想狀況下重心應(yīng)在*位置，這樣所有的稱重模塊才能平均負(fù)載。
?請(qǐng)參見圖 5-8，稱重模塊必須夾在堅(jiān)固的底座（下部）和堅(jiān)固的秤結(jié)構(gòu)（下部）之間，以確保基座和頂板保持在水平面內(nèi)。底座可以是混凝土，也可以是鋼結(jié)構(gòu)。秤結(jié)構(gòu)可為鋼質(zhì)平臺(tái)，也可為料罐、料斗等，增加稱重模塊頂板的堅(jiān)固性。如果料罐有支架，支架一定要牢固并且呈十字支撐，請(qǐng)參見下面的圖 5-15a 和 5-15b。
典型的秤配置（可看到 4 個(gè)稱重模塊中的 2 個(gè)）
?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(jiān)固的架構(gòu)。
梅特勒托利多稱重模塊環(huán)境因素
由于環(huán)境因素會(huì)影響稱重模塊系統(tǒng)的精確度和安全性，因此在設(shè)計(jì)階段一定要考慮到這些因素。如果秤會(huì)受到風(fēng)、地震或撞擊荷載的影響，您可能需要使用較大量程的稱重模塊和/或添加控制設(shè)備，從而使秤在極端情況下保持穩(wěn)定狀態(tài)。
風(fēng)力載荷安裝在室外或者開放式建筑或架構(gòu)中的秤會(huì)受到風(fēng)力的影響，由于種種原因需要考慮到 這一因素。秤
體受到風(fēng)力影響會(huì)產(chǎn)生新的力，作用于稱重模塊，并且會(huì)導(dǎo)致稱重模塊過載，個(gè)別情況下還會(huì)導(dǎo)致秤傾倒。同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響秤的性能。下面兩部分會(huì)對(duì)這些要點(diǎn)作進(jìn)一步探討。室外料罐和料倉(cāng)秤通常為垂直圓筒形，通過支架來(lái)提高，并受到圖 4-1 中所示的通用型壓式稱重模塊的支撐，符合下面所介紹的類型（除非另有說(shuō)明）。
梅特勒托利多稱重模塊典型室外料罐秤
結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
在秤的穩(wěn)定性分析中，一般會(huì)假設(shè)風(fēng)從任意水平方向吹來(lái)。風(fēng)吹向秤的側(cè)面對(duì)迎風(fēng)一側(cè)產(chǎn)生水平作用
力，這會(huì)對(duì)秤產(chǎn)生幾個(gè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)：
1.稱重模塊必須通過施加水平力來(lái)抵抗風(fēng)力。不得過 稱重模塊的額定大水平力。
2.風(fēng)力使重量從迎風(fēng)面的稱重模塊轉(zhuǎn)移到背風(fēng)面的稱重模塊上，請(qǐng)參見第 10 章，附錄 2，計(jì)算反作用力，進(jìn)一步探討這一點(diǎn)。如果過了稱重模塊的額定量程，就會(huì)對(duì)其造成損壞，稱滿載時(shí)容易發(fā)生這樣的狀況。因此可能需要選擇額定量程較大的稱重模塊。將稱重模塊放在靠近秤的重心的位置，如第 5 章，圖 5-19a 所示，可大程度上降低這一效應(yīng)。
3.在個(gè)別情況下，風(fēng)力會(huì)導(dǎo)致秤傾倒，特別是高且細(xì)的料罐或料倉(cāng)。秤零負(fù)載時(shí)容易發(fā)生傾倒。為防止發(fā)生傾倒，所采用的稱重模塊必須具備防傾倒性能，并且不得過其大上升力額定值。個(gè)別情況下可能需要添加外部約束力來(lái)防止強(qiáng)風(fēng)吹到料罐，請(qǐng)參見第 5 章“其它容器控制方法”。
在計(jì)算風(fēng)力時(shí)，重要的因素是要確定（設(shè)定）現(xiàn)場(chǎng)的基本風(fēng)速，一般情況下，這可以在地區(qū)建筑條例的等風(fēng)速線圖中找到。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的暴露程度也很重要，例如秤位于峭壁上，或者面對(duì)著大片開放水域、鹽場(chǎng)等？秤的設(shè)計(jì)必須符合當(dāng)?shù)氐慕ㄖl例。另外，許多國(guó)家要求必須由經(jīng)認(rèn)證可以在該地區(qū)執(zhí)行工作的專業(yè)工程師來(lái)完成這一類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。梅特勒-托利多認(rèn)為，風(fēng)荷載設(shè)計(jì)必須由本地經(jīng)過認(rèn)證的經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員根據(jù)本地條例及不同的情況來(lái)完成；我們的數(shù)據(jù)表為設(shè)計(jì)師提供進(jìn)行此類分析所需的稱重傳感器及稱重模塊數(shù)據(jù)。

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。現(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


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