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。
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。
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。
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。
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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