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稱重模塊在稱重系統(tǒng)中的應(yīng)用
稱重模塊在稱重系統(tǒng)中的應(yīng)用
稱重模塊是一種廣泛應(yīng)用的新型傳感器。它將高精度剪切梁傳感器,、負(fù)荷傳遞裝置與安裝連接板等部件合為一體, 既保證了剪切梁傳感器精度高、 穩(wěn)定性好的特點(diǎn), 又解決了因安裝不當(dāng)造成稱量誤差的問題,。稱重模塊分為兩類: 靜載稱重模塊和動(dòng)載稱重模塊,。靜載稱重模塊主要適用于側(cè)向力較小的靜載荷稱重場(chǎng)合; 動(dòng)載稱重模塊主要適用于承受水平作用力的機(jī)械裝置如流水線、 傳送帶等,。在當(dāng)今涂料生產(chǎn)工藝上, 隨著對(duì)涂料品質(zhì)的進(jìn)一步要求, 合成各物料的比例要求越來越, 使得稱重模塊得到廣泛的應(yīng)用,。本文著重介紹 -托利多衡器有限公司的 FW 靜載稱重模塊在稱重系統(tǒng)中的應(yīng)用。
1 稱重模塊特點(diǎn)
稱重模塊 1 個(gè)突出的特點(diǎn)在于其簡(jiǎn)單合理的設(shè)計(jì), 沒有需焊接的部件, 也不需要額外的配件, 所有模塊的制造,、 組裝,、 測(cè)試都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn), 使調(diào)試安裝工作更方便、 快速, 并能在形狀各異的物體上安裝,。傳統(tǒng)的電子稱重系統(tǒng), 在進(jìn)行靜態(tài)載荷或動(dòng)態(tài)載荷稱重時(shí), 很容易受到周圍環(huán)境的干擾, 影響系統(tǒng)稱量準(zhǔn)確性的因素很多, 一些出自系統(tǒng)本身,如系統(tǒng)的設(shè)計(jì),、 安裝、 標(biāo)定及維護(hù); 另一些是外部因素, 如上升氣流,、 震動(dòng)及溫度變化,。稱重模塊與傳統(tǒng)電子稱重系統(tǒng)相比, 減少了這些因素在稱重過程中的影響, 因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)只有 1 個(gè)傳感器是剛性連接( 固定式模塊) , 秤體可以通過其他的浮動(dòng)式、 半浮動(dòng)模塊來承受膨脹和收縮,。
2 稱重模塊構(gòu)造
FW 靜載稱重模塊由板,、 底板、 SB 系列剪切梁稱重傳感器、 傳感器承壓及支撐螺栓等部件構(gòu)成,。在稱量時(shí), 載荷作用于板, 通過傳感器承壓施加到傳感器的承載點(diǎn)上,。傳感器將容器所產(chǎn)生的壓力轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸出到儀表。模塊的容量依據(jù)其所用傳感器而定, FW 稱重模塊的容量為 0.5~50t,。
FW 靜載稱重模塊根據(jù)傳感器的不同組裝方式可分成 3 種類型: 固定式模塊,、半浮動(dòng)模塊和浮動(dòng)式模塊。這 3 種類型模塊的組合可使稱重系統(tǒng)免受熱脹冷縮的影響, 保證傳感器的受力點(diǎn)不變,。固定式模塊通過一固定點(diǎn)連接傳感器和板, 使傳感器不能平移, 但可以圍繞固定點(diǎn)旋轉(zhuǎn); 半浮動(dòng)模塊阻止秤體圍繞固定式模塊轉(zhuǎn)動(dòng), 但允許秤體因熱脹冷縮而產(chǎn)生徑向移動(dòng); 浮動(dòng)式模塊只承受垂直載荷,。1 套簡(jiǎn)單的稱重系統(tǒng)必須由 1 只固定式模塊,1 只半浮動(dòng)模塊及一些浮動(dòng)式模塊組成。半浮動(dòng)模塊必須安裝在固定模塊的對(duì)角上且其自由軸指向固定式模塊( 4 模塊系統(tǒng)) 或與徑向一致( 3 模塊系統(tǒng)) ,。
3 稱重模塊的選擇
3.1 確定 FW 靜載稱重模塊的數(shù)量
安裝過程中支撐腳的數(shù)量應(yīng)視秤體形狀,、尺寸而定。一般而言, 垂直放置的圓柱形容器比較適合3只傳感器的配置, 水平放置的容器或方形用 4 只傳感器比較適合,?？傒d荷應(yīng)盡可能平均地作用在每個(gè)傳感器上。當(dāng) 3 個(gè)支撐腳不能很好地支撐整個(gè)秤體時(shí), 應(yīng)加另外的支撐腳, 使傳感器在整個(gè)量程都能受力, 包括空載狀態(tài),。對(duì)于已安裝支撐腳的罐, 可根據(jù)支撐腳數(shù)量來確定稱重模塊數(shù)量,。
3.2 確定傳感器的容量
依照以下原則選定所需傳感器的容量和模塊類型
1) 計(jì)算秤體的皮重( 空載時(shí)) , 并加上沖擊、 震動(dòng)外力等可能附加的重量,。
2) 估計(jì)所需稱量的zui大載荷,。
3) 將皮重和zui大載荷相加得毛重。將毛重乘以1. 5 倍, 即可確定所選用傳感器的zui小容量, 所有的傳感器應(yīng)選取相同的容量,傳感器的選用應(yīng)和計(jì)算出的容量相匹配, 避免影響系統(tǒng)的靈敏度,。容量選擇時(shí)應(yīng)滿足以下關(guān)系式:
單只模塊容量> 1. 5K ( m O + m S ) / n
1. 5—— 標(biāo)準(zhǔn)安全系數(shù);
m O —— 空罐的質(zhì)量;
m S——滿載時(shí)zui大載荷;
K—— 附加安全系數(shù)( 若風(fēng)力,、 晃動(dòng)、震動(dòng)等影響很小, K = 1) ;
n —— 稱重模塊數(shù)量,。
如一只油漆罐空罐的質(zhì)量是 4. 0 t, 滿載荷是10. 3 t, 選擇 3 個(gè)模塊稱重, 則單只模塊容量應(yīng)大于1. 5 × 1 × ( 4. 0+ 10. 3) / 3= 7.15t, 根據(jù)模塊額定載荷zui后選擇 10 t 的模塊,。
3.3 注意事項(xiàng)
1) 容器在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮標(biāo)定時(shí)安放砝碼的位置及安裝維修時(shí)的千斤工作位;
2) 模塊上支架偏斜而引起與水平線的夾角不大于 0. 5°, 基座支架結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)或偏斜而引起與水平線夾角不大于 0. 5°;
3) 模塊基座支架結(jié)構(gòu)偏斜( 撓度) 一致;
4) 支承罐體的基礎(chǔ)( 或樓層) 應(yīng)有足夠的承載力及剛度, 基礎(chǔ)撓度變形小于 3 mm;
5) 罐體的進(jìn)、 應(yīng)盡量采用軟連接;
6) 每只模塊應(yīng)有立的接地;
7) 安裝完成后必須進(jìn)行標(biāo)定,。
4 稱重系統(tǒng)構(gòu)成
稱重控制端的任務(wù)就是接收來自傳感器的模擬信號(hào), 并將之顯示為實(shí)際的質(zhì)量讀數(shù),。在實(shí)際稱重中, 還需根據(jù)用戶的配置及要求提供必要的數(shù)據(jù)或控制信號(hào)。常用的控制端為 Panther 系列,。有面板安裝和臺(tái)式安裝方式, 工作電壓 220 VAC/50 Hz, 6 只防水功能鍵, 7 位熒光數(shù)碼顯示, 3 只質(zhì)量預(yù)置點(diǎn)輸出( 容量可任意設(shè)定) , 1 只可定義輸入點(diǎn), 1 個(gè) RS -232 接口,。單次質(zhì)量數(shù)據(jù)/ 連續(xù)質(zhì)量數(shù)據(jù)輸出, 可用于串接打印機(jī)或計(jì)算機(jī)。預(yù)置點(diǎn)輸出可提供繼電器輸出接口,、 光電隔離接口,、模擬量接口及 PLC 接口( Profibus -DP, RIO 接口, Mod -bus接口) . 集成功能: 稱重顯示、 檢重,、分選,、 定值控制功能等,。
5 工程實(shí)例分析
在化工項(xiàng)目上, 很多危險(xiǎn)區(qū)域存在爆炸性物質(zhì),如油性車間, 應(yīng)采用防爆衡器。防爆衡器主要有兩大類型: 復(fù)合型和本安型,。復(fù)合型是指秤臺(tái)在危險(xiǎn)區(qū), 儀表在安全區(qū), 秤臺(tái)與儀表之間加安全柵,。本安型配置是指儀表和秤臺(tái)均在危險(xiǎn)區(qū), 如果要接位于安全區(qū)的外設(shè), 必須通過光纖通訊套件。
根據(jù)某工廠要求既要求現(xiàn)場(chǎng)操控, 又要在PLC 上直接控制, 但現(xiàn)場(chǎng)是防爆區(qū), 選取本安型配置要加隔爆電源和光纖通訊套件, 增加了工程投資,。如果選取復(fù)合型, 把儀表放置在控制室, 觀察數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)操作不太方便, 也體現(xiàn)不了總線化接線的優(yōu)勢(shì),。而且工藝要求對(duì)罐加入不同定量的多種溶劑, 需要現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定, 為適合需要, zui后方案確定為在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置儀表控制箱, 內(nèi)置能設(shè)置在防爆 2 區(qū)BT4 環(huán)境下的 Panther 儀表和人機(jī)界面, 實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)的操作要求。系統(tǒng)組成如圖 1 所示,。