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稱重模塊在稱重系統中的應用
稱重模塊在稱重系統中的應用
稱重模塊是一種廣泛應用的新型傳感器。它將高精度剪切梁傳感器、負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、 穩定性好的特點, 又解決了因安裝不當造成稱量誤差的問題。稱重模塊分為兩類: 靜載稱重模塊和動載稱重模塊。靜載稱重模塊主要適用于側向力較小的靜載荷稱重場合; 動載稱重模塊主要適用于承受水平作用力的機械裝置如流水線、 傳送帶等。在當今涂料生產工藝上, 隨著對涂料品質的進一步要求, 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中的應用。
1 稱重模塊特點
稱重模塊 1 個突出的特點在于其簡單合理的設計, 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、 測試都符合質量標準, 使調試安裝工作更方便、 快速, 并能在形狀各異的物體上安裝。傳統的電子稱重系統, 在進行靜態載荷或動態載荷稱重時, 很容易受到周圍環境的干擾, 影響系統稱量準確性的因素很多, 一些出自系統本身,如系統的設計、 安裝、 標定及維護; 另一些是外部因素, 如上升氣流、 震動及溫度變化。稱重模塊與傳統電子稱重系統相比, 減少了這些因素在稱重過程中的影響, 因為整個系統只有 1 個傳感器是剛性連接( 固定式模塊) , 秤體可以通過其他的浮動式、 半浮動模塊來承受膨脹和收縮。
2 稱重模塊構造
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成。在稱量時, 載荷作用于板, 通過傳感器承壓施加到傳感器的承載點上。傳感器將容器所產生的壓力轉化成電信號輸出到儀表。模塊的容量依據其所用傳感器而定, 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、半浮動模塊和浮動式模塊。這 3 種類型模塊的組合可使稱重系統免受熱脹冷縮的影響, 保證傳感器的受力點不變。固定式模塊通過一固定點連接傳感器和板, 使傳感器不能平移, 但可以圍繞固定點旋轉; 半浮動模塊阻止秤體圍繞固定式模塊轉動, 但允許秤體因熱脹冷縮而產生徑向移動; 浮動式模塊只承受垂直載荷。1 套簡單的稱重系統必須由 1 只固定式模塊,1 只半浮動模塊及一些浮動式模塊組成。半浮動模塊必須安裝在固定模塊的對角上且其自由軸指向固定式模塊( 4 模塊系統) 或與徑向一致( 3 模塊系統) 。
3 稱重模塊的選擇
3.1 確定 FW 靜載稱重模塊的數量
安裝過程中支撐腳的數量應視秤體形狀、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。總載荷應盡可能平均地作用在每個傳感器上。當 3 個支撐腳不能很好地支撐整個秤體時, 應加另外的支撐腳, 使傳感器在整個量程都能受力, 包括空載狀態。對于已安裝支撐腳的罐, 可根據支撐腳數量來確定稱重模塊數量。
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) 計算秤體的皮重( 空載時) , 并加上沖擊、 震動外力等可能附加的重量。
2) 估計所需稱量的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, 所有的傳感器應選取相同的容量,傳感器的選用應和計算出的容量相匹配, 避免影響系統的靈敏度。容量選擇時應滿足以下關系式:
單只模塊容量> 1. 5K ( m O + m S ) / n
1. 5—— 標準安全系數;
m O —— 空罐的質量;
m S——滿載時zui大載荷;
K—— 附加安全系數( 若風力、 晃動、震動等影響很小, K = 1) ;
n —— 稱重模塊數量。
如一只油漆罐空罐的質量是 4. 0 t, 滿載荷是10. 3 t, 選擇 3 個模塊稱重, 則單只模塊容量應大于1. 5 × 1 × ( 4. 0+ 10. 3) / 3= 7.15t, 根據模塊額定載荷zui后選擇 10 t 的模塊。
3.3 注意事項
1) 容器在設計時應考慮標定時安放砝碼的位置及安裝維修時的千斤工作位;
2) 模塊上支架偏斜而引起與水平線的夾角不大于 0. 5°, 基座支架結構扭轉或偏斜而引起與水平線夾角不大于 0. 5°;
3) 模塊基座支架結構偏斜( 撓度) 一致;
4) 支承罐體的基礎( 或樓層) 應有足夠的承載力及剛度, 基礎撓度變形小于 3 mm;
5) 罐體的進、 應盡量采用軟連接;
6) 每只模塊應有立的接地;
7) 安裝完成后必須進行標定。
4 稱重系統構成
稱重控制端的任務就是接收來自傳感器的模擬信號, 并將之顯示為實際的質量讀數。在實際稱重中, 還需根據用戶的配置及要求提供必要的數據或控制信號。常用的控制端為 Panther 系列。有面板安裝和臺式安裝方式, 工作電壓 220 VAC/50 Hz, 6 只防水功能鍵, 7 位熒光數碼顯示, 3 只質量預置點輸出( 容量可任意設定) , 1 只可定義輸入點, 1 個 RS -232 接口。單次質量數據/ 連續質量數據輸出, 可用于串接打印機或計算機。預置點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 工程實例分析
在化工項目上, 很多危險區域存在爆炸性物質,如油性車間, 應采用防爆衡器。防爆衡器主要有兩大類型: 復合型和本安型。復合型是指秤臺在危險區, 儀表在安全區, 秤臺與儀表之間加安全柵。本安型配置是指儀表和秤臺均在危險區, 如果要接位于安全區的外設, 必須通過光纖通訊套件。
根據某工廠要求既要求現場操控, 又要在PLC 上直接控制, 但現場是防爆區, 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。如果選取復合型, 把儀表放置在控制室, 觀察數據和現場操作不太方便, 也體現不了總線化接線的優勢。而且工藝要求對罐加入不同定量的多種溶劑, 需要現場設定, 為適合需要, zui后方案確定為在現場設置儀表控制箱, 內置能設置在防爆 2 區BT4 環境下的 Panther 儀表和人機界面, 實現在現場的操作要求。系統組成如圖 1 所示。