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称重模块在称重系统中的应用

称重模块是一种广泛应用的新型传感器。它将高精度剪切梁传感器、负荷传递装置与安装连接板等部件合为一体,既保证了剪切梁传感器精度高、稳定性好的特点,又解决了因安装不当造成称量误差的问题。称重模块分为两类:静载称重模块和动载称重模块。静载称重模块主要适用于侧向力较小的静载荷称重场合;动载称重模块主要适用于承受水平作用力的机械装置如流水线、传送带等。在当今涂料生产工艺上,随着对涂料品质的进一步要求,合成各物料的比例要求越来越精确,使得称重模块得到广泛的应用。本文着重介绍梅特勒-托利多衡器有限公司的FW静载称重模块在称重系统中的应用。
1称重模块特点
称重模块1个突出的特点在于其简单合理的设计,没有需焊接的部件,也不需要额外的配件,所有模块的制造、组装、测试都符合质量标准,使调试安装工作更方便、快速,并能在形状各异的物体上安装。传统的电子称重系统,在进行静态载荷或动态载荷称重时,很容易受到周围环境的干扰,影响系统称量准确性的因素很多,一些出自系统本身,如系统的设计、安装、标定及维护;另一些是外部因素,如上升气流、震动及温度变化。称重模块与传统电子称重系统相比,减少了这些因素在称重过程中的影响,因为整个系统只有1个传感器是刚性连接(固定式模块),秤体可以通过其他的浮动式、半浮动模块来承受膨胀和收缩。
2称重模块构造
FW静载称重模块由顶板、底板、SB系列剪切梁称重传感器、传感器承压头及支撑螺栓等部件构成。在称量时,载荷作用于顶板,通过传感器承压头施加到传感器的承载点上。传感器将容器所产生的压力转化成电信号输出到仪表。模块的容量依据其所用传感器而定,FW称重模块的容量为0.5~50t。
FW静载称重模块根据传感器的不同组装方式可分成3种类型:固定式模块、半浮动模块和浮动式模块。这3种类型模块的组合可使称重系统免受热胀冷缩的影响,保证传感器的受力点不变。固定式模块通过一固定点连接传感器和顶板,使传感器不能平移,但可以围绕固定点旋转;半浮动模块阻止秤体围绕固定式模块转动,但允许秤体因热胀冷缩而产生径向移动;浮动式模块只承受垂直载荷。1套简单的称重系统必须由1只固定式模块,1只半浮动模块及一些浮动式模块组成。半浮动模块必须安装在固定模块的对角上且其自由轴指向固定式模块(4模块系统)或与径向一致(3模块系统)。

3称重模块的选择
3.1确定FW静载称重模块的数量
安装过程中支撑脚的数量应视秤体形状、尺寸而定。一般而言,垂直放置的圆柱形容器比较适合3只传感器的配置,水平放置的容器或方形用4只传感器比较适合。总载荷应尽可能平均地作用在每个传感器上。当3个支撑脚不能很好地支撑整个秤体时,应加另外的支撑脚,使传感器在整个量程都能受力,包括空载状态。对于已安装支撑脚的罐,可根据支撑脚数量来确定称重模块数量。
3.2确定传感器的容量
依照以下原则选定所需传感器的容量和模块类型
1)计算秤体的皮重(空载时),并加上冲击、震动外力等可能附加的重量。
2)估计所需称量的最大载荷。
3)将皮重和最大载荷相加得毛重。将毛重乘以1.5倍,即可确定所选用传感器的最小容量,所有的传感器应选取相同的容量,传感器的选用应和计算出的容量相匹配,避免影响系统的灵敏度。容量选择时应满足以下关系式:
单只模块容量>1.5K(mO+mS)/n
1.5——标准安全系数;
mO——空罐的质量;
mS——满载时最大载荷;
K——附加安全系数(若风力、晃动、震动等影响很小,K=1);
n——称重模块数量。
如一只油漆罐空罐的质量是4.0t,满载荷是10.3t,选择3个模块称重,则单只模块容量应大于1.5×1×(4.0+10.3)/3=7.15t,根据模块额定载荷最后选择10t的模块。
3.3注意事项
1)容器在设计时应考虑标定时安放砝码的位置及安装维修时的千斤顶工作位;
2)模块上支架偏斜而引起与水平线的夹角不大于0.5°,基座支架结构扭转或偏斜而引起与水平线夹角不大于0.5°;
3)模块基座支架结构偏斜(挠度)一致;
4)支承罐体的基础(或楼层)应有足够的承载力及刚度,基础挠度变形小于3mm;
5)罐体的进、出口应尽量采用软连接;
6)每只模块应有独立的接地;
7)安装完成后必须进行标定。
4称重系统构成
称重控制终端的任务就是接收来自传感器的模拟信号,并将之显示为实际的质量读数。在实际称重中,还需根据用户的配置及要求提供必要的数据或控制信号。常用的控制终端为Panther系列。有面板安装和台式安装方式,工作电压220VAC/50Hz,6只防水功能键,7位荧光数码显示,3只质量预置点输出(容量可任意设定),1只可定义输入点,1个RS-232接口。单次质量数据/连续质量数据输出,可用于串接打印机或计算机。预置点输出可提供继电器输出