梅特勒托利多稱重模塊環(huán)境因素
由于環(huán)境因素會影響稱重模塊系統(tǒng)的精確度和安全性,因此在設(shè)計階段一定要考慮到這些因素。如果秤會受到風(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)力影響會產(chǎn)生新的力,作用于稱重模塊,并且會導(dǎo)致稱重模塊過載,個別情況下還會導(dǎo)致秤傾倒。同時也會嚴(yán)重影響秤的性能。下面兩部分會對這些要點作進一步探討。室外料罐和料倉秤通常為垂直圓筒形,通過支架來提高,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,一般會假設(shè)風(fēng)從任意水平方向吹來。風(fēng)吹向秤的側(cè)面對迎風(fēng)一側(cè)產(chǎn)生水平作用
力,這會對秤產(chǎn)生幾個結(jié)構(gòu)效應(yīng):
1.稱重模塊必須通過施加水平力來抵抗風(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,請參見第 10 章,附錄 2,計算反作用力,進一步探討這一點。如果過了稱重模塊的額定量程,就會對其造成損壞,稱滿載時容易發(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.在個別情況下,風(fēng)力會導(dǎo)致秤傾倒,特別是高且細(xì)的料罐或料倉。秤零負(fù)載時容易發(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。個別情況下可能需要添加外部約束力來防止強風(fēng)吹到料罐,請參見第 5 章“其它容器控制方法”。
在計算風(fēng)力時,重要的因素是要確定(設(shè)定)現(xiàn)場的基本風(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,現(xiàn)場的暴露程度也很重要,例如秤位于峭壁上,或者面對著大片開放水域、鹽場等?秤的設(shè)計必須符合當(dāng)?shù)氐慕ㄖl例。另外,許多國家要求必須由經(jīng)認(rèn)證可以在該地區(qū)執(zhí)行工作的專業(yè)工程師來完成這一類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。梅特勒-托利多認(rèn)為,風(fēng)荷載設(shè)計必須由本地經(jīng)過認(rèn)證的經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員根據(jù)本地條例及不同的情況來完成;我們的數(shù)據(jù)表為設(shè)計師提供進行此類分析所需的稱重傳感器及稱重模塊數(shù)據(jù)。
梅特勒托利多稱重模塊地震荷載
地震所產(chǎn)生的地震力是會影響料罐和料倉秤的強大的外力之一。地震指地面突然運動,它會對人造重 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,每個點都表示 5 年內(nèi)發(fā)生的 4 級或 4 級以上的地震;一般來
說,點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發(fā)生水平或垂直滑動,長期以來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,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)生水平運動,并在地表形成地面波;這樣地震就會同時發(fā)生水平運動和垂直運動,并對地表的設(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)計規(guī)范,該原理將繼續(xù)完善。世界范圍內(nèi)采用的設(shè)計規(guī)范很多,例如,美國廣泛采用 ICC 制定的國際建筑規(guī)范,而在整個歐洲則正在采用 CEN 制定的 EN1998 歐洲規(guī)范 8:結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。由于液體在料罐中晃動會產(chǎn)生流體動力效應(yīng),因此在設(shè)計料罐時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)計第 4 部分:料倉、料罐和管路 CEN
D100 用于儲水的焊接碳鋼料罐 AWWA
D103 用于儲水的工廠涂層栓接鋼制料罐 AWWA
NZSEE 準(zhǔn)則 存儲料罐抗震設(shè)計建議 NZSEE
ACI 350.1 含液體的混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計及說明 ACI
表 4-1:高位料罐防震設(shè)計相關(guān)的規(guī)范
幸運的是,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)計規(guī)范,那么秤的設(shè)計必須符合這些規(guī)范。需要考慮的因素有很多,包括需要對抗的地震的嚴(yán)重性和類型、距離已知斷層的距離、現(xiàn)場土壤/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、存儲的物料的毒性和震后秤所需的環(huán)境。另外,許多國家要求必須由經(jīng)認(rèn)證可以在該地區(qū)執(zhí)行工作的專業(yè)工程師來完成抗震設(shè)計。梅特勒-托利多認(rèn)為,抗震設(shè)計必須由本地經(jīng)過認(rèn)證的經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員根據(jù)本地條例及不同的情況來完成;我們的數(shù)據(jù)表為設(shè)計師提供進行此類分析所需的稱重傳感器及稱重模塊數(shù)據(jù)。
現(xiàn)實狀況下梅特勒托利多稱重模塊能夠獲得怎樣的精確度?
稱秤系統(tǒng)的精確度取決于所采用的稱重傳感器的質(zhì)量。您能夠從秤系統(tǒng)獲得的佳狀態(tài)也只是達(dá)到稱重傳感器的性能額定值。以下是優(yōu)質(zhì)的稱重傳感器的標(biāo)準(zhǔn)性能額定值:
? 非線性額定量程 (R.C.) 的 ±0.01%
?滯后:額定量程 (R.C.) 的 ±0.02%
? 綜合誤差:額定量程 (R.C.) 的 ±0.02% 到 0.03%
綜合誤差是由非線性和滯后聯(lián)合作用產(chǎn)生的誤差。圖 3-6 所示為稱重傳感器綜合誤差,即從零負(fù)載到額定量程之間的誤差帶。所有的重量讀數(shù)都應(yīng)在該 £ 誤差帶范圍內(nèi)。理想情況下,秤系統(tǒng)的精確度可以達(dá)到甚至過系統(tǒng)中單個稱重傳感器的精確度(系統(tǒng)量程的 0.02%,甚**)。但是,在現(xiàn)實狀況下,精確度會受到環(huán)境因素和結(jié)構(gòu)因素(如振動、溫度、活動至固定連接、管路以及模塊支撐完整
梅特勒托利多稱重模塊預(yù)測系統(tǒng)精確度
料罐秤的精確度由各種因素決定,包括儀表、稱重傳感器、安裝硬件、料罐設(shè)計、底座以及環(huán)境影響
因素。不同的應(yīng)用要求不同的稱重精確度。精確的配料或填料過程需要的精確度高于散裝存儲操作。表 3-2 詳細(xì)介紹了四種稱重精確度,并列出了會影響料罐秤達(dá)到這些精確度的性能的因素。遵循下表
中列出的建議將有助于確保料罐秤達(dá)到理想的精確度。
梅特勒托利多稱重模塊系統(tǒng)精確度總結(jié)
系統(tǒng)的真實精確度只能在安裝了整個系統(tǒng)后通過測試和驗證才能確定。安裝完所有的管路和系統(tǒng)組件
后,添加校驗砝碼或其它物料直至秤達(dá)到滿載量程,以對容器進行“測試”。這樣可以避免產(chǎn)生累積壓力,同時使系統(tǒng)穩(wěn)定下來。系統(tǒng)穩(wěn)定后,測試幾次(從零負(fù)載到滿載量程)以確定系統(tǒng)的終性能。從零負(fù)載開始,一步一步添加已知砝碼,直至達(dá)到系統(tǒng)的滿載量程。記錄每一步的標(biāo)重。然后在從系統(tǒng)中取下砝碼的間隔讀取重量讀數(shù)。要確定系統(tǒng)的實際誤差,請將標(biāo)重讀數(shù)與秤上添加的實際重量進行對比。
精確度 中等精度 低精度 水平檢測
精確度等級 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 自校正、浮動或固定 自校正、浮動或固定
固定或靜止的稱重傳感器 無 無 無 僅用于液體或氣體
梅特勒托利多稱重模塊
料罐特性 準(zhǔn)備校驗砝碼、穩(wěn)固的安裝支撐 準(zhǔn)備校驗砝碼、穩(wěn)固的安裝支撐 準(zhǔn)備校驗砝碼、穩(wěn)固的安裝支撐 穩(wěn)固的安裝支撐
進口和出口管路 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 自校正 自校正、浮動或張力 自校正、浮動、固定或張力 活動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
稱重模塊幾乎可以將任意結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成秤。它們可以作為結(jié)構(gòu)的原始設(shè)計的一部分,也可以添加到現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中。本章介紹的是常見的稱重模塊應(yīng)用。模塊應(yīng) 料罐、料斗、料倉和容器用料罐、料斗、料倉和容器在很多行業(yè)中用于搬運物料。通過將一系列稱重模塊安裝到其中一個容器上,您就可以準(zhǔn)確可靠地對物料進行稱重。本手冊中用“料罐”泛指稱重模塊支撐的料罐、料斗、料倉或容器,但是每一種又是特定類型的容器,用作下述用途:
料罐:料罐通常指密閉的容器,用于存儲或裝運液體、氣體或者能夠自由流動的固體。料罐的尺寸各有不同,小到裝丙烷或加熱燃料的小型家用料罐,大到裝數(shù)噸物料的大型工業(yè)料罐。圖 2-1 所示為壓式稱重模塊支撐的料罐;
它們既可以水平放置,也可以垂直放置,并且對稱或不對稱皆可。料斗:料斗指的是頂部打開的容器,并且通常用于裝運粉末或顆粒狀的固態(tài)物料。一般用于分配物料或收集配料,以便稍后進行裝運。料斗往往比料罐小,并且常懸掛在上部構(gòu)造上。圖 2-2 所示為拉式稱重模塊支撐的料斗。料倉:料倉指的是類似垂直料罐的密閉容器,但是用于存儲粉末狀或顆粒狀的固態(tài)物料。料倉的尺寸各有不同,并且可以非常大型,大到裝數(shù)百噸物料。它們常置于戶外,用于向鄰近的加工廠供應(yīng)原料。
容器:容器指的是配備設(shè)備的精致料罐,可以加熱、冷卻、攪拌或者進行其它處理過程。容器中通常會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因此它必須能夠準(zhǔn)確地對添加的物料進行稱重。
稱重模塊上的水分或腐蝕性物質(zhì)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(dǎo)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(fā)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(tǒng)的積雪。
?不要使用平頂?shù)牧瞎蓿瑫e存積水、積雪、樹葉或者其它雜物,從而增加系統(tǒng)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(tài)。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(dǎo)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(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腐蝕周邊的稱重模塊。如果料罐旁有腐蝕性物質(zhì),請?zhí)砑颖Wo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)。
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