料罐和容器設(shè)計(jì)
將出現(xiàn)料罐秤的精確度會(huì)受到料罐本身設(shè)計(jì)的影響。應(yīng)設(shè)計(jì)新的料罐,保證其在物料重量作用下不會(huì)嚴(yán)重彎曲,并且不會(huì)在滿載或空載的情況下出現(xiàn)壓力失衡。如果您要將現(xiàn)有料罐轉(zhuǎn)至秤上,您可能需要修改料罐來滿足這些要求。
壓式秤的穩(wěn)定性
稱重模塊旨在將負(fù)載準(zhǔn)確移至稱重傳感器,同時(shí)避免發(fā)生上一部分中所述的不必要的作用力。
是從 Centerlign(一種典型壓式稱重模塊)頂板的簡化橫截面圖。
頂板
搖桿銷
稱重傳感器
梅特勒托利多稱重模塊Centerlign 頂板的簡化橫截面
它顯示的是置于搖桿銷上的頂板,是將載荷移至稱重傳感器的工具。搖桿銷的上表面為球面半徑,這就是說頂板只有單點(diǎn)支撐,理論上應(yīng)為頂板的中心點(diǎn)。另外,稱重模塊必須具備允許頂板在發(fā)生熱膨脹和收縮時(shí)水平移動(dòng)的機(jī)制,這種情況下,搖桿銷經(jīng)過 5-7 次傾斜,使頂板的支撐點(diǎn)水平移開中心點(diǎn)位置。前述狀況有兩個(gè)重要后果:
1.無法向頂板施加力矩來防止其轉(zhuǎn)出水平面之外。
2.頂板會(huì)自然轉(zhuǎn)出水平面之外。即使從上方向頂板添加負(fù)載,下面的支撐點(diǎn)也會(huì)因?yàn)闊崤蛎?收縮輕微偏離中心,這樣就會(huì)產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)動(dòng)頂板的可能。這一情形會(huì)因?yàn)楸厝坏闹圃旌桶惭b容差而加重。
這些點(diǎn)對(duì)所有稱重模塊都適用,并且對(duì)壓式秤的設(shè)計(jì)師有很多啟示:
?一個(gè)單獨(dú)的壓式稱重模塊無法支撐一個(gè)秤,至少需要三個(gè)稱重模塊。在平面圖中,稱重模塊不能在一條直線上,三個(gè)稱重模塊必須安排成三角形,四個(gè)則要安排成正方形或矩形等。
?作用于稱重心的垂直重力應(yīng)始終在支撐點(diǎn)規(guī)定的稱重模塊頂板上的水平面范圍內(nèi);不得出這一范圍。換句話說,在正常的稱重狀況下一定會(huì)對(duì)稱重模塊產(chǎn)生一些向下的作用力。不能過任何稱重模塊的額定量程,因?yàn)榭赡軙?huì)損壞稱重傳感器;理想狀況下重心應(yīng)在位置,這樣所有的稱重模塊才能平均負(fù)載。
?請(qǐng)參見圖 5-8,稱重模塊必須夾在堅(jiān)固的底座(下部)和堅(jiān)固的秤結(jié)構(gòu)(下部)之間,以確?;晚敯灞3衷谒矫鎯?nèi)。底座可以是混凝土,也可以是鋼結(jié)構(gòu)。秤結(jié)構(gòu)可為鋼質(zhì)平臺(tái),也可為料罐、料斗等,增加稱重模塊頂板的堅(jiān)固性。如果料罐有支架,支架一定要牢固并且呈十字支撐,請(qǐng)參見下面的圖 5-15a 和 5-15b。
典型的秤配置(可看到 4 個(gè)稱重模塊中的 2 個(gè))
?基板不能直接置于腳輪或車輪上,如圖 5-9 所示。可以制作案秤,但是車輪/腳輪與稱重模塊基板之間必須有堅(jiān)固的架構(gòu)。
梅特勒托利多稱重模塊秤性能
風(fēng)吹向秤會(huì)同時(shí)對(duì)零度數(shù)和跨度讀數(shù)產(chǎn)生或積極或消極的影響。平穩(wěn)的風(fēng)在零度數(shù)和跨度讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生
的穩(wěn)定偏移,但是陣風(fēng)比較典型,會(huì)在零度數(shù)和跨度讀數(shù)時(shí)造成不穩(wěn)定性;好的情況下,這只會(huì)造成秤操作困難,壞的情況下則會(huì)導(dǎo)致重量值出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤。風(fēng)影響秤的方式有很多種:
1.風(fēng)水平吹向秤的側(cè)面會(huì)導(dǎo)致負(fù)載在稱重模塊間轉(zhuǎn)移,如上一部分的第 2 點(diǎn)所述;這會(huì)導(dǎo)致某些稱重模塊過載,也會(huì)影響重量讀數(shù)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(dòng);這在數(shù)據(jù)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(duì)自動(dòng)調(diào)平的物料,比如液體,進(jìn)行稱重的料罐秤),由于稱重傳感器的這一輸出浮動(dòng)(單位:mV/V),轉(zhuǎn)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(shí)在校準(zhǔn)前(通過微調(diào)接線盒)進(jìn)行調(diào)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(jīng)過調(diào)整,公差 (mV/V) 都在
±0.25% 范圍內(nèi)或者小,F(xiàn)lexmount 和 Centerligne 使用的 0745A 已調(diào)整至 ±0.1%。梅特勒托利多稱重模塊
2.水平吹來的風(fēng)也會(huì)對(duì)秤的上表面和下表面的垂直組件產(chǎn)生作用力。如果上表面和下表面完全對(duì)稱, 氣流模式相同,那么產(chǎn)生的垂直作用力就會(huì)相等并且相反,因此會(huì)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(shí)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(nèi),強(qiáng)烈建議在要求較高的精確度的情況下采用這樣方法,另請(qǐng)參見下面的“溫度效應(yīng)”部分。注意,位于建筑背風(fēng)面的料罐不一定會(huì)受到風(fēng)的影響,建筑上的氣流會(huì)在背風(fēng)處產(chǎn)生氣壓梯度,并對(duì)秤產(chǎn)生垂直合力。
3.如果風(fēng)向與水平線呈角度,那么垂直合力就會(huì)作用于秤,這會(huì)直接影響秤的讀數(shù)。如果秤位于斜坡上或者風(fēng)向被建筑物或其它障礙物改變,就會(huì)導(dǎo)致這一狀況發(fā)生。如果來自風(fēng)扇或 HVAC 系統(tǒng)的氣流直接從上方作用于小量程工業(yè)稱或?qū)嶒?yàn)室天平,那么在室內(nèi)也會(huì)發(fā)生同樣的問題。
4.如果風(fēng)在大型臺(tái)秤的下方匯集,就會(huì)發(fā)生問題,導(dǎo)致壓力增大,平臺(tái)傾倒。將秤置于四面墻壁完好的基坑中,以保護(hù)秤。
稱重模塊一般安裝指南
向稱重傳感器施加力
使用應(yīng)變計(jì)的稱重傳感器十分敏感,能夠檢測到重量發(fā)生的十分細(xì)微的變化。技巧是確保它們僅對(duì)您想要測量的重量作出反應(yīng),而不對(duì)其它力作出反應(yīng)。要獲得準(zhǔn)確的重量讀數(shù),您必須認(rèn)真核實(shí)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(fù)載在整個(gè)重量范圍內(nèi)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?jiǎng)?wù)必?zé)o比牢固。如梅特勒托利多稱重模塊
果料罐秤及其結(jié)構(gòu)支撐經(jīng)過仔細(xì)設(shè)計(jì)和安裝,那么秤就可以獲得理想的載荷應(yīng)用。如果秤安裝不正確,則由多種力會(huì)影響其精確度。下面的部分講述的是料罐秤應(yīng)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(huì)發(fā)生角向負(fù)載。這一對(duì)角力可看作是其垂直組件和水平組件的合力。在設(shè)計(jì)完好的稱重模塊應(yīng)用中,稱重傳感器會(huì)感應(yīng)出重量(垂直作用力),但無法感應(yīng)到側(cè)向負(fù)載(水平力)。
為帶有稱重傳感器的稱重模塊應(yīng)用固定在底座上。料罐重量產(chǎn)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(yīng);相當(dāng)于圖 5-2a 中施加的力。水平組件(側(cè)向力)= F × Tangent θ.
所示為角向負(fù)載是如何影響固定在進(jìn)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(yīng)的作用力 (FN) 會(huì)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,F(xiàn)N = 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(huì)出現(xiàn)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(shè)計(jì)不佳所致。使用能夠適應(yīng)膨脹和收縮的稱重模塊,您就可以避免偏心荷載問題。
側(cè)向載荷和端部載荷
如果水平力作用于稱重傳感器的側(cè)面或端部,則會(huì)發(fā)生側(cè)向負(fù)載和端部負(fù)載(請(qǐng)參見圖 5-5)。它們可能由熱膨脹和收縮、偏離或者動(dòng)態(tài)負(fù)載引起的容器移位所致。側(cè)向和端部作用力可能會(huì)影響秤的線性和磁滯。對(duì)于靜態(tài)負(fù)載應(yīng)用而言,請(qǐng)使用能夠抵消熱運(yùn)動(dòng)的稱重模塊系統(tǒng)。而對(duì)于動(dòng)態(tài)負(fù)載應(yīng)用而言,請(qǐng)使用帶有自校準(zhǔn)負(fù)載銷懸架的稱重模塊系統(tǒng)。
施加至稱重傳感器的側(cè)向作用力和端部作用力
如果側(cè)向所用力轉(zhuǎn)動(dòng)稱重傳感器,則會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)矩載荷。這可能由結(jié)構(gòu)彎曲、系統(tǒng)動(dòng)力則學(xué)、熱運(yùn)動(dòng)或安裝硬件偏離所致。轉(zhuǎn)矩載荷會(huì)降低系統(tǒng)的精確度和可重復(fù)性。為避免發(fā)生這一問題, 請(qǐng)務(wù)必遵守相應(yīng)的結(jié)構(gòu)支撐和安裝指南,并使用防止料罐運(yùn)動(dòng)的稱重模塊。
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