精确度 中等精度 低精度 水平检测
精确度等级 高 好 良好 一般
系统精确度
(系统量程百分比)* 0.015 至 0.033 0.033 至 0.10 0.10 至 0.50 大于 0.50
称重传感器利用率
(额定量程百分比)* ≥ 50 ≥ 30 ≥ 30 ≥ 20
应用类型 制剂、调配、配料、精确填料使用的反应容器 收集罐、料斗、传送系统、配料、填料 收集罐、料斗、传送系统 原料和商品的散装存储罐
梅特勒托利多称重模块
称重传感器认证 C6 或 C3 OIML、5000d CIII NTEP C3 至 D1 OIML、3000d
CIII 至 10,000d CIIIL NTEP D1 OIML、1000d CIII NTEP
(未批准) 批准或未批准
称重模块载荷悬挂 自校正 自校正或浮动 自校正、浮动或固定 自校正、浮动或固定
固定或静止的称重传感器 无 无 无 仅用于液体或气体
梅特勒托利多称重模块
料罐特性 准备校验砝码、稳固的安装支撑 准备校验砝码、稳固的安装支撑 准备校验砝码、稳固的安装支撑 稳固的安装支撑
进口和出口管路 仅限灵活型 仅限灵活型 灵活型和稳固型 灵活型和稳固型
底座 稳固且不受周围因素的影响,统一挠曲度 稳固且不受周围因素的影响,统一挠曲度 稳固且挠曲度统一 稳固且挠曲度统一
型号 自校正 自校正、浮动或张力 自校正、浮动、固定或张力 活动称重模块与固定称重模块或固定底座的结合
物料 建议使用不锈钢 碳钢、不锈钢 碳钢、不锈钢 碳钢、不锈钢
梅特勒托利多称重模块地震荷载
地震所产生的地震力是会影响料罐和料仓秤的强大的外力之一。地震指地面突然运动,它会对人造重 结构产生非常大的作用力。地震是由剧烈的火山喷发所致,但是常见且为严重的情况下,它们发生在地壳板块的交界地带。图 4-2 中,每个点都表示 5 年内发生的 4 级或 4 级以上的地震;一般来
说,点的排列格局板块边界相吻合。某些地方的地壳板块间可能会发生水平或垂直滑动,长期以来由于板块间的摩擦可以防止这种状况的发生;潜在的能量聚积,终克服摩擦力,突然发生滑动,这样
就造成了地震。地震波从震源向四外辐射,从而使地表发生水平运动,并在地表形成地面波;这样地震就会同时发生水平运动和垂直运动,并对地表的设备和结构产生相应的作用力。
梅特勒托利多称重模块大环境考虑因素
过去 40 年里,结构抗震设计原理得到重大发展,并且随着从各大地震中吸取的教训不断纳入各种设计规范,该原理将继续完善。世界范围内采用的设计规范很多,例如,美国广泛采用 ICC 制定的国际建筑规范,而在整个欧洲则正在采用 CEN 制定的 EN1998 欧洲规范 8:结构抗震设计。由于液体在料罐中晃动会产生流体动力效应,因此在设计料罐时还要考虑到其它因素;已专门为这一状况编写了规范,表 4-1 中列出了一些与高位料罐相关的规范。
梅特勒托利多称重模块
EN1998-4 欧洲规范 8:结构抗震设计第 4 部分:料仓、料罐和管路 CEN
D100 用于储水的焊接碳钢料罐 AWWA
D103 用于储水的工厂涂层栓接钢制料罐 AWWA
NZSEE 准则 存储料罐抗震设计建议 NZSEE
ACI 350.1 含液体的混凝土结构的抗震设计及说明 ACI
表 4-1:高位料罐防震设计相关的规范
幸运的是,大多数地震都发生在远离人口聚集地和工业中心的偏远地区,但也有很多重要的例外。如果秤所在的地区采用地震设计规范,那么秤的设计必须符合这些规范。需要考虑的因素有很多,包括需要对抗的地震的严重性和类型、距离已知断层的距离、现场土壤/岩层的类型和深度、底座类型以及秤在建筑或结构中的位置、秤的大小和配置、存储的物料的毒性和震后秤所需的环境。另外,许多国家要求必须由经认证可以在该地区执行工作的专业工程师来完成抗震设计。梅特勒-托利多认为,抗震设计必须由本地经过认证的经验丰富的专业人员根据本地条例及不同的情况来完成;我们的数据表为设计师提供进行此类分析所需的称重传感器及称重模块数据。
现实状况下梅特勒托利多称重模块能够获得怎样的精确度?
称秤系统的精确度取决于所采用的称重传感器的质量。您能够从秤系统获得的佳状态也只是达到称重传感器的性能额定值。以下是优质的称重传感器的标准性能额定值:
• 非线性额定量程 (R.C.) 的 ±0.01%
•滞后:额定量程 (R.C.) 的 ±0.02%
• 综合误差:额定量程 (R.C.) 的 ±0.02% 到 0.03%
综合误差是由非线性和滞后联合作用产生的误差。图 3-6 所示为称重传感器综合误差,即从零负载到额定量程之间的误差带。所有的重量读数都应在该 £ 误差带范围内。理想情况下,秤系统的精确度可以达到甚至过系统中单个称重传感器的精确度(系统量程的 0.02%,甚至高)。但是,在现实状况下,精确度会受到环境因素和结构因素(如振动、温度、活动至固定连接、管路以及模块支撑完整
梅特勒托利多称重模块预测系统精确度
料罐秤的精确度由各种因素决定,包括仪表、称重传感器、安装硬件、料罐设计、底座以及环境影响
因素。不同的应用要求不同的称重精确度。精确的配料或填料过程需要的精确度高于散装存储操作。表 3-2 详细介绍了四种称重精确度,并列出了会影响料罐秤达到这些精确度的性能的因素。遵循下表
中列出的建议将有助于确保料罐秤达到理想的精确度。
梅特勒托利多称重模块系统精确度总结
系统的真实精确度只能在安装了整个系统后通过测试和验证才能确定。安装完所有的管路和系统组件
后,添加校验砝码或其它物料直至秤达到满载量程,以对容器进行“测试”。这样可以避免产生累积压力,同时使系统稳定下来。系统稳定后,测试几次(从零负载到满载量程)以确定系统的终性能。从零负载开始,一步一步添加已知砝码,直至达到系统的满载量程。记录每一步的标重。然后在从系统中取下砝码的间隔读取重量读数。要确定系统的实际误差,请将标重读数与秤上添加的实际重量进行对比。
要对传输系统中运输的物体进行称重,请将传输装置的一部分安装到称重模块上。由于物体在输送机上进行称重时通常会移动,因此这些应用需要一个能够承受高水平剪切力负载,同时仍可以称出可复验的重量的称重模块。通过梅特勒-托利多自校正称重模块,传输装置的称重部分可以在承受水平剪切力负载时来回移动,从而减轻震动。但是称重传感器的自恢复悬挂装置往往会使传输装置返回“原”位置,以确保进行可重复性称重。
有很多台秤可以作为标准产品,但是有时需要专门建造一个平台来配合一个特定的应用;这可能需要通过称重模块来完成,称重模块支撑的台秤
机械秤转换
可以通过两种方式将旧的机械秤转变成电子称重。第一种方法是秤杆转换。其中包括在添加 S 形元件拉式称重模块的同时保留现有的机械秤秤杆和称重平台。第二种方法就是换秤杆。其中包括 拆下秤杆,在现有称重平台下方添加压式称重模块。
秤杆转换
秤转换可以保留机械秤的刻度盘,这样既可以进行电子称重,也可以进行机械称重。在现有杆秤秤杆上插入 S 形元件拉式称重模块,置于刻度盘栏中。刻度拨盘端锁定,这样 S 形元件就可以感应到从地磅中延伸出的横杆施加的张力。为防止发生断电或出现线路故障,操作人员可以为刻度盘解锁,完全恢复机械操作。图 2-6 显示秤转换。
如何确定秤转换后称重传感器所需的量程(单位:磅 [千克]):
•确定杆秤秤杆因平台的固定负载所获得的原始张力负载(单位:磅 [千克])。
•确定现有秤的量程(单位:磅 [千克])。
•确定秤杆系统的倍数。
将以上列出的变量插入下面的公式中: 称重传感器量程 = 初始张力负载 + 量程
倍数
得出的就是可以采用的绝对小称重传感器量程,用安全系数乘以该量程,这在第 7 章“拉式称重模块”中作出了进一步讲述。
梅特勒托利多称重模块秤性能
风吹向秤会同时对零度数和跨度读数产生或积极或消极的影响。平稳的风在零度数和跨度读数时产生
的稳定偏移,但是阵风比较典型,会在零度数和跨度读数时造成不稳定性;好的情况下,这只会造成秤操作困难,坏的情况下则会导致重量值出现严重错误。风影响秤的方式有很多种:
1.风水平吹向秤的侧面会导致负载在称重模块间转移,如上一部分的第 2 点所述;这会导致某些称重模块过载,也会影响重量读数的精确度。由于存在制造公差,所有的称重传感器的额定输出都有一定的浮动;这在数据表中通常通过在额定输出(单位:mV/V)后跟 ± 公差值(范围:0.1 到 5%)来表示。如果秤无法改变位置(通常为对自动调平的物料,比如液体,进行称重的料罐秤),由于称重传感器的这一输出浮动(单位:mV/V),转移的重量就很有可能记录不同。选择公差 (mV/V) 较小的称重传感器可以大程度上减少这类误差,同时在校准前(通过微调接线盒)进行调整移位也可以消除这一误差。称重模块中使用的梅特勒-托利多称重传感器一般都经过调整,公差 (mV/V) 都在
±0.25% 范围内或者小,Flexmount 和 Centerligne 使用的 0745A 已调整至 ±0.1%。梅特勒托利多称重模块
2.水平吹来的风也会对秤的上表面和下表面的垂直组件产生作用力。如果上表面和下表面完全对称, 气流模式相同,那么产生的垂直作用力就会相等并且相反,因此会抵消。但是,这种情况并不存在,特别是考虑到附属物的情况下,比如混合器、管路、检视舱口和支撑架。事实上,这些力很难量化,唯一可行的方法就是遮盖住秤或者将其置于室内,强烈建议在要求较高的精确度的情况下采用这样方法,另请参见下面的“温度效应”部分。注意,位于建筑背风面的料罐不一定会受到风的影响,建筑上的气流会在背风处产生气压梯度,并对秤产生垂直合力。
3.如果风向与水平线呈角度,那么垂直合力就会作用于秤,这会直接影响秤的读数。如果秤位于斜坡上或者风向被建筑物或其它障碍物改变,就会导致这一状况发生。如果来自风扇或 HVAC 系统的气流直接从上方作用于小量程工业称或实验室天平,那么在室内也会发生同样的问题。
4.如果风在大型台秤的下方汇集,就会发生问题,导致压力增大,平台倾倒。将秤置于四面墙壁完好的基坑中,以保护秤。
称重模块上的水分或腐蚀性物质会影响称重传感器的寿命。树叶、尘土之类的杂物聚集在称重模块上或者称重模块周围也会导致问题。您可以采取很多措施来尽量降低受潮和被腐蚀问题发生的可能性:
•对称重模块做好充分排水。
•避免使称重模块接触要融化以及会将水分引入系统的积雪。
•不要使用平顶的料罐,会积存积水、积雪、树叶或者其它杂物,从而增加系统的无补偿重量。
•定期用水管浇料罐来清除积存的杂物。
•保持电缆清洁,并保持良好状态。电缆包皮破损或磨损,水会进入电缆,造成腐蚀。
•将电缆置于导线管或聚四氟乙烯套中,以保护电缆。
•将料罐(和称重模块)置于远离腐蚀性物质和化学物质的地方。在温度、水分以及空气的综合作用下会腐蚀周边的称重模块。如果料罐旁有腐蚀性物质,请添加保护涂层和屏蔽材料。地区的空气流通也有助于防止发生腐蚀性破坏。
•工具、生活用品以及垃圾的存放要远离料罐和称重系统。
称重模块静态与动态载荷
在为某个应用程序选择称重模块时,考虑如何为称重模块施加载荷非常重要。料罐、料斗、料仓以及容器上的大多数称重模块应用都使用静态载荷。如果是静态载荷的话,则几乎或者根本不会对称重模块产生剪切力。像输送装置、管架、机械秤转换等应用以及带有高功率搅拌机和混合机的秤使用动态载荷。使用动态载荷,在将产品放在秤上或进行加工的过程中会将水平剪切力传输至称重模块。请参阅第 6 章“压式称重模块”,了解称重模块悬挂的类型以及其应用参数。
采用多少个称重模块?
对于现有安装而言,称重模块的数量取决于现有支撑的数量。如果一个料罐有四个支架,那么您就需要使用四个称重模块。
而对于新的安装而言,好选择三点支撑系统,因为其确保了在称重模块上分配正确的载荷。如果考虑风、流体晃动或者地震载荷因素,那么料罐可能需要四个或四个以上的支撑来另外加固,防止其倾斜。
大多数的秤应用都采用三个或者四个称重模块。梅特勒-托利多仪表可以计算四个、八个,甚至多的称重模块的输出总和,但是出四个以后就很难达到平均分配重量以及调整移位。
要计算每个称重模块的必要量程,请用系统总量程除以支撑的数量。总量程要应用安全系数,以防低估了重量或者重量分配不均。在第 6 章“压式称重模块”和第 7 章“拉式称重模块”中讲述了确定称重模块大小的程序。环境因素(如地震荷载和风力荷载)也会影响应用中称重模块的量程,请参见第 4 章“称重模块环境影响考虑因素”。
称重模块现场校准
另外一个要考虑的要素就是如何校准称重模块系统。如果您向现有料罐添加称重模块的话,可能需要改造料罐才能在上面悬挂合格的校验砝码。料罐至少要能够支撑相当于产品净重(规定量程)的 20%的重量。第 8 章“称重模块系统校准”中讲述了一些现场校准的方法。