地磅稱重儀表及其選型要點(diǎn)研究

地磅稱重儀表一般由稱重模塊、接線盒、稱重控制器組成。稱重模塊一般由稱重傳感器配置上安裝頂板、下安裝底板及其他安全、限位部件組成。其中稱重傳感器是測(cè)量部件。稱重傳感器根據(jù)工作原理有電阻應(yīng)變式、電容式、電感式、壓磁式、壓電式、振弦式等不同的工作類型，其中電阻應(yīng)變式稱重傳感器是最常用的類型。

以下內(nèi)容以電阻應(yīng)變式稱重傳感器為例說明電子地磅稱重傳感器的工作原理。

電阻應(yīng)變式稱重傳感器就是將電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在彈性敏感元件上，然后以適當(dāng)?shù)姆绞浇M成惠斯頓電橋，從而將物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。彈性敏感元件是承受被測(cè)物體重壓、將感應(yīng)到的物體質(zhì)量變化轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨硇巫兊牟考?，電阻?yīng)變計(jì)將彈性敏感元件的形變轉(zhuǎn)換為電阻信號(hào)的變化。

選擇地磅稱重儀表時(shí)需考慮以下方面：

第一，地磅稱重儀表屬于貿(mào)易結(jié)算類儀表，所以國(guó)家強(qiáng)檢表系列中包含了此類儀表。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需考慮電子地磅稱重儀表的用途是用于貿(mào)易結(jié)算還是屬于普通的工藝稱。如果用于貿(mào)易結(jié)算，需考慮稱重儀表的檢定方案及考慮稱重儀表的測(cè)量精度等級(jí)。如果屬于普通的工藝稱，只是工廠生產(chǎn)車間內(nèi)部使用，可以不用考慮強(qiáng)制檢定的問題，同時(shí)儀表的測(cè)量精度也可以統(tǒng)籌考慮。

第二，地磅稱重儀表的測(cè)量精度對(duì)于儀表的價(jià)格影響很大。國(guó)家對(duì)于貿(mào)易稱一般規(guī)定要求整套稱的系統(tǒng)精度為三千分之一，對(duì)于工藝稱沒有明確的要求，一般由業(yè)主自行決定，按照常規(guī)一般工藝稱的系統(tǒng)精度達(dá)到千分之一就可以滿足要求。稱重儀表的精度與稱重儀表的傳感器精度、稱重控制器精度以及稱重傳感器的安裝精度有關(guān)。

例如，一只稱重傳感器的精度為C3，最大測(cè)量重量為30T，那這只稱重傳感器可以準(zhǔn)確測(cè)量到的最小重量的顆粒度值即分度值為30×1000×（1/3000）＝10kg，也就是它的最小分辨率為10kg。這個(gè)值的概念就是從被測(cè)容量?jī)?nèi)沒有物料開始慢慢加入物料，要一直加到10kg時(shí)傳感器才會(huì)有測(cè)量輸出值，低于10kg是測(cè)量不到的。另一個(gè)表現(xiàn)就是如果現(xiàn)在罐內(nèi)有100kg，在這個(gè)基礎(chǔ)上加料，也會(huì)在加入10kg之后傳感器才會(huì)變化增加輸出。C3中的C為稱重傳感器準(zhǔn)確度級(jí)別，3為分度數(shù)。

按照級(jí)別稱重傳感器精度等級(jí)共分為A、B、C、D四個(gè)級(jí)別。一般定義分度數(shù)為100～1000的為D級(jí)，分度數(shù)為1000～10000的為C級(jí)，分度數(shù)為1萬～10萬之間為B級(jí)，10萬以上的為A級(jí)。電子稱重儀表一般為C級(jí)（大多用Ⅲ表示）。分度數(shù)是以1000為單位的整數(shù)。

對(duì)于模擬稱重傳感器，一般為C3等級(jí)，可以做到C5、C6，但制作成本會(huì)很高。對(duì)于精度等級(jí)要求很高的場(chǎng)合，一般選用數(shù)子傳感器。

稱重控制器也有分度值這個(gè)概念，這個(gè)概念與稱重控制器分度數(shù)相關(guān)。一臺(tái)稱重控制器分度值為10，也就是說這臺(tái)表顯示的數(shù)值變化是以10為增量變化的，如10、20、30、40等，在20和30之間不會(huì)出現(xiàn)其他數(shù)字顯示。如果分度值為2，那么顯示的數(shù)字就會(huì)是2、4、6、8、10等，不會(huì)出現(xiàn)11、13等數(shù)字。

稱重控制器的分度數(shù)可以在儀表內(nèi)的一定數(shù)值范圍內(nèi)設(shè)定，有的模擬控制器可以設(shè)定到10萬（不同品牌、不同型號(hào)規(guī)格的儀表有差異），但過高的設(shè)置分度數(shù)，顯示的分度值就會(huì)很小，就會(huì)造成顯示的重量數(shù)值在不斷變化，這對(duì)于用重量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)量結(jié)算工況就會(huì)造成

困擾，因此在應(yīng)用時(shí)應(yīng)該合理設(shè)置控制器的分度數(shù)。一般儀表稱重控制器在出廠時(shí)除了表明此臺(tái)表可以達(dá)到的分度數(shù)之外還會(huì)標(biāo)明此表的檢定分度數(shù)，表明在這個(gè)分度數(shù)范圍內(nèi)設(shè)置，數(shù)據(jù)顯示是比較穩(wěn)定有效的。

從以上的稱重控制器的高分度數(shù)范圍可以看出稱重控制器分精度一般不會(huì)影響稱重儀表的精度，傳感器的精度決定了稱重儀表的精度上限。

第三，地磅稱重儀表的工作環(huán)境溫度對(duì)儀表的使用效果有很大的影響。在溫度變化時(shí)，無論是哪種金屬，它的導(dǎo)電能力都有或多或少的變化，這樣導(dǎo)致測(cè)量的電阻值會(huì)有微小的變化從而影響重量數(shù)值。一般稱重傳感器內(nèi)部都有溫度補(bǔ)償電路，在外界溫度變化時(shí)會(huì)自動(dòng)修正電阻值，高質(zhì)量的稱重傳感器對(duì)溫度的補(bǔ)充效果會(huì)有更優(yōu)異的表現(xiàn)。對(duì)那些晝夜溫差變化比較大的場(chǎng)合，如果傳感器補(bǔ)充效果不佳，就會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)物體重量在早晨或晚上的數(shù)據(jù)與中午的重量數(shù)據(jù)不一樣的現(xiàn)象。

第四，稱重傳感器是安裝在現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)要求防爆的場(chǎng)合，選擇稱重儀表時(shí)要求稱重傳感器及其接線盒要符合相應(yīng)的防爆要求。如果稱重控制器也是安裝在現(xiàn)場(chǎng)也要求其滿足防爆要求。如果接線盒及稱重控制器可以安裝在遠(yuǎn)離傳感器的地方，那么它們的防爆級(jí)別有時(shí)可以低于稱重傳感器。

第五，選擇合適的傳感器測(cè)量范圍及傳感器數(shù)量是精準(zhǔn)測(cè)量的保障。

模塊的數(shù)量選擇要考慮兩個(gè)方面，一是現(xiàn)場(chǎng)的安裝條件可以允許安裝幾個(gè)支撐點(diǎn)，這個(gè)是被限制不能更改的。再就是如果選用的模塊的規(guī)格容量不大，就需要通過增加模塊數(shù)量的方法來測(cè)量，這兩個(gè)方面需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況統(tǒng)籌考慮。

選擇模塊規(guī)格盡量不要太大，太大測(cè)量精度也會(huì)受影響且價(jià)格高。模塊容量規(guī)格太小，模塊負(fù)荷太大，使用壽命受影響或者在物料加得比較多時(shí)就會(huì)超過稱的測(cè)量范圍。合理地選擇模塊容量規(guī)格及數(shù)量需要有現(xiàn)場(chǎng)的盡量詳見的數(shù)據(jù)，包括加料時(shí)狀況、工作時(shí)所受外力情況，如風(fēng)力等影響。如果安裝之后會(huì)受到風(fēng)的作用力，在選擇傳感器的最大測(cè)量范圍時(shí)應(yīng)予以考慮。

一臺(tái)稱選用了4個(gè)稱重模塊，每個(gè)稱重模塊最大測(cè)量重量為10T，那這臺(tái)稱最大測(cè)量的重量為10T×4＝40T。這40T的容量包含了罐體等容器及其上邊附屬連接管道、設(shè)備的重量，如果這些重量為2T，那容器中能夠測(cè)量的最大物料重量為40T－2T＝38T，以上沒有考慮預(yù)留在加入物料時(shí)對(duì)傳感器的沖擊裕量。考慮加料時(shí)對(duì)傳感器的沖擊，一般稱重儀表測(cè)量的物料量為其最大測(cè)量范圍的50%～70%，物料沖擊越大，預(yù)留的沖擊裕量越大。以上如果按照50%的裕量考慮，那可以測(cè)量最大的物料量為38T×50%＝19T。以上還有另一種算法，40T×（1－50%）－2T＝18T，這兩種算法的差距在工稱實(shí)踐中沒有區(qū)別，可以考慮降低沖擊裕量平衡掉差別。

第六，地磅稱重儀表中稱重控制器的功能對(duì)整體價(jià)格影響很明顯。如果現(xiàn)場(chǎng)只需要地磅稱重儀表完成稱重的功能，控制的功能由其他儀表設(shè)備完成，選型時(shí)就可以選用基本型的控制器或者僅選用只帶傳感器標(biāo)定功能的顯示儀表即可。

我們經(jīng)常用到的稱重儀表一般是將稱重?cái)?shù)據(jù)送到DCS系統(tǒng)中進(jìn)行顯示控制。根據(jù)業(yè)主的要求不同，要注意選擇稱重?cái)?shù)據(jù)的傳輸信號(hào)方式。

如選用傳輸信號(hào)4～20mA的方式送到DCS中顯示，輸送模擬信號(hào)由于現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)距離傳輸電磁干擾原因或控制器輸出級(jí)電路穩(wěn)定性問題等原因變化0.01mA的情況并不少見，這個(gè)變化對(duì)于電子產(chǎn)品來說是可以接受的，但是這個(gè)信號(hào)誤差會(huì)導(dǎo)致在現(xiàn)場(chǎng)稱重控制器上顯示的數(shù)據(jù)與控制室DCS系統(tǒng)上顯示數(shù)據(jù)不太一致，這個(gè)數(shù)據(jù)差距在有的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)為是允許的，但有的現(xiàn)場(chǎng)就不允許。對(duì)于這種現(xiàn)象在選型時(shí)最好要求稱重控制器采用與DCS系統(tǒng)匹配的通訊輸出方式，這樣由于通訊數(shù)字傳輸在稱重控制器上顯示的數(shù)據(jù)與在系統(tǒng)上顯示的數(shù)據(jù)完全一致。

第七，很多工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)稱重的釜內(nèi)或罐內(nèi)物料因工藝要求不能靜止，要在釜或罐頂安裝攪拌機(jī)不停的攪動(dòng)物料。這樣做的結(jié)果造成稱重模塊所受的力不單是物料及罐等設(shè)備的重力產(chǎn)生的向下的壓力，還會(huì)有一個(gè)水平方向的扭力。如果稱重傳感器選擇不當(dāng)，傳感器就會(huì)對(duì)這個(gè)扭力產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力的存在就會(huì)影響稱重傳感器對(duì)物料重量的量。

在選擇傳感器類型時(shí)，要詳細(xì)了解稱重儀表的工作狀況，明確被測(cè)物體是否存在攪拌等運(yùn)動(dòng)設(shè)備對(duì)稱重儀表產(chǎn)生扭力的現(xiàn)象。如果被測(cè)物體有攪拌，選擇稱重傳感器時(shí)選擇動(dòng)載的模塊，可以有效地減小扭力存在對(duì)稱重測(cè)量的影響。

第八，有些被測(cè)容器上沒有安裝攪拌設(shè)備，但容器本體會(huì)因?yàn)閮?nèi)部物料溫度大范圍快速變化造成容器膨脹、收縮變化，如果稱重模塊安裝在容器底部固定在地面基礎(chǔ)或地板上，設(shè)備本體的體積變化會(huì)使稱重模塊在水平方向上受力，與上述的存在攪拌現(xiàn)象相同也會(huì)對(duì)稱重測(cè)量產(chǎn)生影響。合理采用全浮動(dòng)模塊、半浮動(dòng)模塊及固定模塊組合可以有效消除設(shè)備膨脹造成的測(cè)量影響。

對(duì)于那些在稱重過程中可能某個(gè)方向產(chǎn)生水平推力的場(chǎng)合這種配置十分有效。

以上為地磅稱重儀表選型注意事項(xiàng)，在選型時(shí)應(yīng)該考慮這些因素。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的不同，選型時(shí)需要考慮各個(gè)因素的要求不同。