在料罐稱重係統中有時會遇到傳感器不能再繼續工作的問題,多數人會選擇放棄使用相對精度很高的傳感器,而使用老式測量方法。下麵我們就來探討這個問題並尋找解決方法。

1設計

製定傳感器方案的步驟是選擇適合的傳感器,然後在每個支撐點安裝,一個稱重係統就出來了。這裏涉及的理論包括找到容器/靜重0,估算產品比重,然後計算總重。傳感器的負載能力差可能不是工程學的問題,而是不了解傳感器的工作原理,以及影響安裝的實際因素。讓我們來回顧一些力學知識、安裝技巧和實際教訓,幫助大家有效選擇傳感器。傳感器的核心是應變片(傳感器有很多種,這裏主要討論剪切梁式)。力的矢量分布很重要,傳感器並不能區別實際垂直負載和側向/扭矩負載。應該測量實際垂直負載(即罐內重量),而不是剪切負載。但在實際情況下或安裝不正確時,傳感器測的值往往遠大於垂直負載。這些因素會導致放棄使用傳感器。因此我們必須了解剪切梁傳感器的工作原理。傳感器一般采用低碳鋼、不鏽鋼、合金鋼或鋁等材料。一個傳感器通常要進行數千次稱量,因此要產生可重複的稱量結果,對金屬材料的要求很高。剪切梁傳感器實際是測量鋼的剪切應力,因此如果本身材料不是整體,就會產生稱量誤差。通常傳感器製造廠家都要嚴格選用高等級鋼和鋁來生產。

2不同的傳感器應用場合不同

彎曲梁和剪切梁傳感器是標準用於工業台秤和地秤的傳感器,但不適合生產型容器。稱量容器需要傳感器和機械支撐係統對非垂直負載有高度承受力,並能產生重複稱量結果。

3傳感器的安裝

設計傳感器最重要的因素是/稱量框架0,即傳感器的安裝。該框架必須能以機械方式與容器下的所有傳感器連接,並確保傳感器在任何方向都不會移動。由於這裏考慮垂直力,因此設計時必須考慮外力不會使傳感器發生傾斜。堅固的框架是獲得重複稱量的關鍵。

每個傳感器都位於兩個框架間,確保傳感器一起移動,產生可重複的結果。傳感器安裝在底部支撐框架的頂端,容器重量從傳感器傳遞到底部框架。這種力傳遞產生的偏差最小。傳感器也可以直接裝在地麵上,但前提是地板沒有變形或下沉,因為傳感器可達測量幾千分之一毫米,如果地基變形,就不能得到準確的精度。

縮短罐底部與傳感器間距,減小導致重複性和精度變差的彎矩,傳感器安裝在長腳罐的底部,罐腳移動時會產生誤差,由於外部變形引起位移變化,測量重複性就變差。截短罐腳,縮小各個腳的移動,傳感器的頂部和底部框架能使負載模式更為一致。堅固的罐包括堅固的基礎、頂/底部框架、短腳。另外還要考慮容器的外圍連接件和附件,如管子、攪拌器、梯子、過道等。外圍設備也會影響稱重係統,

尤其是熱膨脹和運動會影響稱量結果。

4傳感器的選擇

建議使用壓式傳感器,因為它有精巧設計的弧形頂部和底部,能消除非垂直負載。壓式傳感器不應像梁式傳感器那樣用螺栓固定在

地上或輔助框架上。因為梁式傳感器不能區別所有外力,包括來自攪拌器和熱膨脹的力。隻有正確安裝壓式傳感器,才能消除這些力的幹擾。正確安裝壓式傳感器的工具之一是限位器,這是一種簡單裝置,能消除複雜的側向負載。限位器一般裝在傳感器安裝套件側麵,可吸收來自側向負載的非垂直力,例如風或垂直安裝的攪拌器產生的力矩。

典型的帶螺絲扣的壓式傳感器安裝套件。安裝套件隻有正確排列才能很好吸收側向力。安裝套件如何安裝在3個和4個腳的容器上,適當安裝螺絲扣確保傳感器之間重量分布均勻。在3個腳的容器中,螺絲扣與罐相切,吸收攪拌器產生的力矩,使側向力在限位器間均勻分布。4個腳的罐在安裝時,不應使任何螺絲扣相對,以避免不必要的軸向力,這樣每個螺絲扣將均勻分擔整個容器上的負載。

最後,我們來考慮罐的熱膨脹。熱脹冷縮的原因很多,如外殼遇熱或遇冷,環境溫度改變,以及向罐中加冷/熱液體。如果使用剪切梁或彎曲梁傳感器,就不能用物理方法防止罐的熱脹冷縮將負載作用在傳感器上。舉例來說,溫度升高使容器壁向外對傳感器施加壓力,壓力產生一個向下的力,傳感器會認為是重量變化。一個用不鏽鋼材料AISI304/114301製作的容器。稱重係統在環境溫度(20bC)下校準,在250bC的加熱係統中運行。計算公式如下:

罐半徑:R=1125m

膨脹係數:k=116mm/m/100e(材料不同時膨脹係數不同)

溫差:$t=250e-20e=230e

應變:rT=116mm/m@230e/100e=3168mm/m

半徑膨脹量:$=1125m@3168mm/m=416mm

溫度變化230bC時,傳感器讀數發生重大變化。剪切梁稱重係統中,罐產生416mm的膨脹就會產生嚴重誤差。壓式傳感器不是以物理方法用螺釘固定在地上,而是浮動的,罐膨脹時產生輕微位移就可以避免熱膨脹引起的誤差。

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