一、引言

面对国内劳动力成本的快速上涨和国家节能降耗、改善生态环境政策的实施, 各生产型企业不得不竭尽所能的降低企业的生产成本。在降低生产成本的措施中, 最容易实施且有效的方法就是提高工作效率, 以及从生产环节入手, 精确计量各环节的材料能源等消耗, 减少浪费, 提高投入产出比。为此, 国内各生产企业针对各自企业的实际情况, 对一些生产环节增加了称重计量系统, 来控制不同环节的材料和能源等的消耗。在改造升级老旧设备的过程中, 安装简单, 现场改造量小的静载称重模块系统就是一个很好的选择。

二、改造设备的现状

用于改造的设备多为料仓、储罐等容器 (以下统称料仓) , 不论用于仓库存储还是生产流程中用来搅拌配料等, 所容纳的物料无非有两种, 一种是流动性能比较好的液态类物料, 一种是固体颗粒或粉末状等形态物料。这些设备改造后既可以实时控制料仓内的物料储量, 还可以防止往料仓加料出现溢出或空仓现象的发生。

二、静载称重模块系统

(一) 系统组成

一个简单的静载称重模块系统是由n个静载称重模块、1个接线盒和1台称重仪表三部分组成。

在实际应用中, n=3或n=4的情况占绝大多数。同时依照不同的使用场合, 还可以在此基础上扩展很多的控制功能, 此处不予讨论。

(二) 静载称重模块介绍

静载称重模块是根据称重传感器的结构及其应用场合而设计的, 它将称重传感器的安装, 称重传感器的过载保护和安装设备的限位功能集于一身, 扩展可称重传感器的使用范围, 大大降低了对称重传感器安装现场的要求, 在设备改造工程中, 受到广大企业单位的欢迎。

静载称重模块主要适用于静止称重场合, 不论物料的加入和卸出过程中是否存在振动等过程, 只要计量称重过程处于静止条件下, 均可使用静载称重模块。

三、静载称重模块的选型

选择适合量程称重模块的主要依据是料仓 (其附加设备认为是料仓本体的一部分) 等设备的自重和所称量物料的额定重量两个指标, 至于是否满足用户的系统精度要求, 可以通过称重仪表最高灵敏度和称重模块所用称重传感器灵敏度的选择来达到, 可以认为与称重模块量程的选择无关。

现场情况和用户的需求千差万别, 只能根据不同情况分别处理, 下面结合“改造设备的现状”中提到的两种形态的物料情况, 主要讨论静载称重模块数量在3个和4个时的典型情况。

(一) 用于液态状物料储存的料仓

处于该用途的料仓等容器, 由于液态物料的加入和卸出需要较长的时间, 同时液态物质具有自流平的特性, 使得物料在装入和放出过程中对称重模块造成的冲击较小甚至没有, 比较接近于理想的称重条件。在此情况下, 称重模块的选型主要依据容器自重和物料的额定重量, 对于使用3个称重模块和4个称重模块的情况讨论如下:

(1) 使用3个称重模块的情况

按照3点决定一个平面的定律, 在称重模块的实际安装中, 这是最好安装的情况, 安装后不会出现某只称重传感器不受力或受力远远小于平均值的情况, 此时只要依据:

料仓自重+物料的额定重量≤0.7倍称重传感器总容量 (条件1) 的条件选择称重模块的量程即可。

例1:某料仓自重12t, 物料的额定重量30t, 两者总和42t, 单只称重模块承受的理论重量42t/3=14t, 则称重模块的量程14t/0.7=20t, 选择额定量程为20t的静载称重模块就能满足。

(2) 使用4个称重模块的情况

由于空间3点决定了一个平面, 在称重模块的实际安装中, 要想把4个点调整到一个平面具有相当的难度, 普遍采用的做法是先将其中的3个模块调整到一个平面, 然后通过增加垫片的方式将第4个模块调整到相同的平面。在储存用途的环境和使用条件下, 通过增加垫片的方式进行调整, 即使使用一段时间垫片压实后, 测试一下每只称重模块的实际输出, 与安装时的输出相比较也不会有较大变化。此时依据上文“使用3个称重模块的情况”提到的选择条件进行称重模块量程的选择即可。

(二) 用于固体颗粒或粉末状等形态物料的料仓

虽然料仓的给料机构在设计时充分考虑了在装入物料过程中, 物料在料仓内堆积的均匀性, 但在实际操作过程中, 仍旧不可避免的出现物料堆积现象, 导致料仓的重心出现偏移, 料仓的某个支撑点承载力大大超出应受平均值。这种情况出现在称重模块上, 会使某个称重模块出现超载, 模块所使用的称重传感器因超载而损坏, 比较显著的称重传感器故障为零点漂移导致称重仪表读数不稳, 或者整个模块称重系统的称量不准, 偏差很大等。

工程实际操作中, 为了避免称重传感器损坏, 我们将称重模块的实际使用安全系数进行调整, 调整后的量程选择条件:

料仓自重+物料的额定重量≤0.5倍称重传感器总容量 (条件2) , 依据此条件进行称重模块量程的选择, 可有效的避免模块所用称重传感器的损坏, 但无法完全避免极端使用条件下的称重传感器损坏。

为了尽可能的避免料仓装满物料后因整体重心偏移带来的称重传感器损坏后果, 实际选型时, 我们会在满足用户系统精度要求的条件下, 尽可能选择大量程的称重模块, 也就选择了大量程的称重传感器。大量程称重传感器的量程应选到何种程度为宜, 我们试着推荐一下指导原则, 供大家在实际应用中检验。

在工程上最广泛的3个和4个称重模块的应用中, 参照 (条件2) , 按照“料仓实际使用模块数量-1”的数量选择“0.5倍称重传感器总容量”的指导原则进行模块量程选择, 可基本满足目前工程中的应用。

参照例1的条件:料仓自重+物料额定重量=42t, 所选单只称重模块承受的重量42t/ (3-1) =21t, 则称重模块的量程21t/0.5=42t, 考虑到称重传感器量程规格的原因, 选择额定量程为40t的静载称重模块较好。

对于≥5个称重模块的情况, 请根据不同的工程状况进行区别处理, 处理时结合称重模块个数和现场安装环境所造成的可能影响进行综合考虑。

四、结束语

称重模块选型的适当准确, 关系到工程项目实际使用中的可靠性、稳定性和安全性, 虽然不同工程的改造、建设条件千差万别, 但满足用户的要求, 是我们工程技术人员一致的追求, 提供以上模块选型方面的工作流程供大家探讨, 如有不完善的地方, 希望给与指正, 共同完善静载称重模块选型方面的工作。