稱重模塊靜態(tài)與動(dòng)態(tài)載荷

在為某個(gè)應(yīng)用程序選擇稱重模塊時(shí)，考慮如何為稱重模塊施加載荷非常重要。料罐、料斗、料倉(cāng)以及容器上的大多數(shù)稱重模塊應(yīng)用都使用靜態(tài)載荷。如果是靜態(tài)載荷的話，則幾乎或者根本不會(huì)對(duì)稱重模塊產(chǎn)生剪切力。像輸送裝置、管架、機(jī)械秤轉(zhuǎn)換等應(yīng)用以及帶有高功率攪拌機(jī)和混合機(jī)的秤使用動(dòng)態(tài)載荷。使用動(dòng)態(tài)載荷，在將產(chǎn)品放在秤上或進(jìn)行加工的過程中會(huì)將水平剪切力傳輸至稱重模塊。請(qǐng)參閱第 6 章“壓式稱重模塊”，了解稱重模塊懸掛的類型以及其應(yīng)用參數(shù)。

采用多少個(gè)稱重模塊？

對(duì)于現(xiàn)有安裝而言，稱重模塊的數(shù)量取決于現(xiàn)有支撐的數(shù)量。如果一個(gè)料罐有四個(gè)支架，那么您就需要使用四個(gè)稱重模塊。
而對(duì)于新的安裝而言，好選擇三點(diǎn)支撐系統(tǒng)，因?yàn)槠浯_保了在稱重模塊上分配正確的載荷。如果考慮風(fēng)、流體晃動(dòng)或者地震載荷因素，那么料罐可能需要四個(gè)或四個(gè)以上的支撐來(lái)另外加固，防止其傾斜。
大多數(shù)的秤應(yīng)用都采用三個(gè)或者四個(gè)稱重模塊。梅特勒-托利多儀表可以計(jì)算四個(gè)、八個(gè)，甚至多的稱重模塊的輸出總和，但是出四個(gè)以后就很難達(dá)到平均分配重量以及調(diào)整移位。
要計(jì)算每個(gè)稱重模塊的必要量程，請(qǐng)用系統(tǒng)總量程除以支撐的數(shù)量?？偭砍桃獞?yīng)用安全系數(shù)，以防低估了重量或者重量分配不均。在第 6 章“壓式稱重模塊”和第 7 章“拉式稱重模塊”中講述了確定稱重模塊大小的程序。環(huán)境因素（如地震荷載和風(fēng)力荷載）也會(huì)影響應(yīng)用中稱重模塊的量程，請(qǐng)參見第 4 章“稱重模塊環(huán)境影響考慮因素”。
稱重模塊現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

另外一個(gè)要考慮的要素就是如何校準(zhǔn)稱重模塊系統(tǒng)。如果您向現(xiàn)有料罐添加稱重模塊的話，可能需要改造料罐才能在上面懸掛合格的校驗(yàn)砝碼。料罐至少要能夠支撐相當(dāng)于產(chǎn)品凈重（規(guī)定量程）的 20%的重量。第 8 章“稱重模塊系統(tǒng)校準(zhǔn)”中講述了一些現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的方法。
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(lái)表示。如果秤無(wú)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(lái)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(lái)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。

稱重模塊稱重系統(tǒng)性能
精確度、分辨率以及可重復(fù)性是衡量一個(gè)稱重系統(tǒng)性能的基本概念。精確度指的是秤儀表上的讀數(shù)與秤上放置的實(shí)際重量的接近程度。秤的精確度通常根據(jù)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，比如 NIST 認(rèn)證的校驗(yàn)砝碼。
分辨率指的是數(shù)字秤能夠檢測(cè)到的小的重量變化。分辨率根據(jù)增量大小進(jìn)行衡量，取決于稱重傳感器和數(shù)字儀表的功能。數(shù)字重量?jī)x表可能能夠顯示非常小的增量，比如 0.01 磅 [5 克]；但是這并不表
示系統(tǒng)的精確度達(dá) 0.01 磅 [5 克]。
圖 3-1 有助于您區(qū)分精確度和分辨率。即使儀表的分辨率為 0.01 磅 [0.005 千克]，重量度數(shù)的精確度也
不能達(dá)到 0.32 磅 [0.145 千克]。分辨率取決于儀表的電子電路?，F(xiàn)在的許多工業(yè)儀表都可以都可以將稱
重傳感器信號(hào)分為 1,000,000 個(gè)刻度，并且實(shí)際可以顯示 100,000 個(gè)刻度。顯示的分辨率取決于儀表的分配方式。但是顯示增量的大小不能使秤精確到該增量。
梅特勒-托利多有多少個(gè)稱重模塊？
可重復(fù)性指的是當(dāng)在秤上放置相同的重量時(shí)，稱能夠顯示相同的重量讀數(shù)。這在配料和填料應(yīng)用中尤
為重要，每一批都需要相同量的物料?？芍貜?fù)性和精確度是緊密相關(guān)的。您所擁有的系統(tǒng)可重復(fù)，卻
未必準(zhǔn)確；但是系統(tǒng)只有在可重復(fù)的情況下才能準(zhǔn)確。
以下因素會(huì)影響稱重模塊稱重系統(tǒng)的精確度和可重復(fù)性。稍候本手冊(cè)對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)說明。
?環(huán)境因素：風(fēng)力、地震力、溫度、振動(dòng)
?稱重模塊系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)
?料罐和容器設(shè)計(jì)
?管路設(shè)計(jì)（活動(dòng)至固定連接）
?稱重傳感器和終端的質(zhì)量
?稱重傳感器總量程
?校準(zhǔn)
?操作 / 裝運(yùn)因素

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(cè)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(cè)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(wú)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。
稱重模塊幾乎可以將任意結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成秤。它們可以作為結(jié)構(gòu)的原始設(shè)計(jì)的一部分，也可以添加到現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中。本章介紹的是常見的稱重模塊應(yīng)用。模塊應(yīng) 料罐、料斗、料倉(cāng)和容器用料罐、料斗、料倉(cāng)和容器在很多行業(yè)中用于搬運(yùn)物料。通過將一系列稱重模塊安裝到其中一個(gè)容器上，您就可以準(zhǔn)確可靠地對(duì)物料進(jìn)行稱重。本手冊(cè)中用“料罐”泛指稱重模塊支撐的料罐、料斗、料倉(cāng)或容器，但是每一種又是特定類型的容器，用作下述用途：
料罐：料罐通常指密閉的容器，用于存儲(chǔ)或裝運(yùn)液體、氣體或者能夠自由流動(dòng)的固體。料罐的尺寸各有不同，小到裝丙烷或加熱燃料的小型家用料罐，大到裝數(shù)噸物料的大型工業(yè)料罐。圖 2-1 所示為壓式稱重模塊支撐的料罐；
它們既可以水平放置，也可以垂直放置，并且對(duì)稱或不對(duì)稱皆可。料斗：料斗指的是頂部打開的容器，并且通常用于裝運(yùn)粉末或顆粒狀的固態(tài)物料。一般用于分配物料或收集配料，以便稍后進(jìn)行裝運(yùn)。料斗往往比料罐小，并且常懸掛在上部構(gòu)造上。圖 2-2 所示為拉式稱重模塊支撐的料斗。料倉(cāng)：料倉(cāng)指的是類似垂直料罐的密閉容器，但是用于存儲(chǔ)粉末狀或顆粒狀的固態(tài)物料。料倉(cāng)的尺寸各有不同，并且可以非常大型，大到裝數(shù)百噸物料。它們常置于戶外，用于向鄰近的加工廠供應(yīng)原料。
容器：容器指的是配備設(shè)備的精致料罐，可以加熱、冷卻、攪拌或者進(jìn)行其它處理過程。容器中通常會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此它必須能夠準(zhǔn)確地對(duì)添加的物料進(jìn)行稱重。
稱重模塊尺寸建議初始張力負(fù)載：一種用來(lái)確定桿秤秤桿的初始張力負(fù)載的方式就是用秤桿抬起桿秤秤桿。將提升點(diǎn)（比如夾鉗）連接至桿秤秤桿，并確保固定牢固。張力負(fù)載指的是必須施加到秤桿自由端的重量，這樣才能提起桿秤秤桿，根據(jù)秤桿支點(diǎn)的位置，用倍增器進(jìn)行校準(zhǔn)（請(qǐng)參見圖 2-7）。例如，如果支點(diǎn)距離秤桿置于提升點(diǎn)下方的一端 2 英寸 [5 厘米]，距離自由端 20 英寸，用必須添加至秤桿自由端的負(fù)載（單位：磅 [千克]）乘以 10，以確定張力負(fù)載的大?。▎挝唬喊?[千克]）。稱重模塊量程：秤的量程應(yīng)在其銘牌上標(biāo)出，必要情況下將其換算成“磅 [千克]”。倍數(shù)：您可以將已知校驗(yàn)砝碼添加到空秤的桿秤秤桿上，從而確定秤桿系統(tǒng)的倍數(shù)。倍數(shù)則為校驗(yàn)砝碼值除以刻度盤上顯示的重量變化值。例如，如果刻度盤上的重量變化值為 2,000 磅 [1000 千克]，而桿秤秤桿上掛的是 5 磅 [2.5 千克] 的校驗(yàn)砝碼，那么倍數(shù)則為 400。稱重模塊
通過秤桿確定桿秤秤桿上的初始張力負(fù)載。
換秤桿稱 換秤桿后就不再使用機(jī)械秤的秤桿和刻度盤?？梢孕薷默F(xiàn)有稱重平臺(tái)來(lái)支持壓式稱重模塊。這樣一來(lái)就會(huì)徹底轉(zhuǎn)變成電子秤。


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