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1、METTLET-TOLEDO称重模块,称重模块应用盛杰,2007.7,1,目录,什么是称重模块物料料位检测及控制方式比较称重模块设计称重系统设计称重传感器标准称重传感器制造称重系统设计要求称重系统安装安装标定维护使用称重系统遇到的问题应用案例,2,称重模块,什么是称重模块由传感器、顶板、底板、承压件和保护限位装置等组成，能够方便快捷地将槽罐以及其他形式的容器改造成秤,3,称重模块,上安装板,上承压件,传感器,运输/安装保护,稳定器,下承压件,防倾覆保护,下安装板,接地保护,垂直限位保护,水平限位保护,4,称重模块,为什么要使用称重模块解决了因安装不当所造成的系统称量误差，确保传感器的使用精度及
2、长期稳定性避免在安装过程中损坏传感器能够在称重系统在受到外力影响下保护称重系统，避免意外情况发生,5,称重模块,称重模块的主要应用场合在生产过程中需要进行物料检测（料位）、控制（配料）以及工厂内部结算称重计量罐料斗称重滚道秤各种工艺秤贸易结算计量秤改造港口称重料罐计量,6,称重模块,称重模块典型应用,压式称重模块,拉式称重模块,7,目录,什么是称重模块物料料位检测及控制方式比较称重系统设计称重传感器标准称重传感器制造称重系统设计要求称重系统安装安装标定维护使用称重系统遇到的问题应用案例,8,物料检测及控制对比,我们需要知道有多少物料在料罐中库存管理过程控制怎样测量物料?确定物料在生产产品使用中
3、实际数量测量技术称重静态动态流量计.动态料位计静态,9,主要测量及控制方式称重超声波雷达流量计仅仅是流入和流出 探头料位仪仅高低料位,物料检测及控制对比,流量计,10,物料检测及控制对比,11,流量计和称重物料检测及控制的比较,物料检测及控制对比,流量计低精度没有准确的停止和开始使用寿命短连续流量和定量控制液体和浆状物效果较好,称重更高的精度使用寿命长定量控制对物料的性质没有要求（气体、固体、液体和泥浆）,12,流量计和称重物料检测及控制的比较,物料检测及控制对比,流量计接触物料进行测量受物料的污染和腐蚀当物料和过程改变时需要改变流量计,称重一台秤可以所有物料的控制，但每次只能控制一种物料对机
4、械连接要求高 能进行流量控制,13,流量计和称重物料检测及控制的比较,物料检测及控制对比,流量计每个流量计只能控制一种物料机械影响较小,称重不接触物料进行测量不受物料的特性影响可适应不同的过程和物料,14,流量计和称重物料检测及控制误差因素,物料检测及控制对比,流量计体积变化材料密度改变进出物料速度温度影响传感器磨损传感器的精度剩余物料,称重称重的料罐产品 vs.容器机械管路,泵,搅拌器等低频振动剩余物料安装、标定其余因素,15,称重模块和称重传感器,称重模块和称重传感器对比,称重模块精度高上下承压件上下安装板水平保护装置垂直保护装置水平限位装置防倾覆保护装置接地保护更换传感器方便适合终端客户
5、的使用,称重传感器精度高需要设计及制造承压件、安装板、各种保护装置合适的传感器紧固力矩安装面需要水平并有一定的强度适合OEM客户使用,16,什么是称重模块物料料位检测及控制方式比较称重模块设计称重传感器标准称重传感器制造称重系统设计要求称重系统安装安装标定维护使用称重系统遇到的问题应用案例,目录,17,称重模块设计,称重模块称重模块在设计时我们考虑：称重模块精度上下承压件上下安装板水平保护装置垂直保护装置水平限位装置防倾覆保护装置接地保护方便更换传感器,18,称重模块设计,确定称重模块的主要技术指标,19,称重模块设计,称重模块设计及FEA计算(MSC),20,称重模块设计,称重模块测试及验证
6、(计量性能验证),21,称重模块设计,称重模块测试及验证(强度验证),22,目录,什么是称重模块物料料位检测及控制方式比较称重模块设计称重系统设计称重传感器标准称重传感器制造称重系统设计要求称重系统安装安装标定维护使用称重系统遇到的问题应用案例,23,称重系统设计,要得到一个好的称重系统我们需要：选择高质量的称重传感器考虑称重系统应用环境选择合适的承载点合适的安装基础,24,称重传感器标准,OIML 认证(Europe)Organisation Internationale de Metrologie Legale3000 division R60 C3中国国家标准GB/T 7551-2000
7、(等同OIML R60),25,NTEP 认证(USA)National Type Evaluation Program5000 division Class III,称重传感器标准,26,称重传感器标准,传感器的性能非线性=0.02%额定容量(R.C.)滞后=0.02%R.C.综合误差=0.02%-0.03%R.C.,27,称重传感器标准,理论,实际,Counts,80,60,40,20,0,100,线性误差,50 Load(50%Capacity),100 Load(100%Capacity),28,称重传感器标准,重复性,精度,非线性,滞后,0,0,实际载荷,仪表输出,额定容量,额定容量
8、,卸载,加载,理论值,综合误差,29,称重传感器标准,防爆认证Factory Mutual(USA)&ATEX/Ex(Europe)国内防爆热认证Ex密封形式：焊接密封 vs.胶封 IP68&IP67抗腐蚀,30,称重传感器原理称重传感器是将力（重量）转换成电信号输出的装置其转换原理有：电阻应变，电磁力平衡（补偿），振弦，压磁，陀螺及光纤等。在商用及工业用衡器和称重系统中，普遍采用电阻应变式称重传感器。电阻应变式传感器利用电阻应变计构成的惠斯顿电桥，通过测量弹性体的应变而测得与之成正比的外力（重量）。,称重传感器,31,应变计,Ni 补偿片,称重传感器,应变计,称重传感器的原理,称重传感器,应
9、变计,应变计,应变计,弹性体,32,弹性体机加工,热处理,表面处理,贴片,组桥,补偿,测试,焊接封装,包装,测试,称重传感器,传感器生产过程,贴片准备,33,影响称重传感器性能的主要因素材料弹性体原材料微量元素的控制应变计的选择密封材料工艺应变计固化工艺温度补偿工艺密封工艺设备加工尺寸的一致测试数据的正确操作工技能,称重传感器,34,弹性体加工及检验,传感器制造设备,35,贴片室及固化,传感器制造设备,36,测试,传感器制造设备,37,测试,传感器制造设备,38,密封及检验,传感器制造设备,39,称重模块类型,设计称重系统是我们首先要考虑：压式称重模块拉式称重模块等,压式称重模块,拉式称重模块
10、,梁式称重传感器,压式称重传感器,S-型称重传感器,40,称重系统应用环境,潮气和腐蚀环境温度振动和冲击环境影响风载荷地震载荷（主要在一些大料罐的应用上需要考虑）雷击,41,称重系统潮气&腐蚀,称重传感器焊接密封不锈钢传感器,IP68接线盒不锈钢接线盒 AJB-005,007(IP65&IP68),接线盒,焊接密封,42,称重系统温度,传感器传感器补偿温度范围贸易结算规定-10C to+40C 传感器使用和储存温度范围-50 C to+85 C,43,高温应用环境耐高温传感器工作温度：+150C or 200C 使用绝热板隔离热传导Ultem 1000 PEI安装隔热保护罩防止热辐射保护传感器
11、,PEI,称重系统温度,44,称重系统设计温度变化,料罐热胀冷缩称重料罐在温度变化下会产生热胀冷缩称重模块在设计时考虑热胀冷缩的影响全浮动、半浮动和固定式模块顶板浮动式承压件（一端为球面结构）双球面柱式,浮动,半浮动,固定,承压件,45,称重系统设计冲击和振动,冲击载荷由于载荷从高处落到秤上时会产生很强的冲击力，可能会损坏传感器或使秤变形-金属块，石块，煤等使用大容量的称重传感器来适应大的冲击载荷在内部按装阻挡物体和锥形物体使载荷的冲击力减少到最小使用吸震材料缓减冲击力,46,振动（搅拌）内部的振动是由液体的晃动或搅拌引起，使用隔离来减少振动在传感器和连接固定处使用减振垫将振动影响减少到最小仪
12、表（终端）采用滤波技术减少振动影响,称重系统设计冲击和振动,47,称重系统设计风力影响,风力风力对称重系统会产生很大的影响向上的风力，向下的风力和侧向风力都作用在称重料罐和模块上使用容量大一点的模块以容纳料罐所受的向下的风力提供挡风条件以减少风力影响通常来说费用比较高对于水平风力较大的应用场合我们需要增加额外的水平机械限位来保持料罐的位置,48,称重系统设计地震力,地震力 作为首要设计因素，尤其在高结构的项目中（如石化，冶金和水泥等）通过称重模块使用手册中的公式计算，选择合适的称重模块、水平保护和防倾覆保护装置剪切载荷可能会损坏模块和传感器安全是最重要的因素,49,称重系统设计雷击和浪涌保护,
13、为系统提供单独的接地装置和防浪涌保护装置可以解决浪涌问题焊接时,焊接电流不能通过传感器使用单独焊接接地检查称重系统的接地,50,称重系统设计力分析,V=水平力,重量,重心,使用静力学计算水平力作用在料罐上对料罐的的影响,基于称重料罐的大小、重量、形状等焊接时,51,称重系统设计力分析,侧向力,端面力,压力/上台力,根据称重模块的许用载荷，选择合适的称重模块,52,称重系统设计控制承载位置,称重传感器在称重时会产生变形称重传感器在满负荷下的变形量为0.25 mm 到 0.60 mm 控制称重承载位置:选择合适的称重模块合适的称重模块和料罐的支撑合适的管路走向及和料罐的连接,53,称重系统设计合适
14、的称重模块,滑动式称重模块承压件不固定，可以滑动称重料罐能够向一边滑动应用在只承受垂直载荷或水平冲击力很小的场合自复位称重模块使用柱式双球面称压件或双球面传感器，具有自复位功能称重料罐可以向各个方向移动（热胀冷缩）可以应用在静载和动载场合（承受较大的水平力）,Flexmount(好),GageMount(更好),Centerlign(更好),54,称重系统设计结构,基础和料罐支耳最小偏转量,55,考虑同样的变形量在强度较弱处进行刚性加固,称重系统设计结构,56,传感器中心承受作用力,拉式称重模块,压式称重模块,称重系统设计结构,57,避免料罐相互影响独立支撑加固中间层,避免,正确,中间层,独立
15、基础,中间层,称重系统设计结构,58,称重系统设计管路&连接,硬管连接的方作用力（经验数据）系统精度0.1%,F1%加载载荷系统精度0.25%,F2.5%加载载荷系统精度0.50%,F5%加载载荷系统精度1.0%,F10%加载载荷,Compression Weigh Module,F,满罐,空罐,59,Compression Weigh Module,管路支架与硬管和料罐连接处的距离,尽可能大,尽可能使用软管连接,软管,管路支架,防尘罩,间隙,入口,Gap,出口,阀门,间隙,防尘罩,管路支架,称重系统设计管路&连接,60,正确地固定连接管路,称重系统设计管路&连接,61,称重模块的数量 决定于
16、罐支撑（耳架或腿）的数量3点支撑对于料罐称重来说比较理想载荷更平均分布到各个称重模块 4-8模块系统在有风或地震环境下可以增加罐的稳定性一个称重模块系统可以使用8个模块或更多主要由仪表决定液体料位检测系统可以使用模块和固定端组合，但精度也低,称重系统设计称重模块数量及容量,62,尽可能使每个称重模块能够均匀承载称重模块容量计算公式:罐重和其附件的重量=A罐的额定容量=B总重=A+B=C传感器的数量=D传感器的容量=1.251.5 C D注意：1.25-1.5 的安全系数是用在物料分布不均匀的情况下的估算有时候，传感器选得大一点可以抵抗风力和冲击载荷带来得影响,称重系统设计称重模块数量及容量,6
17、3,目录,什么是称重模块物料料位检测及控制方式比较称重模块设计称重系统设计称重传感器标准称重传感器制造称重系统设计要求称重系统安装安装标定维护使用称重系统遇到的问题应用案例,64,称重模块能够均匀承载基础的必须是平的，符合刚度要求，基础在同一高度垫片来确保传感器均匀受力传感器保护如果模块没有保护传感器的上抬螺栓，料罐不要急于落在传感器上，要先用工装以防安装时损坏传感器在事先没有将传感器拿掉的情况下，不要在传感器附近进行焊接，否则，焊接电流会穿过传感器而损坏传感器模块的上顶板和下底板必须在同一线上，以保证传感器垂直受力将称重模块安装在便于维修的地方,称重系统机械安装,65,在设计料罐时考虑标定需
18、使用的挂钩,称重系统标定及验证,66,测量所有传感器的输出信号确保载荷可以均布在每个传感器上垫片调整模块的水平如果传感器之间输出相差不是很多，可以用接线盒进行角差调整,称重系统标定及验证,67,用砝码进行满量程标定（高精度）可能情况下，在小罐上放置满量程的砝码进行标定 用砝码和替代物进行综合标定（精度好）先用10-20%的砝码进行初步检定，再替代物和砝码一起加到罐内进行检定，直到满量程 替代法标定（中等精度）将一种物体在另一台称上称好后，移至罐内作为一种标准重量进行标定电子法标定（低精度）使用一个模拟器来模拟传感器的满量程输出信号来进行标定,称重系统标定及验证,68,定时进行检查和清除，避免在
19、料罐、称重模块和接线盒上积有杂质。要确保秤体是浮动的，没有机械接触，卡住等现象。料罐上任何机械结构的改变可能会影响到称量的精度。检查连接杆，限位杆和缓冲器，留有足够的间隙，避免碰撞。检查接线盒是否密封，各种线是否连接牢固。接线盒内部或周围是否受潮或有异物存在。检查仪表电缆是否损坏，是否固定在秤体上。,称重系统维护,69,目录,什么是称重模块物料料位检测及控制方式比较称重模块设计称重系统设计称重传感器标准称重传感器制造称重系统设计要求称重系统安装安装标定维护使用称重系统遇到的问题应用案例,70,称重系统在标定或使用过程中重复性不好模块安装基础料罐安装支架刚性管路系统布置机械附件是否有接触,常见问
20、题,71,数据飘不稳定机械安装部分是否触碰电缆线受潮，接线盒进水(清理接线盒、烘干)电缆线接线不良或破损(重新接线)传感器绝缘阻抗下降(200M)(用万用表分别测量色线、屏蔽线跟传感器表面)传感器表面带电(用万用表测量，通过系统接地解决)系统接地不良(感应电压会使传感器或仪表外壳带电)仪表外壳是否接地(未接地会导致感应电压存在)电源是否稳定，地线有否电压(不可跟大功率设备共用供电系统，零线有电压会导致仪表表面带电)传感器内部电路故障(虚焊、电路器件接触不良),常见问题,72,数据不正确(偏大或偏小)机械安装、限位部分是否触碰存在角差(有重复性)基础不好会导致角差零点跑:传感器空载输出+2mV或
21、0mV传感器故障(灵敏度)信号干扰电源波动磁场、感应,常见问题,73,传感器故障判断检查故障是发生在秤体部分还是发生在仪表部分关掉电源，脱开仪表与秤的连线连接仪表和模拟器逐一排除法，逐个断开传感器接线，找出故障传感器检查传感器的输入/输出阻抗，任何一项有异常，表明内部电路有故障检查传感器的空载输出：+5mV或+20mV均为传感器故障检查传感器的绝缘阻抗(200 M)任一色线跟传感器表面屏蔽线跟传感器表面,传感器故障判断,74,避免受潮、积尘电压稳定(使用稳压电源供电)避免超载避免冲击防雷击接地性能良好(外壳带电,最好单独接地)杜绝擅自加长或剪短传感器电缆,应用注意,75,什么是称重模块物料料位检测及控制方式比较称重模块设计称重系统设计称重传感器标准称重传感器制造称重系统设计要求称重系统安装安装标定维护使用称重系统遇到的问题应用案例,目录,76,称重模块应用FWFWC,77,称重模块应用FW/FWC,78,称重模块应用FW/FWC,79,称重模块应用FW/FWC,80,称重模块应用FW/FWC,81,称重模块应用CW/CWC,82,称重模块应用CW/CWC,83,称重模块应用CW/CWC,84,称重模块应用UW,85,称重模块应用GW,86,称重模块应用GW,87,称重模块应用GW,88,称重模块应用GW,89,称重模块应用DGW,谢谢,
