地磅稱重儀表及其選型要點研究

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)換成電信號的裝置。彈性敏感元件是承受被測物體重壓、將感應(yīng)到的物體質(zhì)量變化轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨硇巫兊牟考娮钁?yīng)變計將彈性敏感元件的形變轉(zhuǎn)換為電阻信號的變化。

選擇地磅稱重儀表時需考慮以下方面：

第一，地磅稱重儀表屬于貿(mào)易結(jié)算類儀表，所以國家強檢表系列中包含了此類儀表。在實際應(yīng)用時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量精度等級。如果屬于普通的工藝稱，只是工廠生產(chǎn)車間內(nèi)部使用，可以不用考慮強制檢定的問題，同時儀表的測量精度也可以統(tǒng)籌考慮。

第二，地磅稱重儀表的測量精度對于儀表的價格影響很大。國家對于貿(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，最大測量重量為30T，那這只稱重傳感器可以準(zhǔn)確測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。這個值的概念就是從被測容量內(nèi)沒有物料開始慢慢加入物料，要一直加到10kg時傳感器才會有測量輸出值，低于10kg是測量不到的。另一個表現(xiàn)就是如果現(xiàn)在罐內(nèi)有100kg，在這個基礎(chǔ)上加料，也會在加入10kg之后傳感器才會變化增加輸出。C3中的C為稱重傳感器準(zhǔn)確度級別，3為分度數(shù)。

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

對于模擬稱重傳感器，一般為C3等級，可以做到C5、C6，但制作成本會很高。對于精度等級要求很高的場合，一般選用數(shù)子傳感器。

稱重控制器也有分度值這個概念，這個概念與稱重控制器分度數(shù)相關(guān)。一臺稱重控制器分度值為10，也就是說這臺表顯示的數(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)字就會是2、4、6、8、10等，不會出現(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)，顯示的分度值就會很小，就會造成顯示的重量數(shù)值在不斷變化，這對于用重量數(shù)據(jù)進行計量結(jié)算工況就會造成

困擾，因此在應(yīng)用時應(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除了表明此臺表可以達到的分度數(shù)之外還會標(biāo)明此表的檢定分度數(shù)，表明在這個分度數(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)境溫度對儀表的使用效果有很大的影響。在溫度變化時，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)致測量的電阻值會有微小的變化從而影響重量數(shù)值。一般稱重傳感器內(nèi)部都有溫度補償電路，在外界溫度變化時會自動修正電阻值，高質(zhì)量的稱重傳感器對溫度的補充效果會有更優(yōu)異的表現(xiàn)。對那些晝夜溫差變化比較大的場合，如果傳感器補充效果不佳，就會出現(xiàn)同一個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)場的設(shè)備，對于現(xiàn)場要求防爆的場合，選擇稱重儀表時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離傳感器的地方，那么它們的防爆級別有時可以低于稱重傳感器。

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

模塊的數(shù)量選擇要考慮兩個方面，一是現(xiàn)場的安裝條件可以允許安裝幾個支撐點，這個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)量的方法來測量，這兩個方面需根據(jù)現(xiàn)場情況統(tǒng)籌考慮。

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

一臺稱選用了4個稱重模塊，每個稱重模塊最大測量重量為10T，那這臺稱最大測量的重量為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)留在加入物料時對傳感器的沖擊裕量。考慮加料時對傳感器的沖擊，一般稱重儀表測量的物料量為其最大測量范圍的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整體價格影響很明顯。如果現(xiàn)場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數(shù)據(jù)送到DCS系統(tǒng)中進行顯示控制。根據(jù)業(yè)主的要求不同，要注意選擇稱重數(shù)據(jù)的傳輸信號方式。

如選用傳輸信號4～20mA的方式送到DCS中顯示，輸送模擬信號由于現(xiàn)場遠距離傳輸電磁干擾原因或控制器輸出級電路穩(wěn)定性問題等原因變化0.01mA的情況并不少見，這個變化對于電子產(chǎn)品來說是可以接受的，但是這個信號誤差會導(dǎo)致在現(xiàn)場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，這個數(shù)據(jù)差距在有的工業(yè)現(xiàn)場認(rèn)為是允許的，但有的現(xiàn)場就不允許。對于這種現(xiàn)象在選型時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不停的攪動物料。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，還會有一個水平方向的扭力。如果稱重傳感器選擇不當(dāng)，傳感器就會對這個扭力產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力的存在就會影響稱重傳感器對物料重量的量。

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

第八，有些被測容器上沒有安裝攪拌設(shè)備，但容器本體會因為內(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)象相同也會對稱重測量產(chǎn)生影響。合理采用全浮動模塊、半浮動模塊及固定模塊組合可以有效消除設(shè)備膨脹造成的測量影響。

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

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