地磅稱(chēng)重儀表及其選型要點(diǎn)研究

地磅稱(chēng)重儀表一般由稱(chēng)重模塊、接線(xiàn)盒、稱(chēng)重控制器組成。稱(chēng)重模塊一般由稱(chēng)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(chēng)重傳感器是測量部件。稱(chēng)重傳感器根據工作原理有電阻應變式、電容式、電感式、壓磁式、壓電式、振弦式等不同的工作類(lèi)型，其中電阻應變式稱(chēng)重傳感器是最常用的類(lèi)型。

以下內容以電阻應變式稱(chēng)重傳感器為例說(shuō)明電子地磅稱(chēng)重傳感器的工作原理。

電阻應變式稱(chēng)重傳感器就是將電阻應變計粘貼在彈性敏感元件上，然后以適當的方式組成惠斯頓電橋，從而將物體的質(zhì)量轉換成電信號的裝置。彈性敏感元件是承受被測物體重壓、將感應到的物體質(zhì)量變化轉變?yōu)樽陨硇巫兊牟考?，電阻應變計將彈性敏感元件的形變轉換為電阻信號的變化。

選擇地磅稱(chēng)重儀表時(shí)需考慮以下方面：

第一，地磅稱(chēng)重儀表屬于貿易結算類(lèi)儀表，所以國家強檢表系列中包含了此類(lèi)儀表。在實(shí)際應用時(shí)需考慮電子地磅稱(chēng)重儀表的用途是用于貿易結算還是屬于普通的工藝稱(chēng)。如果用于貿易結算，需考慮稱(chēng)重儀表的檢定方案及考慮稱(chēng)重儀表的測量精度等級。如果屬于普通的工藝稱(chēng)，只是工廠(chǎng)生產(chǎn)車(chē)間內部使用，可以不用考慮強制檢定的問(wèn)題，同時(shí)儀表的測量精度也可以統籌考慮。

第二，地磅稱(chēng)重儀表的測量精度對于儀表的價(jià)格影響很大。國家對于貿易稱(chēng)一般規定要求整套稱(chēng)的系統精度為三千分之一，對于工藝稱(chēng)沒(méi)有明確的要求，一般由業(yè)主自行決定，按照常規一般工藝稱(chēng)的系統精度達到千分之一就可以滿(mǎn)足要求。稱(chēng)重儀表的精度與稱(chēng)重儀表的傳感器精度、稱(chēng)重控制器精度以及稱(chēng)重傳感器的安裝精度有關(guān)。

例如，一只稱(chēng)重傳感器的精度為C3，最大測量重量為30T，那這只稱(chēng)重傳感器可以準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(gè)值的概念就是從被測容量?jì)葲](méi)有物料開(kāi)始慢慢加入物料，要一直加到10kg時(shí)傳感器才會(huì )有測量輸出值，低于10kg是測量不到的。另一個(gè)表現就是如果現在罐內有100kg，在這個(gè)基礎上加料，也會(huì )在加入10kg之后傳感器才會(huì )變化增加輸出。C3中的C為稱(chēng)重傳感器準確度級別，3為分度數。

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

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

稱(chēng)重控制器也有分度值這個(gè)概念，這個(gè)概念與稱(chēng)重控制器分度數相關(guān)。一臺稱(chēng)重控制器分度值為10，也就是說(shuō)這臺表顯示的數值變化是以10為增量變化的，如10、20、30、40等，在20和30之間不會(huì )出現其他數字顯示。如果分度值為2，那么顯示的數字就會(huì )是2、4、6、8、10等，不會(huì )出現11、13等數字。

稱(chēng)重控制器的分度數可以在儀表內的一定數值范圍內設定，有的模擬控制器可以設定到10萬(wàn)（不同品牌、不同型號規格的儀表有差異），但過(guò)高的設置分度數，顯示的分度值就會(huì )很小，就會(huì )造成顯示的重量數值在不斷變化，這對于用重量數據進(jìn)行計量結算工況就會(huì )造成

困擾，因此在應用時(shí)應該合理設置控制器的分度數。一般儀表稱(chēng)重控制器在出廠(chǎng)時(shí)除了表明此臺表可以達到的分度數之外還會(huì )標明此表的檢定分度數，表明在這個(gè)分度數范圍內設置，數據顯示是比較穩定有效的。

從以上的稱(chēng)重控制器的高分度數范圍可以看出稱(chēng)重控制器分精度一般不會(huì )影響稱(chēng)重儀表的精度，傳感器的精度決定了稱(chēng)重儀表的精度上限。

第三，地磅稱(chēng)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(shí)，無(wú)論是哪種金屬，它的導電能力都有或多或少的變化，這樣導致測量的電阻值會(huì )有微小的變化從而影響重量數值。一般稱(chēng)重傳感器內部都有溫度補償電路，在外界溫度變化時(shí)會(huì )自動(dòng)修正電阻值，高質(zhì)量的稱(chēng)重傳感器對溫度的補充效果會(huì )有更優(yōu)異的表現。對那些晝夜溫差變化比較大的場(chǎng)合，如果傳感器補充效果不佳，就會(huì )出現同一個(gè)物體重量在早晨或晚上的數據與中午的重量數據不一樣的現象。

第四，稱(chēng)重傳感器是安裝在現場(chǎng)的設備，對于現場(chǎng)要求防爆的場(chǎng)合，選擇稱(chēng)重儀表時(shí)要求稱(chēng)重傳感器及其接線(xiàn)盒要符合相應的防爆要求。如果稱(chēng)重控制器也是安裝在現場(chǎng)也要求其滿(mǎn)足防爆要求。如果接線(xiàn)盒及稱(chēng)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(shí)可以低于稱(chēng)重傳感器。

第五，選擇合適的傳感器測量范圍及傳感器數量是精準測量的保障。

模塊的數量選擇要考慮兩個(gè)方面，一是現場(chǎng)的安裝條件可以允許安裝幾個(gè)支撐點(diǎn)，這個(gè)是被限制不能更改的。再就是如果選用的模塊的規格容量不大，就需要通過(guò)增加模塊數量的方法來(lái)測量，這兩個(gè)方面需根據現場(chǎng)情況統籌考慮。

選擇模塊規格盡量不要太大，太大測量精度也會(huì )受影響且價(jià)格高。模塊容量規格太小，模塊負荷太大，使用壽命受影響或者在物料加得比較多時(shí)就會(huì )超過(guò)稱(chēng)的測量范圍。合理地選擇模塊容量規格及數量需要有現場(chǎng)的盡量詳見(jiàn)的數據，包括加料時(shí)狀況、工作時(shí)所受外力情況，如風(fēng)力等影響。如果安裝之后會(huì )受到風(fēng)的作用力，在選擇傳感器的最大測量范圍時(shí)應予以考慮。

一臺稱(chēng)選用了4個(gè)稱(chēng)重模塊，每個(gè)稱(chēng)重模塊最大測量重量為10T，那這臺稱(chēng)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(méi)有考慮預留在加入物料時(shí)對傳感器的沖擊裕量?？紤]加料時(shí)對傳感器的沖擊，一般稱(chēng)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(chēng)實(shí)踐中沒(méi)有區別，可以考慮降低沖擊裕量平衡掉差別。

第六，地磅稱(chēng)重儀表中稱(chēng)重控制器的功能對整體價(jià)格影響很明顯。如果現場(chǎng)只需要地磅稱(chēng)重儀表完成稱(chēng)重的功能，控制的功能由其他儀表設備完成，選型時(shí)就可以選用基本型的控制器或者僅選用只帶傳感器標定功能的顯示儀表即可。

我們經(jīng)常用到的稱(chēng)重儀表一般是將稱(chēng)重數據送到DCS系統中進(jìn)行顯示控制。根據業(yè)主的要求不同，要注意選擇稱(chēng)重數據的傳輸信號方式。

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場(chǎng)遠距離傳輸電磁干擾原因或控制器輸出級電路穩定性問(wèn)題等原因變化0.01mA的情況并不少見(jiàn)，這個(gè)變化對于電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是可以接受的，但是這個(gè)信號誤差會(huì )導致在現場(chǎng)稱(chēng)重控制器上顯示的數據與控制室DCS系統上顯示數據不太一致，這個(gè)數據差距在有的工業(yè)現場(chǎng)認為是允許的，但有的現場(chǎng)就不允許。對于這種現象在選型時(shí)最好要求稱(chēng)重控制器采用與DCS系統匹配的通訊輸出方式，這樣由于通訊數字傳輸在稱(chēng)重控制器上顯示的數據與在系統上顯示的數據完全一致。

第七，很多工業(yè)現場(chǎng)稱(chēng)重的釜內或罐內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(dòng)物料。這樣做的結果造成稱(chēng)重模塊所受的力不單是物料及罐等設備的重力產(chǎn)生的向下的壓力，還會(huì )有一個(gè)水平方向的扭力。如果稱(chēng)重傳感器選擇不當，傳感器就會(huì )對這個(gè)扭力產(chǎn)生應力，應力的存在就會(huì )影響稱(chēng)重傳感器對物料重量的量。

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

第八，有些被測容器上沒(méi)有安裝攪拌設備，但容器本體會(huì )因為內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(chēng)重模塊安裝在容器底部固定在地面基礎或地板上，設備本體的體積變化會(huì )使稱(chēng)重模塊在水平方向上受力，與上述的存在攪拌現象相同也會(huì )對稱(chēng)重測量產(chǎn)生影響。合理采用全浮動(dòng)模塊、半浮動(dòng)模塊及固定模塊組合可以有效消除設備膨脹造成的測量影響。

對于那些在稱(chēng)重過(guò)程中可能某個(gè)方向產(chǎn)生水平推力的場(chǎng)合這種配置十分有效。

以上為地磅稱(chēng)重儀表選型注意事項，在選型時(shí)應該考慮這些因素。根據現場(chǎng)的不同，選型時(shí)需要考慮各個(gè)因素的要求不同。