一、引言
面對國內勞動力成本的快速上漲和國家節能降耗、改善生態環境政策的實施, 各生產型企業不得不竭盡所能的降低企業的生產成本。在降低生產成本的措施中, 最容易實施且有效的方法就是提高工作效率, 以及從生產環節入手, 精確計量各環節的材料能源等消耗, 減少浪費, 提高投入產出比。為此, 國內各生產企業針對各自企業的實際情況, 對一些生產環節增加了稱重計量系統, 來控制不同環節的材料和能源等的消耗。在改造升級老舊設備的過程中, 安裝簡單, 現場改造量小的靜載稱重模塊系統就是一個很好的選擇。
二、改造設備的現狀
用于改造的設備多為料倉、儲罐等容器 (以下統稱料倉) , 不論用于倉庫存儲還是生產流程中用來攪拌配料等, 所容納的物料無非有兩種, 一種是流動性能比較好的液態類物料, 一種是固體顆粒或粉末狀等形態物料。這些設備改造后既可以實時控制料倉內的物料儲量, 還可以防止往料倉加料出現溢出或空倉現象的發生。
二、靜載稱重模塊系統
(一) 系統組成
一個簡單的靜載稱重模塊系統是由n個靜載稱重模塊、1個接線盒和1臺稱重儀表三部分組成。
在實際應用中, n=3或n=4的情況占絕大多數。同時依照不同的使用場合, 還可以在此基礎上擴展很多的控制功能, 此處不予討論。
(二) 靜載稱重模塊介紹
靜載稱重模塊是根據稱重傳感器的結構及其應用場合而設計的, 它將稱重傳感器的安裝, 稱重傳感器的過載保護和安裝設備的限位功能集于一身, 擴展可稱重傳感器的使用范圍, 大大降低了對稱重傳感器安裝現場的要求, 在設備改造工程中, 受到廣大企業單位的歡迎。
靜載稱重模塊主要適用于靜止稱重場合, 不論物料的加入和卸出過程中是否存在振動等過程, 只要計量稱重過程處于靜止條件下, 均可使用靜載稱重模塊。
三、靜載稱重模塊的選型
選擇適合量程稱重模塊的主要依據是料倉 (其附加設備認為是料倉本體的一部分) 等設備的自重和所稱量物料的額定重量兩個指標, 至于是否滿足用戶的系統精度要求, 可以通過稱重儀表最高靈敏度和稱重模塊所用稱重傳感器靈敏度的選擇來達到, 可以認為與稱重模塊量程的選擇無關。
現場情況和用戶的需求千差萬別, 只能根據不同情況分別處理, 下面結合“改造設備的現狀”中提到的兩種形態的物料情況, 主要討論靜載稱重模塊數量在3個和4個時的典型情況。
(一) 用于液態狀物料儲存的料倉
處于該用途的料倉等容器, 由于液態物料的加入和卸出需要較長的時間, 同時液態物質具有自流平的特性, 使得物料在裝入和放出過程中對稱重模塊造成的沖擊較小甚至沒有, 比較接近于理想的稱重條件。在此情況下, 稱重模塊的選型主要依據容器自重和物料的額定重量, 對于使用3個稱重模塊和4個稱重模塊的情況討論如下:
(1) 使用3個稱重模塊的情況
按照3點決定一個平面的定律, 在稱重模塊的實際安裝中, 這是最好安裝的情況, 安裝后不會出現某只稱重傳感器不受力或受力遠遠小于平均值的情況, 此時只要依據:
料倉自重+物料的額定重量≤0.7倍稱重傳感器總容量 (條件1) 的條件選擇稱重模塊的量程即可。
例1:某料倉自重12t, 物料的額定重量30t, 兩者總和42t, 單只稱重模塊承受的理論重量42t/3=14t, 則稱重模塊的量程14t/0.7=20t, 選擇額定量程為20t的靜載稱重模塊就能滿足。
(2) 使用4個稱重模塊的情況
由于空間3點決定了一個平面, 在稱重模塊的實際安裝中, 要想把4個點調整到一個平面具有相當的難度, 普遍采用的做法是先將其中的3個模塊調整到一個平面, 然后通過增加墊片的方式將第4個模塊調整到相同的平面。在儲存用途的環境和使用條件下, 通過增加墊片的方式進行調整, 即使使用一段時間墊片壓實后, 測試一下每只稱重模塊的實際輸出, 與安裝時的輸出相比較也不會有較大變化。此時依據上文“使用3個稱重模塊的情況”提到的選擇條件進行稱重模塊量程的選擇即可。
(二) 用于固體顆粒或粉末狀等形態物料的料倉
雖然料倉的給料機構在設計時充分考慮了在裝入物料過程中, 物料在料倉內堆積的均勻性, 但在實際操作過程中, 仍舊不可避免的出現物料堆積現象, 導致料倉的重心出現偏移, 料倉的某個支撐點承載力大大超出應受平均值。這種情況出現在稱重模塊上, 會使某個稱重模塊出現超載, 模塊所使用的稱重傳感器因超載而損壞, 比較顯著的稱重傳感器故障為零點漂移導致稱重儀表讀數不穩, 或者整個模塊稱重系統的稱量不準, 偏差很大等。
工程實際操作中, 為了避免稱重傳感器損壞, 我們將稱重模塊的實際使用安全系數進行調整, 調整后的量程選擇條件:
料倉自重+物料的額定重量≤0.5倍稱重傳感器總容量 (條件2) , 依據此條件進行稱重模塊量程的選擇, 可有效的避免模塊所用稱重傳感器的損壞, 但無法完全避免極端使用條件下的稱重傳感器損壞。
為了盡可能的避免料倉裝滿物料后因整體重心偏移帶來的稱重傳感器損壞后果, 實際選型時, 我們會在滿足用戶系統精度要求的條件下, 盡可能選擇大量程的稱重模塊, 也就選擇了大量程的稱重傳感器。大量程稱重傳感器的量程應選到何種程度為宜, 我們試著推薦一下指導原則, 供大家在實際應用中檢驗。
在工程上最廣泛的3個和4個稱重模塊的應用中, 參照 (條件2) , 按照“料倉實際使用模塊數量-1”的數量選擇“0.5倍稱重傳感器總容量”的指導原則進行模塊量程選擇, 可基本滿足目前工程中的應用。
參照例1的條件:料倉自重+物料額定重量=42t, 所選單只稱重模塊承受的重量42t/ (3-1) =21t, 則稱重模塊的量程21t/0.5=42t, 考慮到稱重傳感器量程規格的原因, 選擇額定量程為40t的靜載稱重模塊較好。
對于≥5個稱重模塊的情況, 請根據不同的工程狀況進行區別處理, 處理時結合稱重模塊個數和現場安裝環境所造成的可能影響進行綜合考慮。
四、結束語
稱重模塊選型的適當準確, 關系到工程項目實際使用中的可靠性、穩定性和安全性, 雖然不同工程的改造、建設條件千差萬別, 但滿足用戶的要求, 是我們工程技術人員一致的追求, 提供以上模塊選型方面的工作流程供大家探討, 如有不完善的地方, 希望給與指正, 共同完善靜載稱重模塊選型方面的工作。