確定系統(tǒng)精確度和可重復(fù)性
經(jīng)驗表明,完全由置于穩(wěn)固基礎(chǔ)上的稱重模塊支撐的料罐秤的精確度小于施加載荷(置于秤上的重量) 的 0.1%。如果這類秤經(jīng)過正確校準(zhǔn),就可以讀出置于其上面的重量的準(zhǔn)確讀數(shù)。理論上,總負(fù)重量程的百分比應(yīng)該等于總計數(shù)(增量)的百分比。圖 3-2 闡釋了這一關(guān)系。
梅特勒托利多稱重模塊:理想量程與計數(shù)次數(shù)
如果秤的計數(shù)次數(shù)為 1,000,總量程為 5,000 磅 [2000 千克],那么每一次的計數(shù)應(yīng)為 5 磅 [2 千克]。當(dāng)把 2,500 磅 [1000 千克] 的重量置于秤上時,則計數(shù)次數(shù)應(yīng)為 500。如果重量為 5,000 磅 [2000 千克],則計數(shù)次數(shù)應(yīng)為 1,000。不管是向秤上添加重量還是從秤上減去重量,這一關(guān)系都不會改。
如果秤未經(jīng)正確校準(zhǔn),這一理想的關(guān)系則未必正確。有四種主要的誤差會導(dǎo)致稱重不準(zhǔn):
?校準(zhǔn)誤差
?線性誤差
?滯后誤差
?可重復(fù)性誤差
梅特勒托利多稱重模塊校準(zhǔn)誤差
一些誤差是因為稱重設(shè)備沒有經(jīng)過正確校準(zhǔn)。如果出現(xiàn)校準(zhǔn)誤差(參見圖 3-3),計數(shù)次數(shù)與載荷的比
例仍是一條直線,因為這是在理想的秤狀況下。但是在滿載荷情況下,直線不能完全達(dá)到計數(shù)次數(shù)。重量和計數(shù)次數(shù)之間為線性關(guān)系,但并不準(zhǔn)確無誤。這通常是由對秤進(jìn)行電子校準(zhǔn)時發(fā)生的誤差所致, 可以通過重新校準(zhǔn)秤進(jìn)行正。
線性誤差
線性指的是負(fù)載附加到秤上時,秤能夠保持計數(shù)次數(shù)與負(fù)載比例(圖中的一條直線)的一致性。如果
出現(xiàn)線性誤差,秤能夠在零載荷和滿載荷時正確讀數(shù),但在兩點(diǎn)之間則無法正確讀數(shù)(請參見圖 3-4)。重量指示可能會高于實(shí)際重量(如圖所示),也可能會低于實(shí)際重量。
梅特勒托利多稱重模塊一般考慮因素
梅特勒-托利多 確定系統(tǒng)精確度和可重復(fù)性
滯后誤差
滯后指的是對于同一施加載荷的秤讀數(shù)的大差異,一個讀數(shù)通過從零增加負(fù)載得出,另外一個通過
從滿載減少負(fù)載得出。圖 3-5 所示為典型的滯后誤差。秤在零載荷和滿載荷時能夠準(zhǔn)確讀數(shù)。逐漸向稱添加重量時,曲線低于直線,顯示的讀數(shù)過低。達(dá)到滿載后,重量逐漸減少,曲線高于直線,顯示的讀數(shù)過高。滯后指的是負(fù)載和卸載曲線之間的大差異;在本示例中出現(xiàn)在半載荷時。您應(yīng)當(dāng)采取一些措施來減少配料稱、填料稱和計數(shù)稱應(yīng)用中的線性誤差和滯后誤差,特別是采用了全套秤的情況下。
梅特勒托利多稱重模塊可重復(fù)性誤差
可重復(fù)性指的是秤能夠在相同的環(huán)境狀況下多次添加或去除同樣的重量時顯示相同的讀數(shù)。它指的是
讀數(shù)之間的大差異,用施加載荷的百分比表示。例如,假設(shè)在量程 5,000 磅 [2500 千克] 的秤上放
置 10 次 5,000 磅 [2500 千克] 的重量,5,001 磅 [2500.5 千克] 為大讀數(shù),而 5,000 磅 [2500 千克]
為小讀數(shù)??芍貜?fù)性誤差則為 1 磅 [0.5 千克],或者是秤體的施加載荷 (A.L) 的 0.02% (1/5,000)。注意:帶有施加載荷的秤體的可重復(fù)性誤差,如果施加載荷減少一半,則可重復(fù)性誤差也要減半。
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、料倉和容器用料罐、料斗、料倉和容器在很多行業(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容器上,您就可以準(zhǔn)確可靠地對物料進(jìn)行稱重。本手冊中用“料罐”泛指稱重模塊支撐的料罐、料斗、料倉或容器,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,用于存儲或裝運(yùn)液體、氣體或者能夠自由流動的固體。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,并且對稱或不對稱皆可。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:料倉指的是類似垂直料罐的密閉容器,但是用于存儲粉末狀或顆粒狀的固態(tài)物料。料倉的尺寸各有不同,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。容器中通常會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因此它必須能夠準(zhǔn)確地對添加的物料進(jìn)行稱重。
現(xiàn)實(shí)狀況下梅特勒托利多稱重模塊能夠獲得怎樣的精確度?
稱秤系統(tǒng)的精確度取決于所采用的稱重傳感器的質(zhì)量。您能夠從秤系統(tǒng)獲得的佳狀態(tài)也只是達(dá)到稱重傳感器的性能額定值。以下是優(yōu)質(zhì)的稱重傳感器的標(biāo)準(zhǔn)性能額定值:
? 非線性額定量程 (R.C.) 的 ±0.01%
?滯后:額定量程 (R.C.) 的 ±0.02%
? 綜合誤差:額定量程 (R.C.) 的 ±0.02% 到 0.03%
綜合誤差是由非線性和滯后聯(lián)合作用產(chǎn)生的誤差。圖 3-6 所示為稱重傳感器綜合誤差,即從零負(fù)載到額定量程之間的誤差帶。所有的重量讀數(shù)都應(yīng)在該 £ 誤差帶范圍內(nèi)。理想情況下,秤系統(tǒng)的精確度可以達(dá)到甚至過系統(tǒng)中單個稱重傳感器的精確度(系統(tǒng)量程的 0.02%,甚**)。但是,在現(xiàn)實(shí)狀況下,精確度會受到環(huán)境因素和結(jié)構(gòu)因素(如振動、溫度、活動至固定連接、管路以及模塊支撐完整
梅特勒托利多稱重模塊預(yù)測系統(tǒng)精確度
料罐秤的精確度由各種因素決定,包括儀表、稱重傳感器、安裝硬件、料罐設(shè)計、底座以及環(huán)境影響
因素。不同的應(yīng)用要求不同的稱重精確度。精確的配料或填料過程需要的精確度高于散裝存儲操作。表 3-2 詳細(xì)介紹了四種稱重精確度,并列出了會影響料罐秤達(dá)到這些精確度的性能的因素。遵循下表
中列出的建議將有助于確保料罐秤達(dá)到理想的精確度。
梅特勒托利多稱重模塊系統(tǒng)精確度總結(jié)
系統(tǒng)的真實(shí)精確度只能在安裝了整個系統(tǒng)后通過測試和驗證才能確定。安裝完所有的管路和系統(tǒng)組件
后,添加校驗砝碼或其它物料直至秤達(dá)到滿載量程,以對容器進(jìn)行“測試”。這樣可以避免產(chǎn)生累積壓力,同時使系統(tǒng)穩(wěn)定下來。系統(tǒng)穩(wěn)定后,測試幾次(從零負(fù)載到滿載量程)以確定系統(tǒng)的終性能。從零負(fù)載開始,一步一步添加已知砝碼,直至達(dá)到系統(tǒng)的滿載量程。記錄每一步的標(biāo)重。然后在從系統(tǒng)中取下砝碼的間隔讀取重量讀數(shù)。要確定系統(tǒng)的實(shí)際誤差,請將標(biāo)重讀數(shù)與秤上添加的實(shí)際重量進(jìn)行對比。
精確度 中等精度 低精度 水平檢測
精確度等級 高 好 良好 一般
系統(tǒng)精確度
(系統(tǒng)量程百分比)* 0.015 至 0.033 0.033 至 0.10 0.10 至 0.50 大于 0.50
稱重傳感器利用率
(額定量程百分比)* ≥ 50 ≥ 30 ≥ 30 ≥ 20
應(yīng)用類型 制劑、調(diào)配、配料、精確填料使用的反應(yīng)容器 收集罐、料斗、傳送系統(tǒng)、配料、填料 收集罐、料斗、傳送系統(tǒng) 原料和商品的散裝存儲罐
梅特勒托利多稱重模塊
稱重傳感器認(rèn)證 C6 或 C3 OIML、5000d CIII NTEP C3 至 D1 OIML、3000d
CIII 至 10,000d CIIIL NTEP D1 OIML、1000d CIII NTEP
(未批準(zhǔn)) 批準(zhǔn)或未批準(zhǔn)
稱重模塊載荷懸掛 自校正 自校正或浮動 自校正、浮動或固定 自校正、浮動或固定
固定或靜止的稱重傳感器 無 無 無 僅用于液體或氣體
梅特勒托利多稱重模塊
料罐特性 準(zhǔn)備校驗砝碼、穩(wěn)固的安裝支撐 準(zhǔn)備校驗砝碼、穩(wěn)固的安裝支撐 準(zhǔn)備校驗砝碼、穩(wěn)固的安裝支撐 穩(wěn)固的安裝支撐
進(jìn)口和出口管路 僅限靈活型 僅限靈活型 靈活型和穩(wěn)固型 靈活型和穩(wěn)固型
底座 穩(wěn)固且不受周圍因素的影響,統(tǒng)一撓曲度 穩(wěn)固且不受周圍因素的影響,統(tǒng)一撓曲度 穩(wěn)固且撓曲度統(tǒng)一 穩(wěn)固且撓曲度統(tǒng)一
型號 自校正 自校正、浮動或張力 自校正、浮動、固定或張力 活動稱重模塊與固定稱重模塊或固定底座的結(jié)合
物料 建議使用不銹鋼 碳鋼、不銹鋼 碳鋼、不銹鋼 碳鋼、不銹鋼
料罐和容器設(shè)計
將出現(xiàn)料罐秤的精確度會受到料罐本身設(shè)計的影響。應(yīng)設(shè)計新的料罐,保證其在物料重量作用下不會嚴(yán)重彎曲,并且不會在滿載或空載的情況下出現(xiàn)壓力失衡。如果您要將現(xiàn)有料罐轉(zhuǎn)至秤上,您可能需要修改料罐來滿足這些要求。
壓式秤的穩(wěn)定性
稱重模塊旨在將負(fù)載準(zhǔn)確移至稱重傳感器,同時避免發(fā)生上一部分中所述的不必要的作用力。
是從 Centerlign(一種典型壓式稱重模塊)頂板的簡化橫截面圖。
頂板
搖桿銷
稱重傳感器
梅特勒托利多稱重模塊Centerlign 頂板的簡化橫截面
它顯示的是置于搖桿銷上的頂板,是將載荷移至稱重傳感器的工具。搖桿銷的上表面為球面半徑,這就是說頂板只有單點(diǎn)支撐,理論上應(yīng)為頂板的中心點(diǎn)。另外,稱重模塊必須具備允許頂板在發(fā)生熱膨脹和收縮時水平移動的機(jī)制,這種情況下,搖桿銷經(jīng)過 5-7 次傾斜,使頂板的支撐點(diǎn)水平移開中心點(diǎn)位置。前述狀況有兩個重要后果:
1.無法向頂板施加力矩來防止其轉(zhuǎn)出水平面之外。
2.頂板會自然轉(zhuǎn)出水平面之外。即使從上方向頂板*添加負(fù)載,下面的支撐點(diǎn)也會因為熱膨脹/收縮輕微偏離中心,這樣就會產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)動頂板的可能。這一情形會因為必然的制造和安裝容差而加重。
這些點(diǎn)對所有稱重模塊都適用,并且對壓式秤的設(shè)計師有很多啟示:
?一個單獨(dú)的壓式稱重模塊無法支撐一個秤,至少需要三個稱重模塊。在平面圖中,稱重模塊不能在一條直線上,三個稱重模塊必須安排成三角形,四個則要安排成正方形或矩形等。
?作用于稱重心的垂直重力應(yīng)始終在支撐點(diǎn)規(guī)定的稱重模塊頂板上的水平面范圍內(nèi);不得出這一范圍。換句話說,在正常的稱重狀況下一定會對稱重模塊產(chǎn)生一些向下的作用力。不能過任何稱重模塊的額定量程,因為可能會損壞稱重傳感器;理想狀況下重心應(yīng)在*位置,這樣所有的稱重模塊才能平均負(fù)載。
?請參見圖 5-8,稱重模塊必須夾在堅固的底座(下部)和堅固的秤結(jié)構(gòu)(下部)之間,以確?;晚敯灞3衷谒矫鎯?nèi)。底座可以是混凝土,也可以是鋼結(jié)構(gòu)。秤結(jié)構(gòu)可為鋼質(zhì)平臺,也可為料罐、料斗等,增加稱重模塊頂板的堅固性。如果料罐有支架,支架一定要牢固并且呈十字支撐,請參見下面的圖 5-15a 和 5-15b。
典型的秤配置(可看到 4 個稱重模塊中的 2 個)
?基板不能直接置于腳輪或車輪上,如圖 5-9 所示??梢灾谱靼赋?,但是車輪/腳輪與稱重模塊基板之間必須有堅固的架構(gòu)。
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