泰鋼公司隨著規模的日益擴大,大型地磅每年都在增多,如上百噸的地磅、料斗秤、鋼包秤、軌道衡、料位計等,因沒有大噸級標準砝碼、使校準工作成為一 大難題,筆者通過應用實踐總結出一套簡單易行的模擬校準方法,起到了良好的應用效果。
泰山鋼鐵集團有限公司作為年生產不銹鋼能 力達到60萬噸的大型鋼鐵企業,深入推進專業 化、精品化發展戰略,技術裝備水平、自主創新 能力和核心競爭力進一步提升,隨著規模的日益 擴大,大型地磅每年都在增多,如上百噸的電子 汽車衡、料斗秤、鋼包秤、軌道衡、料位計等, 因沒有大噸級標準砝碼、使校準工作成為一大難 題,筆者通過應用實踐總結出一套簡單易行的模 擬校準方法,起到了良好的應用效果?,F就大型 工藝地磅模擬校準問題根據實際處理情況進行分 析與大家共同探討。
1.地磅原理及組成
地磅一般主要由秤臺、稱重顯示控制器、稱 重傳感器三大部分組成。其原理是利用電阻應變 原理稱重,在稱重傳感器的彈性體上貼著應變計, 應變計組成應變電橋。應變電橋輸出的模擬信號 匯總接線盒由接線盒送入稱重顯示控制器進行信 號放大,A/D轉換、CPU處理轉換成數字信號在 顯示窗口顯示質量值,或經標準輸出口送至微機、 打印機、大屏等系統設備進行處理。如圖1所示。
2.地磅準確度應滿足技術使用要求
要想保證一臺地磅的使用準確度,必須確保 各組件質量完好和性能可靠,并具備合理的安裝 工藝和校驗手段。一要檢查承載器的制作質量, 保證承載器的剛性、強度、及其設計的合理性;
二要檢查承載器安裝工藝,確認傳感器安裝位置 的合理性,保證承載器負載時各支撐傳感器受力 盡量均勻;三要核查基礎尺寸和結構支撐件是否 完好,安裝是否符合要求,保證基礎(結構)支 撐件的承載力和平整度及穩定性;四要確認儀表 及傳感器的精度等級,保證稱重顯示器的線性、 靈敏度和穩定性,保證稱重傳感器的準確度、可 靠性和輸出信號的一致性;五要確保數字電壓表 和信號發生器的精度等級符合技術要求。
3.稱重傳感器和稱重顯示器的匹配
為保證顯示器的正常工作,要求傳感器最大 輸出電壓Vi小于顯示器的最大輸入電壓Vmax, 每個顯示碼輸入電壓Vd應大于顯示器的輸入靈敏 度。公式如下:
Vi=Vx S
Vd=[(Q1x Sx V)/Q2x n]x Q1 ViL=Q1x Sx V/Q2x n
式中:Vi-傳感器最大輸出電壓(mV
Vd-每個顯示碼輸入電壓[uv/(Kg-t)]
ViL-額定量程時傳感器的輸出電壓(mV Q1-額定量程 Q2-傳感器規格(噸位 V-傳感器激勵電壓(V S-傳感器的輸出靈敏系數的平均值(mv/V n-選用傳感器的只數 每個顯示器可激勵傳感器只數的確定:n= (顯示器工作電流x傳感器輸入電阻)/傳感器工 作電壓。經計算符合范圍內即為匹配,否則應更 換傳感器量程或調整顯示器量程及顯示分度,直 到匹配為止,在此不作贅述。
4.模擬校準方法
4.1安裝前的實驗室模擬校準 具體步驟如下:首先確認選定各傳感器輸出 靈敏度一致,并依據上述方法確認傳感器與儀表 相匹配;第二用模擬信號發生器和選定的顯示器 組秤,檢查連接無誤后給顯示器上電并輸入相應 系統參數,使儀表處于正常稱重工作狀態;第三 依據選定的傳感器(如:量程50噸,數量4只, 靈敏度2mV/V和該衡器的額定量程(如量程150 噸,分度值50公斤,激勵電壓12V)及承載器的自 重(如約為18噸,結合上述公式,計算承載器 空載時傳感器的輸出電壓Vo=18x 2x 12/50x 4=2.16 (m_v ,額定量程時傳感器的輸出電壓 Vii=100x 2x 12/50x 4=12 (mv。一噸載荷對應稱 量信號為Vii/100=0.12mV;第四用模擬信號發生 器給顯示器輸入信號,并用高精度數字電壓表并 接在模擬信號發生器輸出正負端進行相應檢測, 輸入標準mv信號,在輸入為2.16mV時校驗零點, 在輸入Vit+Vo (即為14.16mV時輸入100噸, 校驗量程的準確性。(校驗方法參照儀表技術說 明書);第五用模擬信號發生器回檢下列各稱量 點,確認顯示表線性狀態是否良好。若顯示值與 標準信號一一對應,證明顯示表線性狀態良好,如表1;第六卸下模擬信號發生器,到現場后連接 傳感器、接線盒及顯示器,檢查連接無誤后給顯 示器上電,進入稱重狀態,清零后即可投入使用; 第七用小噸位砝碼驗證秤量的準確性(有條件的可 以用替代校驗法多驗證幾個秤量點則更具說服力), 校驗完畢。
4.2 安裝后在線模擬校準
具體操作步驟為:第一地磅安裝完畢,安裝 質量檢查無誤后,給顯示器上電并輸入相應系統 參數,使儀表處于正常顯示稱重工作狀態;第二 各傳感器零點輸出的一致性調整。承載器空載, 儀表清零,依次卸下各個傳感器的正負輸出端, 用高精度數字電壓表分別并接在各傳感器的正負 輸出端,檢測各傳感器零點輸出毫伏值是否一致。 若不一致可調整接線盒內相應電位器;第三傳感 器負載輸出的一致性的調整。找一大于或等于20% FS最大稱量恒定質量的重物分別放置在傳感器1、 2、3…各位置,記錄重物在各傳感器位置上時的 示值。若不一致:一是依次卸下相應傳感器的正 負輸出端,用高精度數字電壓表檢測各傳感器正 負輸出端,觀察重物在各傳感器位置上時,輸出 毫伏值是否一致。二是輕微調整接線盒內相應電 位器,修正各傳感器輸出的一致性;第四計算秤 滿量程時接線盒的總輸出端。假設地磅的最大量 程為100噸,分度值50公斤,傳感器量程為50噸, 傳感器的輸出靈敏系數的平均值(2mvA)。檢測傳 感器零點輸出信號Vo (Vo=4mV ,依據公式 Vm=ViL+Vo,ViL經上述公式計算可得Vi=16mV, 則J Vm=ViL+Vo=20mV,
一噸載荷對應稱量信號為Vi!/100=0.16mV;第五 在接線盒內卸下傳感器,接入模擬信號發生器, 并用高精度數字電壓表并接在接線盒的總輸出正 負端進行相應檢測,輸入標準mv信號,在輸入為 4mv時校驗零點,在輸入為20mV時輸入100噸, 校驗量程的準確性;第六解除模擬信號發生器, 重新接入傳感器,用小噸位砝碼驗證秤量的準確 性(有條件的可以用替代校驗法多驗證幾個秤量 點,更具說服力);第七回檢各稱量點,確認地磅線性狀態是否良好。在接線盒內卸下模擬信號發 生器,重新接入傳感器,并用高精度數字電壓表 并接在接線盒的總輸出正負端進行相應檢測,進 入正常稱量狀態。依據儀表顯示值,分別注入不 同噸位的物料,記錄檢測的相應電壓值VS,與應 輸出的標準電壓值相比較,依據下述公式計算,假設記錄的顯示值分別為10噸、25噸、50噸、 100噸,相應的實際檢測信號電壓VS分別為 5.598mv、7.995mv、 11.989mv、 19.978mv,依據下述公式計算后如表2所示。
由上表看出,各秤量誤差率在± 5/1000之間, 證明該衡器非線性能滿足工藝秤精度要求。
兩種模擬校驗方法具體情況應具體對待:安 裝前的實驗室模擬校準,簡潔、易行,因校驗中 無法考慮到零點的偏差、傳感器的非線性誤差和 受力的偏載的大小及承載器輔助設備的牽拉等影 響因素,誤差較大;安裝后的在線模擬校準與前 者相比較,因消除了零點的偏差和部分偏載及承 載器輔助設備的牽拉影響因素,因此準確性要高 于前者,而且他更具有實地操作性。
5.結束語
作為冶金行業各種大型工藝地磅設備較多, 在曰常校驗校準問題上都感到較為困難,通過我 們的實際摸索與實踐,提出了以上實用模擬校準 方法與大家共同探討。上述兩種方法應用于計量 精度要求不高(5/1000左右)的大型工藝衡器的 校準。前者可遠程操作,省時省力,方便快捷; 后者,實地操作性強,尤其適合在生產中設備的 校準工作。兩者投入成本低,便于操作,值得推 廣和應用。