理论上,称重系统的精度可以和传感器精度相同,然而在实际称重过程中,系统精度容易受到多个方面的影响,导致系统精度不能达到理想值。以下以罐体称重系统为例,阐述常见的影响系统精度的因素以及如何尽可能的避免这些影响。
一、结构整体性
1. 冲击载荷:由于物料从高处落到秤上时会产生很强的冲击力,可能会损坏传感器或使秤体变形【例如金属块、石块、煤等等】,这时就需要使用大容量的称重传感器来适应大的冲击力,同时在内部使用吸震材料缓减冲击力。
2. 内部振动:一般的内部震动是由液体的晃动或者搅拌引起的,可在传感器的连接固定处使用减震垫将振动的影响减少到最小,同时仪表可采用滤波技术减少振动影响。
3. 压力不平衡:物料快速流入或流出称重罐引起罐内空气转移,继而导致罐内气压不平衡,这种气流的变化会导致称重误差的出现,设计罐时,应留有通风口或气压调节阀。
4. 罐结构钢性:支撑结构的刚性不足或水平度达不到要求会导致传感器不能垂直受力,而影响罐秤的线性、重复性和准确度,当罐体承受载荷时,罐的支撑结构应能够抵抗得住变形,尤其当罐直径比较大或支撑腿比较长时。
5. RFI和EMI(射频和电磁)影响:一个应变片传感器的信号输出是以微伏计的,在信号中任何微小的改变都能引起称重读数的改变,RFI 和 EMI 会在信号读取过程中引起、造成读数错误的电子干扰,这时就可以通过使用适当接地的屏蔽或绝缘电缆来降低这种影响。
二、安装
机械安装:对安装基础的要求必须是平衡的,在同一高度。安装过程中如果模块没有保护传感器的上抬螺栓,罐不要急于落在传感器上,要先用工装以防安装时损坏传感器。在事先没有将传感器拿掉的情况下,不要在传感器附近进行焊接,否则,焊接电流会穿过传感器而损坏传感器。
三、标定
1. 理论标定:使用仪表、模块来对传感器的满量程输出信号来进行标定。一些超大罐体现场没有条件做实物标定时,可以采取这种方法
2. 实物标定(砝码):用砝码进行满量程标定,这种方法标定能使系统达到高精度。
四、设计
1.加载力方向:要制造一个准确的罐体称重系统,必须确保所有传感器是垂直受力的,而且,所有传感器是均匀受力的,为达到以上目的,罐体和它的支撑部分应该尽可能被设计成达到水平度,直线度,刚性,和平行度的要求。避免出现倾斜受力、偏心受力、受力不均衡等现象,同时也要防止侧向力、扭力载荷对精度产生影响。
2. 支撑结构设计:使用加强杆将罐腿连接以增加罐腿强度,避免产生变形,在支撑梁上增加加强衬板以增加支撑梁强度,使用同一规格尺寸的支撑梁避免系统产生不一致的偏斜而导致重复性误差问题,将称重模块按装在横跨支撑梁的中部,当承受大的载荷时,将会引起梁的变形,所以最好将称重传感器安装在靠近垂直于地面的立柱,加强支撑梁是减小变形的解决办法。
3.限位杆:过大的水平剪力和上抬力可能会使罐体倾斜或旋转,使罐移位,从而产生一个不垂直的载荷力,并且,也不利于安全操作,这时就可以增加限位杆和缓冲器来减小这种水平摇摆和上抬的动作,防止罐水平移位和倾覆。
五、环境影响
1. 温度影响:温度变化会引起罐体的热胀冷缩,导致受力点出现位移,从而使传感器不能垂直受力,如果温度超出传感器的规定,可能会损坏传感器并引起称重不准确,在传感器和罐体之间可以采用一些隔热和低导热的材料。
2. 风力影响:风力会对秤体产生很大的影响,增加机械限位保证罐的位置稳定,条件允许的情况下可以现场提供挡风装置。
3. 地震力影响:作为首要设计因素,尤其是在高结构的项目中,通过使用手册中的公式计算进行最佳选择,充分考虑是否会危及到人员、财产、生产等安全问题,并且地震力导致的大的剪切载荷会损坏模块和传感器.
4. 湿气、腐蚀和杂质:湿气和腐蚀物质可能会锈蚀或腐蚀传感器而影响到它的信号输出,电缆线和接线盒也必须防潮湿,在传感器和罐体之间积有杂质也可能会导致出现称量误差以及不回零的现象,所以需要适当的清除和保护会防止称量出错。
六、外部装置
1. 外部振动:机械结构产生的低频振动会使称重不准确和仪表显示不准确,如果罐体周边的设备和建筑物会产生的振动影响,势必会引起称重系统的共振,但在实际工况中,这种振动影响很难避免。
2. 柔性连接:罐体必须是独立作用在传感器上的,不能与不受传感器支撑的其他部件有任何的机械绑定,否则称量将会不准,当罐体承受载荷时,与罐体连接的管道会对罐产生拉力,而影响罐称的精度。