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隨著工業(yè)生產(chǎn)過程中對物料尤其是固態(tài)物料的連續(xù)精確計量控制要求的提高，與九十年代產(chǎn)生了一種能滿足該要求的新型計量設(shè)備——失重秤（英文Loss-in-weight）。失重秤是根據(jù)秤體上物料重量的變化來對物料進(jìn)行連續(xù)精確計量的，失重秤的出現(xiàn)逐漸替代了原來的皮帶秤、螺旋秤、甚至累加秤，作為一種全新的計量方法，在治金、礦山、化工、化纖能行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1失重秤（如圖1）

失重秤的基本組成可分為設(shè)備系統(tǒng)和控制部分兩大部分。

設(shè)備部分主要由計量料斗、螺旋喂料機(jī)、卸料給料機(jī)、秤體組成。

控制部分主要由稱重傳感器、信號放大器、輸入輸出接口、控制儀表組成。

2控制方框圖

3工作原理

秤臺、上料斗及作用在秤臺上的所有設(shè)備作為整個秤體，傳感器將秤體上的重量變化連續(xù)不斷地傳送給失重秤控制儀表（控制儀表是失重秤的核心處理部份，所有的控制和處理功能都是由它來完成的），控制儀表根據(jù)該信號計算出單位時間內(nèi)秤體的重量變化率作為實際瞬時流量，然后與設(shè)定的目標(biāo)流量進(jìn)行比較，進(jìn)行PID運(yùn)算后輸出4-20mA的電流信號去改變喂料電機(jī)的變頻器的輸出頻率，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速使實際喂料量盡可能的接近設(shè)定的目標(biāo)流量，以達(dá)到精確喂料的目的。

為實現(xiàn)失重秤喂料的連續(xù)性和計量的精確性，上料斗上面需要配置一個能連續(xù)供料的大料倉及控制補(bǔ)料的自動閥門。在控制儀表中設(shè)有一個補(bǔ)料上限值和一個補(bǔ)料下限值，當(dāng)控制儀表秤得秤體上的重量達(dá)到補(bǔ)料下限值時，會發(fā)出一個開啟補(bǔ)料閥門的信號，使閥門打開，大料倉的物料就會通過軟連接下到上料斗，秤體上的重量就會增加，當(dāng)控制儀表秤得秤體上的重量達(dá)到設(shè)定的補(bǔ)料上限值時，會發(fā)出一個關(guān)閉閥門的信號，使閥門關(guān)閉。而在這個過程中喂料電機(jī)一直處于運(yùn)行狀態(tài)，這就是說喂料是連續(xù)的。對于那些流動性差、比較輕、比較細(xì)的物料，在閥門關(guān)閉之后很短的時間內(nèi)，會有一部分重量還沒加到秤體上，這時如果失重秤根據(jù)傳感器傳送的信號進(jìn)行PID控制的話，由于在這個時間段傳感器感受到的重量變化會變小，從而導(dǎo)致信號失真控制不準(zhǔn)，為此在控制儀表內(nèi)還設(shè)有補(bǔ)料延時時間，該時間是從關(guān)閉閥門開始計時的。而在開始補(bǔ)料到補(bǔ)料延時時間結(jié)束這段時間內(nèi)喂料電機(jī)將維持補(bǔ)料前的頻率不變，換言之就是在該過程中失重秤處于固定頻率運(yùn)行狀態(tài)—靜態(tài)控制。當(dāng)補(bǔ)料延時時間結(jié)束失重秤自動恢復(fù)動態(tài)控制，即根據(jù)傳感器傳送的信號對喂料電機(jī)進(jìn)行控制。失重秤的運(yùn)行過程就是這樣周而復(fù)始地進(jìn)行著。

4失重秤設(shè)計時的注意事項

為提高失重秤的控制精度，在設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾點：

1）選擇合適的使用頻率，使用頻率保持在35Hz~40Hz為最佳，當(dāng)頻率過低時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性差；

2）傳感器量程選擇適當(dāng)，使用在量程的60%~70%，信號變化范圍寬，有利于提高控制精度；

3）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計要確保物料流動性好，同時保證補(bǔ)料時間短，補(bǔ)料不應(yīng)過于頻繁，一般要求5min~10min補(bǔ)一次料；

4）配套傳動系統(tǒng)要保證運(yùn)行平穩(wěn)，線性好。167

5失重秤在安裝和使用過程中的注意事項：

為確保失重秤的精度，在安裝和使用過程中一定要注意以下細(xì)節(jié)：

1）秤臺固定一定要牢固，傳感器為彈性形變元件，外界的震動會對其產(chǎn)生干擾，使用經(jīng)驗告訴，失重秤在使用過程中最忌諱的就是環(huán)境的震動影響；

2）環(huán)境中不能有氣流流動，因為為提高稱量的精度，所選的傳感器非常靈敏，所以任何的風(fēng)吹草動對傳感器都會有干擾；

3）上、下軟連接要又輕又軟，避免下、下設(shè)備對失重秤造成干擾。目前使用的最理想的材料是光滑柔軟的絲稠；

4）大料倉與上料斗之間的連接距離越短越好，尤其是對那些粘附性比較強(qiáng)的物料，當(dāng)大料倉與上料斗之間的連接距離越長，管壁上粘附的物料就越多，當(dāng)管壁上的物料粘附到一定程度時，一旦落下來對失重秤就是一個非常大的干擾；

5）盡量減少與外界的連接，凡是作用在秤體上的外界重量一定要保持恒定，目的是為了減少外界作用力對秤體的影響；

6）補(bǔ)料速度要快，因此一定要確保補(bǔ)料過程中下料的順暢性。對于流動性差的物料，為防止其架橋，最好的解決辦法是在大料倉加機(jī)械攪拌，最大的忌諱為氣流破拱，但攪拌不能一直運(yùn)行，最理想的就是攪拌與補(bǔ)料過程保持一致，即與補(bǔ)料閥門保持同步；

7）補(bǔ)料的下限值和補(bǔ)料的上限值設(shè)置要合適，設(shè)置的指導(dǎo)思想是物料在這兩個量之間在料斗中的堆積密度基本一致。這可以通過觀察變頻器的頻率變化來得到，當(dāng)料斗中物料的堆積密度基本一致時，變頻器的頻率基本上變化不大。補(bǔ)料的下限值和補(bǔ)料的上限值設(shè)置合適能夠提高補(bǔ)料過程中的控制精度，因為前面已經(jīng)說過補(bǔ)料過程中失重秤處于靜態(tài)控制，如果能保持補(bǔ)料前后變頻器頻率基本不變，補(bǔ)料過程的計量精度也基本上是有保證的。

另外，在保證堆積密度基本一致的情況下，盡量減少補(bǔ)料次數(shù)，即盡量每次多補(bǔ)一些料。這兩者互相矛盾，要統(tǒng)籌考慮。這也是補(bǔ)料過程中的精度能否保證的關(guān)鍵所在；

8）補(bǔ)料延時時間設(shè)置要合適，設(shè)置的指導(dǎo)思想是確保所有的物料都已落在秤體上，并且設(shè)置時間越短越好。前面已經(jīng)說過在補(bǔ)料延時時間內(nèi)失重秤是處于靜態(tài)控制，所以該時間越短越好。該時間也可通過觀察來得到，在調(diào)試時期可以先把該延時時間設(shè)置長一些，觀察每次補(bǔ)料結(jié)束后，秤體上的總重量在多長時間能夠不波動（不會變大）穩(wěn)定下來（秤體上的總重量平穩(wěn)少）。那么該時間即是合適的補(bǔ)料延時時間。

6結(jié)論

本文介紹了失重秤的工作原理及在設(shè)計、使用過程中應(yīng)注意的一些事項，尤其是使用過程中的那些細(xì)節(jié)，是寶貴的經(jīng)驗之談，希望能對大家有所幫助，能更好的使用失重秤。也只有注意到了這些細(xì)節(jié)問題，失重秤的控制精度才有保證，才能生產(chǎn)出好的合格的產(chǎn)品。

 

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