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6 失重秤的工作原理

6.1 系統(tǒng)構(gòu)成

失重秤由儲料倉、投料螺旋 （給計量斗加料，一般使用氣動閥直接加料）、計量斗 （由 3 個稱重傳感器支撐）、變頻電機、排料螺旋和控制儀表等組成。

6.2 稱重控制原理

儀表根據(jù)設(shè)定的流量，通過變頻器控制變頻電機的轉(zhuǎn)速繼而控制排料螺旋的轉(zhuǎn)速來達(dá)到控制鋅粉流量的目的。定量給料機的儀表是通過積分運算來控制鋅粉的流量，而失重秤的儀表是通過微分運算來控制鋅粉的流量，即失重秤的儀表是根據(jù)計量斗里鋅粉重量的減少率 （單位時間減少的重量） 來調(diào)整螺旋的轉(zhuǎn)速，從而使實際流量趨近于設(shè)定值，實現(xiàn)定量給料的目的。當(dāng)計量斗的鋅粉量低于某一量 （我們設(shè)定為 50kg） 時，儀表啟動投料螺旋給計量斗加入鋅粉；當(dāng)高于某一量（我們設(shè)定為 200kg） 時，儀表停止投料螺旋，這樣周而復(fù)始循環(huán)，保證計量斗里鋅粉的重量在50kg～200kg 之間。在投料期間，失重秤處于容積模式運行，即給料螺旋處于勻速轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速是儀表根據(jù)進(jìn)入容積模式之前的某段時間內(nèi)螺旋轉(zhuǎn)速的變化量而計算得到的平均轉(zhuǎn)速。

7 失重秤的優(yōu)越性

7.1 理念的先進(jìn)性

鋅粉靠螺旋輸送，在輸送計量過程中鋅粉始終處于密閉狀態(tài)，所以不會有鋅粉潑灑和噴灑而污染環(huán)境和給計量精度產(chǎn)生不利影響的情況；失重秤在計量控制中無需測量螺旋的轉(zhuǎn)速，計量斗的皮重變化不會影響計量精度；在稱重模式時，失重秤相當(dāng)于靜態(tài)秤，即影響失重秤計量精度的因素不多，所以失重秤計量精度遠(yuǎn)高于定量給料機。

7.2 計量誤差小

據(jù)相關(guān)資料報道，失重秤的計量誤差低于0.5%。我們的失重秤 （廠家上海大和，共計 2 臺，流量 100kg/h～1000kg/h） 的技術(shù)資料給出的計量誤差低于 1%。我們的檢定情況是：

（1） 動態(tài)誤差

失重秤正常運行時，儀表的瞬時流量一般在設(shè)定量的±10kg/h 之間變化。啟動儀表的自檢功能，重復(fù) 3 次設(shè)定流量為100kg/h 的自檢，儀表自行算出每 10 分鐘的累積量誤差低于 0.5%；重復(fù) 3 次設(shè)定流量為 400kg/h 的自檢，儀表自行算出每 10 分鐘的累積量誤差低于0.2%。使用常規(guī)校準(zhǔn)方法，當(dāng)給定流量 100kg/h 時，一段時間內(nèi)，儀表累積量為 126.5kg，控制衡器（電子臺秤，型號 TCS—150，誤差低于 50g） 稱出的重量為 127kg，由此得出失重秤的絕對誤差 - 0.5kg、相對誤差 - 0.39%；當(dāng)給定流量 400kg/h 時，一段時間內(nèi)，儀表累積量 81.3kg，控制衡器稱出的重量為 81.2kg，由此得出失重秤的絕對誤差 0.1kg、相對誤差 0.12%。正常使用并在稱重模式時，在各種流量下，反復(fù)多次觀察一段時間內(nèi)失重秤儀表動態(tài)累積量（分度值 0.1kg） 與計量斗里鋅粉重量的減少量 （分度值 0.1kg） 幾乎相同，兩者之差不超過 0.1kg。

（2） 靜態(tài)誤差

用每個 20kg 的 M1 級砝碼對失重秤進(jìn)行靜態(tài)校準(zhǔn)，在 0kg～200kg 范圍內(nèi)的誤差低于 50g；校準(zhǔn)后，進(jìn)行了 3 次的重復(fù)性實驗，誤差低于 100g。

（3） 結(jié)論和推論

當(dāng)設(shè)定流量在 100kg/h 時，失重秤的瞬時流量誤 差 較 大 ， 在 ±10% 左 右 。 這 是 由 于 流 量 在100kg/h 時，每秒流出的鋅粉量只有 28g，這么小的量要達(dá)到精確控制是很難的，涉及到儀表的控制精度、螺旋的制造精度和鋅粉的流動性等；當(dāng)設(shè)定流量在 400kg/h 時，失重秤的瞬時流量誤差在±2.5%左右，說明設(shè)定流量越大，瞬時流量的相對誤差越小。不過對于動態(tài)秤來說，計量精度是看一段時間內(nèi)累積量的誤差，而不是瞬時流量誤差。失重秤正常運行時的動態(tài)累積量與靜態(tài)重量的減少量幾乎同步，當(dāng)兩者的量達(dá)到幾十 kg 時，兩者之差不超過 0.1kg，說明失重秤計量物料的累積量足夠大時，其誤差低于千分之一，與靜態(tài)秤相當(dāng)。也就是說，失重秤處于稱重模式時，就是一臺靜態(tài)秤。使用常規(guī)校準(zhǔn)方法對失重秤進(jìn)行校準(zhǔn)，在設(shè)定流量 100kg/h 時誤差較大，是因為失重秤要啟動和停止一次，當(dāng)啟動到跟到設(shè)定流量或從停止到流量為零，從儀表顯示可看出流量變化很大，帶來了較大的累計誤差所致，不能代表失重秤正常使用時的誤差。當(dāng)失重秤處于容積模式時，從儀表上觀察，流量顯示一般在設(shè)定流量的±2kg 之間，如果用這個誤差算，最大誤差應(yīng)該在設(shè)定流量為 100kg/h時，即誤差為±2%。所以，失重秤作為連續(xù)累計自動衡器，誤差主要取決于處于容積模式的時間，時間越短，誤差越小。因此，在物料的物理特性容許的情況下，加料裝置應(yīng)選用氣動閥，這樣可以在很短的時間內(nèi)加夠料，從而縮短容積模式的時間。還有，失重秤由容積模式轉(zhuǎn)換到稱重模式時，瞬時流量變化很大，需要幾秒鐘才能趨近于設(shè)定流量，此時誤差會較大。所以，應(yīng)盡可能將計量斗里物料重量的下限設(shè)低一點、上限設(shè)高一點，使失重秤進(jìn)入容積模式的頻率低一些。失重秤處于容積模式的誤差和從容積模式到稱重模式轉(zhuǎn)換過程中帶來的誤差屬于隨機誤差，從理論上說，只要時間足夠長，隨機誤差會相互抵消，對足夠大的物料累積量來說隨機誤差可忽略不計。所以，只要不是追求極短時間內(nèi)或很小累積量的精度的話，失重秤的精度是很高的，與靜態(tài)秤相差無幾。

8 結(jié)束語

我們的失重秤投入運行 3 個多月來，效果很理想。由于失重秤基本無需維護(hù)、又沒有鋅粉潑灑需要清掃環(huán)境，所以受到崗位操作人員的好評；由于計量精度高，凈化工藝控制的參數(shù)穩(wěn)定了、好控制了，因此受到了工藝技術(shù)員的歡迎；由于計量穩(wěn)定性好，無需經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)，大大降低了檢定人員的工作量；對生產(chǎn)成本的降低已出現(xiàn)了明顯的效果，可以肯定，隨著時間的推移，其效果將會充分顯示出來。

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