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隨著鋼鐵企業(yè)工藝技術的進步，對鐵水、鋼水的計量越來越重要，其中稱量系統(tǒng)尤以起重機電子秤使用更為廣泛。起重機稱量可應用于煉鋼工藝從廢料處理配料直至成品控制的各個階段，為過程和質量控制提供相關數(shù)據(jù)，以便精確控制原料配比。起重機電子稱量系統(tǒng)可在吊運過程中實現(xiàn)稱量，無需額外占用稱量時間和空間，且能與計算機聯(lián)網(wǎng)、實現(xiàn)作業(yè)過程的程序化控制，故在現(xiàn)代煉鋼企業(yè)中得到廣泛應用。

1 冶金起重機電子稱重系統(tǒng)組成

冶金起重機電子稱重系統(tǒng)主要由傳感器、信號變送器、控制儀表、大屏幕顯示器、電纜附件等組成，也可根據(jù)工藝要求額外配置打印輸出、無線傳輸系統(tǒng)等。

2 影響電子稱重系統(tǒng)精度的因素

國際法制計量組織 (OIML) 將非自動電子稱劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等 4 個級別。通常情況下，冶金起重機電子稱重是作為工藝稱重使用，故其常用的系統(tǒng)精度等級為: 0. 3%FS (Ⅳ級)。

在實際使用中，影響電子稱重系統(tǒng)精度的因素很多，其中主要因素有環(huán)境溫度、傳感器類型、傳感器形式、傳感器參數(shù)選型、傳感器安裝位置、稱重信號的傳輸、稱重系統(tǒng)設計細節(jié)、安裝工藝及使用維護等。

3 提高電子稱重系統(tǒng)精度的措施

3. 1 補償因環(huán)境溫度變化引起的誤差

環(huán)境溫度的變化會造成不同現(xiàn)象的測量誤差。如溫度變化時，零點會有變化，稱為溫度引起的零點漂移; 在應力不變的情況下，不同溫度條件有不同的輸出，稱為靈敏度漂移。一般對于零點漂移可采用在橋路中串聯(lián)、并聯(lián)補償電阻的方法，也可采用 A/D 轉換器進行溫度補償。由于冶金起重機通常應用于環(huán)境溫度較高的場合，為獲得較高的稱重精度，需要對稱重系統(tǒng)進行溫度補償。

3. 2 合理選擇傳感器種類

傳感器是一種將力轉換成電信號的裝置，其性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了電子稱的準確度和穩(wěn)定性。在多種類型的傳感器中，壓磁式傳感器和電阻應變式傳感器適用于起重機的使用。壓磁式傳感器，具有輸出功率大、信號強、抗干擾性好等優(yōu)點，缺點是線性度和測量精度一般、頻率響應較低。電阻應變式傳感器具有規(guī)格齊、線性度好、精度高、頻率響應特性好、受潮濕影響小等優(yōu)點，可在高溫、振動等惡劣環(huán)境下工作。由于電阻應變式傳感器具有上述優(yōu)點，故在國內冶金起重機電子稱重系統(tǒng)中得到廣泛應用。

3. 3 設計傳感器形式

傳感器形式對精度的影響是由于形式變化的同時其內部構造會發(fā)生變化，精度隨之改變，這是由傳感器自身特性決定的。以國內常用的雙剪切梁橋式結構傳感器為例，傳感器加載部位應采用互為垂直的雙弧形結構，這樣才能將承載重量可靠地傳遞給傳感器，保證稱量精度。

3. 4 選擇傳感器的量程、精度

1) 考慮起重機實際工況，傳感器的量程一般按額定起重量的 0. 8 ～ 1. 1 倍來選用。傳感器量程選擇過大，將影響稱重系統(tǒng)精度。

2) 由于電子稱需要達到較高的系統(tǒng)精度，故其傳感器的性能應不低于精度等級為 0. 05%(FS)、靈敏度2 mV/V、非線性度為0. 05%等的要求。

3. 5 提高傳感器受力所占起重量的百分比

傳感器受力所占額度起重量的百分比越高，稱重系統(tǒng)的精度就越好。

3. 6 選擇傳感器安裝位置及其優(yōu)缺點

1) 雙層小車型 用一個臺面把起重小車抬起一定高度，將傳感器通過臺面安裝在小車下。其優(yōu)點是能檢測到起吊重物的全部重量，具有較高的精度，且不受起升高度和鋼絲繩在運動中產生的摩擦力的影響。缺點是起重機整機高度增加影響廠房造價，還需要考慮 2 層小車之間浮動聯(lián)接的設計。

2) 托小車型 (軌道式傳感器) 采用與小車軌道相適應的傳感器，局部替代小車軌道，當小車車輪全部運行到傳感器上時，可測得全部質量。其優(yōu)點是檢測精度高，且不受起升高度的影響;缺點是只能在定點位置測量，使用時需要保證定位誤差。

3) 托動滑輪軸型 安裝在吊鉤橫梁的滑輪軸上部。此種安裝形式的傳感器距離載荷較近，且需要經(jīng)過隨吊鉤運行的電纜來傳遞信號，故傳感器及電纜容易受載荷的高溫影響

4) 托定滑輪軸型 將定滑輪軸用 2 只專用雙剪切梁式傳感器托起。并對定滑輪軸進行限位，使被稱物料通過定滑輪軸將質量傳給傳感器完成稱量工作。這種結構經(jīng)濟性好、安裝簡單方便、計量穩(wěn)定可靠，實際應用較為廣泛。

3. 7 減小稱重信號傳輸?shù)乃p與干擾

1) 為提高電子稱重系統(tǒng)的精度，減小在電纜中微弱稱重信號的干擾，應采用信號前端數(shù)字處理技術，使在電纜中傳輸?shù)男盘枮?nbsp;RS232C 格式的0/20 mA 數(shù)字信號。

2) 傳感器與接線盒的連線距離不超過 30 m。對于具有較大電磁干擾的環(huán)境條件 (如有功率強大的變頻電源干擾時)，稱重數(shù)傳器與顯示器之間的連接應采用專用屏蔽電纜，屏蔽電纜的屏蔽層應在顯示器一端接地。

3. 8 稱重系統(tǒng)設計時的注意事項

1) 對于不是計量起重量的全部 (卷筒上的鋼絲繩拉力不參加計重) 的系統(tǒng)，隨著起升高度的變化，參加計重的鋼絲繩長度隨之變化，從而引起同一質量在不同高度上顯示不同的數(shù)值。為解決此問題，需要在稱重系統(tǒng)中加入鋼絲繩補償裝置，將鋼絲繩變化信號輸入控制儀表，經(jīng)過系統(tǒng)補償之后，顯示的質量便不再隨起升高度而變化。

2) 傳感器的安裝位置最好有利于防潮、防塵，以避免因潮濕和灰塵對系統(tǒng)精度的影響。

3) 稱重數(shù)傳器與多個傳感器并聯(lián)時，由于加載在傳感器的負荷相對比較集中，無法將單只傳感器分別加載和對傳感器靈敏度補償調整，故建議選用傳感器靈敏度一致性相差≦ 0. 1% 進行配對成組。

3. 9 嚴格執(zhí)行傳感器安裝工藝

傳感器在安裝時，如果由于工藝水平的差異引起傳感器水平、垂直方向的偏差，將導致傳感器受力不均，從而影響測量精度。

1) 在傳感器安裝過程中，應保證載荷的重力線與傳感器軸線在一條直線上，不得有其他的力矩作用在傳感器上。多個傳感器以上的場合應注意基礎水平、使每個傳感器受力均衡。

2) 傳感器在安裝時不允許進行任何焊接、鉆孔等相關的機械加工。

3) 安裝完傳感器后如需要噴漆，確保油漆不會滲透到傳感器和固定孔的間隙中。

4) 傳感器插頭的焊接嚴禁使用帶腐蝕性和導電性的助焊劑，而應使用松香等中型助焊劑。

3. 10 做好使用維護

在首次使用電子稱重系統(tǒng)時，必須按使用說明書進行仔細標定。為了保證系統(tǒng)的精度，在使用過程中應定期請當?shù)赜嬃坎块T對計量精度進行檢定，檢定周期一般為 6 個月。

4 結論

電子稱重系統(tǒng)是一種精密儀器，要想達到較好的稱量精度，需要對影響稱重系統(tǒng)精度的各項因素進行綜合考慮。

通過對影響電子稱重系統(tǒng)精度的因素的介紹，對冶金起重機電子稱重系統(tǒng)設計、制造、使用維護具有一定的參考價值。

參考文獻

［ 1］ 張質文，虞和謙，王金諾，等 . 起重機設計手冊［ M］ ． 中國鐵道出版社，1998.

 

 

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