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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

失重秤，由秤臺（在秤臺底座上固定一只傳感器）、喂料變頻電機（可同時帶動輸送螺旋和水平攪拌）、上料斗、垂直攪拌、軟連接及失重秤控制儀表（IND560CF）等部分組成。要實現(xiàn)連續(xù)計量控制，外圍還需要配置大料倉、自動閥門（作用為連續(xù)給失重秤上料斗補料），接收設(shè)備（作用為連續(xù)接受失重秤喂料）等。

    2 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)定的目標流量進行比較，進行PID 運算后輸出4-20mA 的電流信號去改變喂料電機的變頻器的輸出頻率，從而改變電機的轉(zhuǎn)速使實際喂料量盡可能的接近設(shè)定的目標流量，以達到精確喂料的目的。

    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料的自動閥門。在控制儀表中設(shè)有一個補料上限值（Refill ＿ Stop）和一個補料下限值（Refill ＿ Star），當控制儀表秤得秤體上的重量達到補料下限值時，會發(fā)出一個開啟補料閥門的信號，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，當控制儀表秤得秤體上的重量達到設(shè)定的補料上限值時，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一直處于運行狀態(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，從而導致信號失真控制不準，為此在控制儀表內(nèi)還設(shè)有補料延時時間（Timer2），該時間是從關(guān)閉閥門開始計時的。而在開始補料到補料延時時間結(jié)束這段時間內(nèi)喂料電機將維持補料前的頻率不變，換言之就是在該過程中失重秤處于固定頻率運行狀態(tài)—靜態(tài)控制。當補料延時時間結(jié)束失重秤自動恢復動態(tài)控制，即根據(jù)傳感器傳送的信號對喂料電機進行控制。失重秤的運行過程就是這樣周而復始地進行著。

    為確保失重秤的控制精度，在控制儀表內(nèi)除了上面提到的那些重要參數(shù)之外，還有如下控制參數(shù)：Set P（比例系數(shù)P 值）；SetI（積分時間I 值）；Set D（微分時間D 值）；Caltime（當前流量采樣時間）；Calcount（當前流量采樣次數(shù)）；Targer-F（流量控制目標值）；Limit-E（流量控制允許誤差范圍）；Hig_Weight（高料位值）；Low_Weight（低料位值）；Load-Max（頻率極限值）；Load-Min（頻率最小值）；Sample Flux1（動態(tài)標定流量值1）；Sample Flux2（動態(tài)標定流量值2）；Sample Flux3（動態(tài)標定流量值3）；Work Mode（工作模式選擇）；Batch Select（批次（定量）功能選擇）；Flux Factor（流量修正參數(shù)）；Proportion Factor（物料比重修正參數(shù)）。
    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，當頻率過低時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性差；

    2）傳感器量程選擇適當，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）機械結(jié)構(gòu)設(shè)計要確保物料流動性好，同時保證補料時間短，補料不應(yīng)過于頻繁，一般要求5min~10min 補一次料；
    4）配套傳動系統(tǒng)要保證運行平穩(wěn)，線性好。
    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的物料，當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）補料速度要快，因此一定要確保補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械攪拌，最大的忌諱為氣流破拱，但攪拌不能一直運行，最理想的就是攪拌與補料過程保持一致，即與補料閥門保持同步；
    7）補料的下限值和補料的上限值設(shè)置要合適，設(shè)置的指導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。補料的下限值和補料的上限值設(shè)置合適能夠提高補料過程中的控制精度，因為前面已經(jīng)說過補料過程中失重秤處于靜態(tài)控制，如果能保持補料前后變頻器頻率基本不變，補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，盡量減少補料次數(shù)，即盡量每次多補一些料。這兩者互相矛盾，要統(tǒng)籌考慮。這也是補料過程中的精度能否保證的關(guān)鍵所在；

    8）補料延時時間設(shè)置要合適，設(shè)置的指導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)減少）。那么該時間即是合適的補料延時時間。

    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。

    參考文獻

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