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6 失重秤的工作原理

6.1 系統(tǒng)構成

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)設定的流量，通過變頻器控制變頻電機的轉速繼而控制排料螺旋的轉速來達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） 來調整螺旋的轉速，從而使實際流量趨近于設定值，實現(xiàn)定量給料的目的。當計量斗的鋅粉量低于某一量 （我們設定為 50kg） 時，儀表啟動投料螺旋給計量斗加入鋅粉；當高于某一量（我們設定為 200kg） 時，儀表停止投料螺旋，這樣周而復始循環(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動，其轉速是儀表根據(jù)進入容積模式之前的某段時間內螺旋轉速的變化量而計算得到的平均轉速。

7 失重秤的優(yōu)越性

7.1 理念的先進性

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高于定量給料機。

7.2 計量誤差小

據(jù)相關資料報道，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定量的±10kg/h 之間變化。啟動儀表的自檢功能，重復 3 次設定流量為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 3 次設定流量為 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)校準方法，當給定流量 100kg/h 時，一段時間內，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%；當給定流量 400kg/h 時，一段時間內，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，反復多次觀察一段時間內失重秤儀表動態(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 級砝碼對失重秤進行靜態(tài)校準，在 0kg～200kg 范圍內的誤差低于 50g；校準后，進行了 3 次的重復性實驗，誤差低于 100g。

（3） 結論和推論

當設定流量在 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；當設定流量在 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，當兩者的量達到幾十 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。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)校準方法對失重秤進行校準，在設定流量 100kg/h 時誤差較大，是因為失重秤要啟動和停止一次，當啟動到跟到設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。當失重秤處于容積模式時，從儀表上觀察，流量顯示一般在設定流量的±2kg 之間，如果用這個誤差算，最大誤差應該在設定流量為 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，加料裝置應選用氣動閥，這樣可以在很短的時間內加夠料，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定流量，此時誤差會較大。所以，應盡可能將計量斗里物料重量的下限設低一點、上限設高一點，使失重秤進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、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員的歡迎；由于計量穩(wěn)定性好，無需經(jīng)常進行校準，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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