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一、概述
在R76《非自動衡器》國際建議中[1]，是這樣定義稱重模塊的：包括衡器所有機械和電子裝置（即：承載器、載荷傳遞裝置、稱重模塊和模擬式數(shù)據(jù)處理裝置或數(shù)字式數(shù)據(jù)處理裝置）部分，但不包括稱量結(jié)果顯示器。稱重模塊可以選擇多個裝置進一步（數(shù)字）數(shù)據(jù)處理和對衡器進行操作。
稱重模塊可以簡便地與多種機械設(shè)備相連接，如滾道、平臺、罐體、料斗等。它采用模塊化設(shè)計，具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護方便，互換性好的特點，適用于各種靜載稱重的場所，可滿足容器等承重體在外界環(huán)境變化影響下的準確稱量。
按照稱重模塊在被安裝位置的不同，使用類型有以下幾種情況。
（1）當重心在支撐點之下，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較好，安裝稱重模塊之后計量性能比較容易得到保證，如圖1所示。

（2）當重心在支撐點之上，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性就比較差，特別是在受到外力干擾的情況下，安裝稱重模塊之后，必須認真處理基礎(chǔ)和支撐框架的平整度，才能保證系統(tǒng)的計量性能，如圖2所示。

（3）有管道約束和無管道約束的裝置，在容器加裝稱重模塊改造時，也是應該認真考慮的，因為管道會嚴重影響系統(tǒng)的計量性能，如圖3所示。

（4）許多臥式容器由于在設(shè)計時僅僅只是作為存儲物料使用，沒有考慮到需要稱量的功能，如果臥式容器的機械剛度不足，在裝滿物料時會產(chǎn)生嚴重變形，而這個形變所帶來的作用分力，就會影響計量性能，如圖4所示。

二、改造技巧
（一）改造中的問題
在一些物料存儲和生產(chǎn)過程中，多種物料都是直接存放在容器中的，由操作人員憑經(jīng)驗采用手動進行控制排放。隨著大家對產(chǎn)品質(zhì)量要求和控制水平的提高，都希望在原來的設(shè)備上加裝計量裝置，通過計算機實現(xiàn)自動控制。但是當時設(shè)計時沒有考慮這些需求，建筑結(jié)構(gòu)不論是在高度上，還是周圍環(huán)境尺寸，都限制了安裝稱重裝置的要求。
（1）高度影響
安裝現(xiàn)場的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，限制了容器的改造空間，這時除了盡可能選擇高度低矮的稱重模塊，就是需要對罐體進行改造，提高罐體支撐腿的位置（這時就要考慮這些改造可靠性和費用的問題）。
（2）管道影響[2]
對于反應釜改造項目，由于上下左右有許多進出料的管道，如果加裝稱重模塊，這些管道勢必會對計量性能產(chǎn)生影響，所以如何解決管道影響的問題是一項重要的內(nèi)容。一般情況下，上下的垂直管道必須切斷，加裝彈性軟管隔離。如果水平管道不是輸送熱量較高的蒸汽和熱水，可以根據(jù)管道的直徑與長度來決定是否需要切斷隔離，因為水平管道自身有一定的柔性，而稱重模塊的垂直變形量也比較小，既是水平管道產(chǎn)生一些垂直分量，也不會對計量性能有多大的影響。
（3）設(shè)備結(jié)構(gòu)影響
設(shè)備結(jié)構(gòu)的剛度能直接影響整個改造項目的效果。一個是容器結(jié)構(gòu)的剛度，一個是支撐框架的剛度，一個是支撐點的剛度。
1）容器結(jié)構(gòu)的剛度
由于容器設(shè)計只是滿足存儲物料功能，所以采用的材料單薄，并缺少加強筋，致使在物料增加過程中，容器的倉壁變形且發(fā)生輕微顫動，從而影響到系統(tǒng)的計量性能。如果改造時發(fā)現(xiàn)容器壁材料單薄，應該在支撐點處增加局部容器壁的厚度。
例如，一個橫臥的儲油罐由于剛度弱，隨著物料量的增加中間部位會產(chǎn)生明顯塌腰，支撐點也會隨之傾斜，產(chǎn)生一定的水平分力，從而影響計量性能。
2）支撐框架的剛度
支撐容器的框架既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的，也有型鋼焊接結(jié)構(gòu)的。設(shè)計的剛度比較低，在改造為稱量裝置后會影響計量性能，所以在改造時應該加強原來框架的剛度。對于在同一支撐框架上安裝多套稱量容器的情況，一定要注意容器加放物料時相互影響的問題，可能由于支撐框架剛度較差，容器在分別加放物料時產(chǎn)生的顫動，會影響相鄰容器的計量性能，如圖5所示。

（4）基礎(chǔ)板影響
1）用于安裝稱重模塊基礎(chǔ)板的上表面應該是一個平整的平面，其粗糙度可以差一點，但與稱重模塊接觸的平面必須是機械加工的；
2）基礎(chǔ)板安裝時自身的平面度應該保持在2/1000之內(nèi)；
3）安裝時多塊基礎(chǔ)板的高度差應該控制在2mm之內(nèi)；
4）基礎(chǔ)板中間可以打應該孔，將二次灌漿時基礎(chǔ)板下的空氣排出，保證基礎(chǔ)板底部充填的混凝土密實；
5）基礎(chǔ)板自身有足夠的剛度，不會因為容器載荷過大而發(fā)生變形。
（二）稱重模塊的選擇
稱重模塊最大秤量大小的選擇問題，實際上在R76附錄F中介紹的非常明白。
Q>1考慮了對偏載（載荷的不均勻分布）、承載器的靜載荷、初始置零范圍及添加皮重可能產(chǎn)生的影響，采用如下公式計算：
Q=（Max+DL+IZSR+NUD+T+）/Max
其中：Q——修正系數(shù)；
Max——被改造設(shè)備的最大容量值；DL——設(shè)備容器的靜載荷；IZSR——設(shè)備設(shè)置的初始置零范圍；NUD——不均勻分布的修正值（如果是容器可以不考慮）；
T+——添加皮重（一般不考慮）。
這里考慮的稱重模塊額定輸出都是2mV/V的。
（三）稱重模塊的安裝
對于需要在現(xiàn)場安裝的稱重模塊，應該注意兩個問題：
（1）安裝稱重傳感器的螺栓長度應該大于稱重傳感器的高度+底座高度+螺母高度；
（2）用于安裝稱重傳感器的至少是8.8級高強度螺栓和螺母，并且采用緊固力矩也應該達到相應的級別。
（四）接地問題
對于電子產(chǎn)品來講，一定應該注意系統(tǒng)的接地問題。安裝在室外的容器不但需要防止雷電對電子設(shè)備的破壞，還應考慮到靜電對電子設(shè)備的破壞。安裝在室內(nèi)的容器，特別是一些在輸送過程中，會因為相互之間摩擦易產(chǎn)生靜電的物料，也應該考慮靜電的影響。不但要保證每只稱重模塊有分流線連接上下墊板，還應該做好系統(tǒng)的接地，一般設(shè)備要保證接地電阻在4Ω之內(nèi)，防爆型設(shè)備的接地電阻應該小于1Ω。
三、改造時注意事項
（一）風壓影響
對于室外的大型容器，必須考慮外界環(huán)境對容器的作用力影響。每個稱重模塊都配置有限位結(jié)構(gòu)，這些限位結(jié)構(gòu)僅僅是對安裝的水平位移能夠起到作用，而對于容器的上部位移不能起到約束作用。如果遇到一定的風力作用，或者地震，都會造成破壞性的影響。所以在這些大型容器的四周一定要安裝水平的拉桿裝置，用于約束容器的擺動。由于容器的重量影響稱重模塊的變形量比較小，所以空容器或滿容器水平拉桿不會影響計量性能。
我們曾經(jīng)改造了上海地區(qū)一套容器裝置。這套裝置高度達到30米左右，在裝置的重心位置下方增加了四只稱重模塊。后來考慮到這套裝置是安裝在室外，很容易受到氣流的影響，所以除了在稱重模塊處安裝了限位機構(gòu)，在容器的上部位置也安裝了限位機構(gòu)。
（二）溫度影響
（1）環(huán)境溫度影響
對于安裝在室外的大型容器，由于受到四季溫差變化，會引起容器的熱脹冷縮，導致受力點產(chǎn)生位移，從而使稱重模塊不能垂直受力，產(chǎn)生稱量誤差，如果是采用球形壓頭的稱重模塊，由于其偏載影響較小，可以減少位移對其的影響。而大型容器形變大影響量較大，應該考慮使用浮動式稱重模塊。
（2）物料溫度影響
有一些設(shè)備的物料在容器中是放熱反應的，由于容器在使用過程中的熱脹冷縮，在改造過程中也應該注意偏載所帶來的影響，這時考慮使用浮動稱重模塊。
（三）電焊影響
在進行改造過程中，不可避免的需要使用電焊操作，在操作電焊前應該將稱重模塊取出，防止電焊時大電流通過稱重模塊的電路，使電阻應變計燒毀；如果實在無法將稱重模塊從系統(tǒng)中取出，就應該做好接地裝置的同時，焊槍焊接什么位置，電焊機的地線同時搭接在這個位置，保證焊接時電流就近回到電焊機。
（四）地震影響
對于大型容器的改造時，應該考慮到地震的影響問題。一般來講，在此套裝置設(shè)計時，應該已經(jīng)考慮了這個問題，我們在改造時只要確保容器不發(fā)生位移就可以了。
（五）校準問題
一套稱重模塊的銷售價格可能只有1萬元左右，但是如果需要進行交接驗收，這個項目的合同指標如何評估，卻是一個非常棘手的問題！
（1）標準砝碼法
要求容器應配有相應的位置或設(shè)施，便于安全可靠地放置最大秤量的試驗砝碼或質(zhì)量塊。如果這些設(shè)施不是裝料衡器的固定設(shè)施，則應將其放在裝料衡器的附近。在容器側(cè)壁上焊接一定數(shù)量的平臺，便于放置標準砝碼?；蛘咴谌萜鱾?cè)壁焊接三、四根拉桿，可以將一個平板掛到這些拉桿上，便于放置標準砝碼。
標準砝碼法即是使用砝碼檢測被檢衡器的全部計量性能，所使用砝碼的誤差必須是被檢衡器相應秤量值最大允許誤差的1/3。但是對于被檢定衡器，在首次必須校準最大秤量的稱量準確度，而在后續(xù)稱量校準可根據(jù)實際使用情況，如果不校準至最大秤量，至少校準至2/3最大秤量。這樣對于大型容器來講就需幾十噸，甚至上百噸的標準砝碼。如前所述的方法，不要說涉及的費用問題，目前各地根本沒有如此多的標準砝碼，所以一般只檢測到部分量程。
（2）替代法
在沒有條件使用標準砝碼法的情況下，替代法就不失是一種有效的校準方法。
按照R76規(guī)定，如果裝置的重復性不大于0.2e時，用的標準砝碼可以減少20%最大秤量，這樣所安裝的附加設(shè)施就可以放置最少標準砝碼來設(shè)計。但是這個裝置的重復性是比較難以實施的，因為對于大型容器來講，如何將同一量值的大載荷，多次施加到容器上是不易操作的事情。
（3）輔助校準法
輔助校準法就是采用一個能夠提供恒定力值的裝置（這個裝置可以是液壓機構(gòu)、也可以是電動機構(gòu)）和一只通過標定的稱重傳感器，由一個
機械機構(gòu)組合而成。有兩種形式，一種是增量法，一種是減量法。
1）增量法就是將稱重模塊串在輔助校準裝置中，通過恒定力值裝置對稱重模塊和標定的稱重傳感器同時施加一個恒定的力值，比較被測稱重模塊與標定稱重傳感器的示值，并調(diào)整稱重模塊為一致，如圖6所示。

2）減量法就是在需要改造的容器支撐腳旁邊并排焊接一個支撐腳，當需要校準時，將恒定的力值裝置和一只通過標定的稱重傳感器裝入。觀察輔助校準裝置的增加值與稱重模塊的減少值一致性，如圖7所示。

（4）計算法
數(shù)字式衡器可以在出廠前將有關(guān)參數(shù)設(shè)置進稱重指示器和數(shù)字式模塊中，但是這種方法對于允許稱量誤差大的產(chǎn)品，可能是可行的。然而由于受到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場安裝條件的限制，可能校準結(jié)果會超出最大允許誤差，不易推行。
1）稱重模塊安裝位置有偏差，各只稱重模塊的承受載荷有不同變化；
2）承載器設(shè)計結(jié)構(gòu)與實際有出入；
3）加工工藝控制有問題，承載器結(jié)構(gòu)形變大小不一；
4）基礎(chǔ)高度不一致；
5）基礎(chǔ)施工工藝控制有問題等。

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