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隨著鋼鐵企業(yè)工藝技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)鐵水、鋼水的計(jì)量越來越重要，其中稱量系統(tǒng)尤以起重機(jī)電子秤使用更為廣泛。起重機(jī)稱量可應(yīng)用于煉鋼工藝從廢料處理配料直至成品控制的各個(gè)階段，為過程和質(zhì)量控制提供相關(guān)數(shù)據(jù)，以便精確控制原料配比。起重機(jī)電子稱量系統(tǒng)可在吊運(yùn)過程中實(shí)現(xiàn)稱量，無需額外占用稱量時(shí)間和空間，且能與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、實(shí)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(yīng)用。

1 冶金起重機(jī)電子稱重系統(tǒng)組成

冶金起重機(jī)電子稱重系統(tǒng)主要由傳感器、信號(hào)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(jì)量組織 (OIML) 將非自動(dòng)電子稱劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等 4 個(gè)級(jí)別。通常情況下，冶金起重機(jī)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(jí)為: 0. 3%FS (Ⅳ級(jí))。

在實(shí)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(hào)的傳輸、稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、安裝工藝及使用維護(hù)等。

3 提高電子稱重系統(tǒng)精度的措施

3. 1 補(bǔ)償因環(huán)境溫度變化引起的誤差

環(huán)境溫度的變化會(huì)造成不同現(xiàn)象的測(cè)量誤差。如溫度變化時(shí)，零點(diǎn)會(huì)有變化，稱為溫度引起的零點(diǎn)漂移; 在應(yīng)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(duì)于零點(diǎn)漂移可采用在橋路中串聯(lián)、并聯(lián)補(bǔ)償電阻的方法，也可采用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。由于冶金起重機(jī)通常應(yīng)用于環(huán)境溫度較高的場(chǎng)合，為獲得較高的稱重精度，需要對(duì)稱重系統(tǒng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

3. 2 合理選擇傳感器種類

傳感器是一種將力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置，其性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了電子稱的準(zhǔn)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(yīng)變式傳感器適用于起重機(jī)的使用。壓磁式傳感器，具有輸出功率大、信號(hào)強(qiáng)、抗干擾性好等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是線性度和測(cè)量精度一般、頻率響應(yīng)較低。電阻應(yīng)變式傳感器具有規(guī)格齊、線性度好、精度高、頻率響應(yīng)特性好、受潮濕影響小等優(yōu)點(diǎn)，可在高溫、振動(dòng)等惡劣環(huán)境下工作。由于電阻應(yīng)變式傳感器具有上述優(yōu)點(diǎn)，故在國內(nèi)冶金起重機(jī)電子稱重系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

3. 3 設(shè)計(jì)傳感器形式

傳感器形式對(duì)精度的影響是由于形式變化的同時(shí)其內(nèi)部構(gòu)造會(huì)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(nèi)常用的雙剪切梁橋式結(jié)構(gòu)傳感器為例，傳感器加載部位應(yīng)采用互為垂直的雙弧形結(jié)構(gòu)，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(jī)實(shí)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(dá)到較高的系統(tǒng)精度，故其傳感器的性能應(yīng)不低于精度等級(jí)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(diǎn)

1) 雙層小車型 用一個(gè)臺(tái)面把起重小車抬起一定高度，將傳感器通過臺(tái)面安裝在小車下。其優(yōu)點(diǎn)是能檢測(cè)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(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的摩擦力的影響。缺點(diǎn)是起重機(jī)整機(jī)高度增加影響廠房造價(jià)，還需要考慮 2 層小車之間浮動(dòng)聯(lián)接的設(shè)計(jì)。

2) 托小車型 (軌道式傳感器) 采用與小車軌道相適應(yīng)的傳感器，局部替代小車軌道，當(dāng)小車車輪全部運(yùn)行到傳感器上時(shí)，可測(cè)得全部質(zhì)量。其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)精度高，且不受起升高度的影響;缺點(diǎn)是只能在定點(diǎn)位置測(cè)量，使用時(shí)需要保證定位誤差。

3) 托動(dòng)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(yùn)行的電纜來傳遞信號(hào)，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(duì)定滑輪軸進(jìn)行限位，使被稱物料通過定滑輪軸將質(zhì)量傳給傳感器完成稱量工作。這種結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性好、安裝簡(jiǎn)單方便、計(jì)量穩(wěn)定可靠，實(shí)際應(yīng)用較為廣泛。

3. 7 減小稱重信號(hào)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(hào)的干擾，應(yīng)采用信號(hào)前端數(shù)字處理技術(shù)，使在電纜中傳輸?shù)男盘?hào)為 RS232C 格式的0/20 mA 數(shù)字信號(hào)。

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

3. 8 稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)

1) 對(duì)于不是計(jì)量起重量的全部 (卷筒上的鋼絲繩拉力不參加計(jì)重) 的系統(tǒng)，隨著起升高度的變化，參加計(jì)重的鋼絲繩長(zhǎng)度隨之變化，從而引起同一質(zhì)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(bǔ)償裝置，將鋼絲繩變化信號(hào)輸入控制儀表，經(jīng)過系統(tǒng)補(bǔ)償之后，顯示的質(zhì)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(duì)系統(tǒng)精度的影響。

3) 稱重?cái)?shù)傳器與多個(gè)傳感器并聯(lián)時(shí)，由于加載在傳感器的負(fù)荷相對(duì)比較集中，無法將單只傳感器分別加載和對(duì)傳感器靈敏度補(bǔ)償調(diào)整，故建議選用傳感器靈敏度一致性相差≦ 0. 1% 進(jìn)行配對(duì)成組。

3. 9 嚴(yán)格執(zhí)行傳感器安裝工藝

傳感器在安裝時(shí)，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(dǎo)致傳感器受力不均，從而影響測(cè)量精度。

1) 在傳感器安裝過程中，應(yīng)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(gè)傳感器以上的場(chǎng)合應(yīng)注意基礎(chǔ)水平、使每個(gè)傳感器受力均衡。

2) 傳感器在安裝時(shí)不允許進(jìn)行任何焊接、鉆孔等相關(guān)的機(jī)械加工。

3) 安裝完傳感器后如需要噴漆，確保油漆不會(huì)滲透到傳感器和固定孔的間隙中。

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

3. 10 做好使用維護(hù)

在首次使用電子稱重系統(tǒng)時(shí)，必須按使用說明書進(jìn)行仔細(xì)標(biāo)定。為了保證系統(tǒng)的精度，在使用過程中應(yīng)定期請(qǐng)當(dāng)?shù)赜?jì)量部門對(duì)計(jì)量精度進(jìn)行檢定，檢定周期一般為 6 個(gè)月。

4 結(jié)論

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

通過對(duì)影響電子稱重系統(tǒng)精度的因素的介紹，對(duì)冶金起重機(jī)電子稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、使用維護(hù)具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

［ 1］ 張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，等 . 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)［ M］ ． 中國鐵道出版社，1998.

 

 

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