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一、概述
在R76《非自動(dòng)衡器》國(guó)際建議中[1]，是這樣定義稱(chēng)重模塊的：包括衡器所有機(jī)械和電子裝置（即：承載器、載荷傳遞裝置、稱(chēng)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(chēng)量結(jié)果顯示器。稱(chēng)重模塊可以選擇多個(gè)裝置進(jìn)一步（數(shù)字）數(shù)據(jù)處理和對(duì)衡器進(jìn)行操作。
稱(chēng)重模塊可以簡(jiǎn)便地與多種機(jī)械設(shè)備相連接，如滾道、平臺(tái)、罐體、料斗等。它采用模塊化設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，互換性好的特點(diǎn)，適用于各種靜載稱(chēng)重的場(chǎng)所，可滿(mǎn)足容器等承重體在外界環(huán)境變化影響下的準(zhǔn)確稱(chēng)量。
按照稱(chēng)重模塊在被安裝位置的不同，使用類(lèi)型有以下幾種情況。
（1）當(dāng)重心在支撐點(diǎn)之下，整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較好，安裝稱(chēng)重模塊之后計(jì)量性能比較容易得到保證，如圖1所示。

（2）當(dāng)重心在支撐點(diǎn)之上，整個(gè)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(chēng)重模塊之后，必須認(rèn)真處理基礎(chǔ)和支撐框架的平整度，才能保證系統(tǒng)的計(jì)量性能，如圖2所示。

（3）有管道約束和無(wú)管道約束的裝置，在容器加裝稱(chēng)重模塊改造時(shí)，也是應(yīng)該認(rèn)真考慮的，因?yàn)楣艿罆?huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的計(jì)量性能，如圖3所示。

（4）許多臥式容器由于在設(shè)計(jì)時(shí)僅僅只是作為存儲(chǔ)物料使用，沒(méi)有考慮到需要稱(chēng)量的功能，如果臥式容器的機(jī)械剛度不足，在裝滿(mǎn)物料時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重變形，而這個(gè)形變所帶來(lái)的作用分力，就會(huì)影響計(jì)量性能，如圖4所示。

二、改造技巧
（一）改造中的問(wèn)題
在一些物料存儲(chǔ)和生產(chǎn)過(guò)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(yàn)采用手動(dòng)進(jìn)行控制排放。隨著大家對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求和控制水平的提高，都希望在原來(lái)的設(shè)備上加裝計(jì)量裝置，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。但是當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮這些需求，建筑結(jié)構(gòu)不論是在高度上，還是周?chē)h(huán)境尺寸，都限制了安裝稱(chēng)重裝置的要求。
（1）高度影響
安裝現(xiàn)場(chǎng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，限制了容器的改造空間，這時(shí)除了盡可能選擇高度低矮的稱(chēng)重模塊，就是需要對(duì)罐體進(jìn)行改造，提高罐體支撐腿的位置（這時(shí)就要考慮這些改造可靠性和費(fèi)用的問(wèn)題）。
（2）管道影響[2]
對(duì)于反應(yīng)釜改造項(xiàng)目，由于上下左右有許多進(jìn)出料的管道，如果加裝稱(chēng)重模塊，這些管道勢(shì)必會(huì)對(duì)計(jì)量性能產(chǎn)生影響，所以如何解決管道影響的問(wèn)題是一項(xiàng)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(zhǎng)度來(lái)決定是否需要切斷隔離，因?yàn)樗焦艿雷陨碛幸欢ǖ娜嵝裕Q(chēng)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(huì)對(duì)計(jì)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(gè)改造項(xiàng)目的效果。一個(gè)是容器結(jié)構(gòu)的剛度，一個(gè)是支撐框架的剛度，一個(gè)是支撐點(diǎn)的剛度。
1）容器結(jié)構(gòu)的剛度
由于容器設(shè)計(jì)只是滿(mǎn)足存儲(chǔ)物料功能，所以采用的材料單薄，并缺少加強(qiáng)筋，致使在物料增加過(guò)程中，容器的倉(cāng)壁變形且發(fā)生輕微顫動(dòng)，從而影響到系統(tǒng)的計(jì)量性能。如果改造時(shí)發(fā)現(xiàn)容器壁材料單薄，應(yīng)該在支撐點(diǎn)處增加局部容器壁的厚度。
例如，一個(gè)橫臥的儲(chǔ)油罐由于剛度弱，隨著物料量的增加中間部位會(huì)產(chǎn)生明顯塌腰，支撐點(diǎn)也會(huì)隨之傾斜，產(chǎn)生一定的水平分力，從而影響計(jì)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(jì)的剛度比較低，在改造為稱(chēng)量裝置后會(huì)影響計(jì)量性能，所以在改造時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)原來(lái)框架的剛度。對(duì)于在同一支撐框架上安裝多套稱(chēng)量容器的情況，一定要注意容器加放物料時(shí)相互影響的問(wèn)題，可能由于支撐框架剛度較差，容器在分別加放物料時(shí)產(chǎn)生的顫動(dòng)，會(huì)影響相鄰容器的計(jì)量性能，如圖5所示。

（4）基礎(chǔ)板影響
1）用于安裝稱(chēng)重模塊基礎(chǔ)板的上表面應(yīng)該是一個(gè)平整的平面，其粗糙度可以差一點(diǎn)，但與稱(chēng)重模塊接觸的平面必須是機(jī)械加工的；
2）基礎(chǔ)板安裝時(shí)自身的平面度應(yīng)該保持在2/1000之內(nèi)；
3）安裝時(shí)多塊基礎(chǔ)板的高度差應(yīng)該控制在2mm之內(nèi)；
4）基礎(chǔ)板中間可以打應(yīng)該孔，將二次灌漿時(shí)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(shí)；
5）基礎(chǔ)板自身有足夠的剛度，不會(huì)因?yàn)槿萜鬏d荷過(guò)大而發(fā)生變形。
（二）稱(chēng)重模塊的選擇
稱(chēng)重模塊最大秤量大小的選擇問(wèn)題，實(shí)際上在R76附錄F中介紹的非常明白。
Q>1考慮了對(duì)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(jì)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(chēng)重模塊額定輸出都是2mV/V的。
（三）稱(chēng)重模塊的安裝
對(duì)于需要在現(xiàn)場(chǎng)安裝的稱(chēng)重模塊，應(yīng)該注意兩個(gè)問(wèn)題：
（1）安裝稱(chēng)重傳感器的螺栓長(zhǎng)度應(yīng)該大于稱(chēng)重傳感器的高度+底座高度+螺母高度；
（2）用于安裝稱(chēng)重傳感器的至少是8.8級(jí)高強(qiáng)度螺栓和螺母，并且采用緊固力矩也應(yīng)該達(dá)到相應(yīng)的級(jí)別。
（四）接地問(wèn)題
對(duì)于電子產(chǎn)品來(lái)講，一定應(yīng)該注意系統(tǒng)的接地問(wèn)題。安裝在室外的容器不但需要防止雷電對(duì)電子設(shè)備的破壞，還應(yīng)考慮到靜電對(duì)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(guò)程中，會(huì)因?yàn)橄嗷ブg摩擦易產(chǎn)生靜電的物料，也應(yīng)該考慮靜電的影響。不但要保證每只稱(chēng)重模塊有分流線(xiàn)連接上下墊板，還應(yīng)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(yīng)該小于1Ω。
三、改造時(shí)注意事項(xiàng)
（一）風(fēng)壓影響
對(duì)于室外的大型容器，必須考慮外界環(huán)境對(duì)容器的作用力影響。每個(gè)稱(chēng)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(duì)安裝的水平位移能夠起到作用，而對(duì)于容器的上部位移不能起到約束作用。如果遇到一定的風(fēng)力作用，或者地震，都會(huì)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(dòng)。由于容器的重量影響稱(chēng)重模塊的變形量比較小，所以空容器或滿(mǎn)容器水平拉桿不會(huì)影響計(jì)量性能。
我們?cè)?jīng)改造了上海地區(qū)一套容器裝置。這套裝置高度達(dá)到30米左右，在裝置的重心位置下方增加了四只稱(chēng)重模塊。后來(lái)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(chēng)重模塊處安裝了限位機(jī)構(gòu)，在容器的上部位置也安裝了限位機(jī)構(gòu)。
（二）溫度影響
（1）環(huán)境溫度影響
對(duì)于安裝在室外的大型容器，由于受到四季溫差變化，會(huì)引起容器的熱脹冷縮，導(dǎo)致受力點(diǎn)產(chǎn)生位移，從而使稱(chēng)重模塊不能垂直受力，產(chǎn)生稱(chēng)量誤差，如果是采用球形壓頭的稱(chēng)重模塊，由于其偏載影響較小，可以減少位移對(duì)其的影響。而大型容器形變大影響量較大，應(yīng)該考慮使用浮動(dòng)式稱(chēng)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(yīng)的，由于容器在使用過(guò)程中的熱脹冷縮，在改造過(guò)程中也應(yīng)該注意偏載所帶來(lái)的影響，這時(shí)考慮使用浮動(dòng)稱(chēng)重模塊。
（三）電焊影響
在進(jìn)行改造過(guò)程中，不可避免的需要使用電焊操作，在操作電焊前應(yīng)該將稱(chēng)重模塊取出，防止電焊時(shí)大電流通過(guò)稱(chēng)重模塊的電路，使電阻應(yīng)變計(jì)燒毀；如果實(shí)在無(wú)法將稱(chēng)重模塊從系統(tǒng)中取出，就應(yīng)該做好接地裝置的同時(shí)，焊槍焊接什么位置，電焊機(jī)的地線(xiàn)同時(shí)搭接在這個(gè)位置，保證焊接時(shí)電流就近回到電焊機(jī)。
（四）地震影響
對(duì)于大型容器的改造時(shí)，應(yīng)該考慮到地震的影響問(wèn)題。一般來(lái)講，在此套裝置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該已經(jīng)考慮了這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)诟脑鞎r(shí)只要確保容器不發(fā)生位移就可以了。
（五）校準(zhǔn)問(wèn)題
一套稱(chēng)重模塊的銷(xiāo)售價(jià)格可能只有1萬(wàn)元左右，但是如果需要進(jìn)行交接驗(yàn)收，這個(gè)項(xiàng)目的合同指標(biāo)如何評(píng)估，卻是一個(gè)非常棘手的問(wèn)題！
（1）標(biāo)準(zhǔn)砝碼法
要求容器應(yīng)配有相應(yīng)的位置或設(shè)施，便于安全可靠地放置最大秤量的試驗(yàn)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(yīng)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(tái)，便于放置標(biāo)準(zhǔn)砝碼?；蛘咴谌萜鱾?cè)壁焊接三、四根拉桿，可以將一個(gè)平板掛到這些拉桿上，便于放置標(biāo)準(zhǔn)砝碼。
標(biāo)準(zhǔn)砝碼法即是使用砝碼檢測(cè)被檢衡器的全部計(jì)量性能，所使用砝碼的誤差必須是被檢衡器相應(yīng)秤量值最大允許誤差的1/3。但是對(duì)于被檢定衡器，在首次必須校準(zhǔn)最大秤量的稱(chēng)量準(zhǔn)確度，而在后續(xù)稱(chēng)量校準(zhǔn)可根據(jù)實(shí)際使用情況，如果不校準(zhǔn)至最大秤量，至少校準(zhǔn)至2/3最大秤量。這樣對(duì)于大型容器來(lái)講就需幾十噸，甚至上百?lài)嵉臉?biāo)準(zhǔn)砝碼。如前所述的方法，不要說(shuō)涉及的費(fèi)用問(wèn)題，目前各地根本沒(méi)有如此多的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，所以一般只檢測(cè)到部分量程。
（2）替代法
在沒(méi)有條件使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼法的情況下，替代法就不失是一種有效的校準(zhǔn)方法。
按照R76規(guī)定，如果裝置的重復(fù)性不大于0.2e時(shí)，用的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)砝碼來(lái)設(shè)計(jì)。但是這個(gè)裝置的重復(fù)性是比較難以實(shí)施的，因?yàn)閷?duì)于大型容器來(lái)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(zhǔn)法
輔助校準(zhǔn)法就是采用一個(gè)能夠提供恒定力值的裝置（這個(gè)裝置可以是液壓機(jī)構(gòu)、也可以是電動(dòng)機(jī)構(gòu)）和一只通過(guò)標(biāo)定的稱(chēng)重傳感器，由一個(gè)
機(jī)械機(jī)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(chēng)重模塊串在輔助校準(zhǔn)裝置中，通過(guò)恒定力值裝置對(duì)稱(chēng)重模塊和標(biāo)定的稱(chēng)重傳感器同時(shí)施加一個(gè)恒定的力值，比較被測(cè)稱(chēng)重模塊與標(biāo)定稱(chēng)重傳感器的示值，并調(diào)整稱(chēng)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(gè)支撐腳，當(dāng)需要校準(zhǔn)時(shí)，將恒定的力值裝置和一只通過(guò)標(biāo)定的稱(chēng)重傳感器裝入。觀(guān)察輔助校準(zhǔn)裝置的增加值與稱(chēng)重模塊的減少值一致性，如圖7所示。

（4）計(jì)算法
數(shù)字式衡器可以在出廠(chǎng)前將有關(guān)參數(shù)設(shè)置進(jìn)稱(chēng)重指示器和數(shù)字式模塊中，但是這種方法對(duì)于允許稱(chēng)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(chǎng)安裝條件的限制，可能校準(zhǔn)結(jié)果會(huì)超出最大允許誤差，不易推行。
1）稱(chēng)重模塊安裝位置有偏差，各只稱(chēng)重模塊的承受載荷有不同變化；
2）承載器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與實(shí)際有出入；
3）加工工藝控制有問(wèn)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(wèn)題等。

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