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6 失重秤的工作原理

6.1 系統(tǒng)構(gòu)成

失重秤由儲(chǔ)料倉(cāng)、投料螺旋 （給計(jì)量斗加料，一般使用氣動(dòng)閥直接加料）、計(jì)量斗 （由 3 個(gè)稱(chēng)重傳感器支撐）、變頻電機(jī)、排料螺旋和控制儀表等組成。

6.2 稱(chēng)重控制原理

儀表根據(jù)設(shè)定的流量，通過(guò)變頻器控制變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速繼而控制排料螺旋的轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到控制鋅粉流量的目的。定量給料機(jī)的儀表是通過(guò)積分運(yùn)算來(lái)控制鋅粉的流量，而失重秤的儀表是通過(guò)微分運(yùn)算來(lái)控制鋅粉的流量，即失重秤的儀表是根據(jù)計(jì)量斗里鋅粉重量的減少率 （單位時(shí)間減少的重量） 來(lái)調(diào)整螺旋的轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際流量趨近于設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)定量給料的目的。當(dāng)計(jì)量斗的鋅粉量低于某一量 （我們?cè)O(shè)定為 50kg） 時(shí)，儀表啟動(dòng)投料螺旋給計(jì)量斗加入鋅粉；當(dāng)高于某一量（我們?cè)O(shè)定為 200kg） 時(shí)，儀表停止投料螺旋，這樣周而復(fù)始循環(huán)，保證計(jì)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(yùn)行，即給料螺旋處于勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速是儀表根據(jù)進(jìn)入容積模式之前的某段時(shí)間內(nèi)螺旋轉(zhuǎn)速的變化量而計(jì)算得到的平均轉(zhuǎn)速。

7 失重秤的優(yōu)越性

7.1 理念的先進(jìn)性

鋅粉靠螺旋輸送，在輸送計(jì)量過(guò)程中鋅粉始終處于密閉狀態(tài)，所以不會(huì)有鋅粉潑灑和噴灑而污染環(huán)境和給計(jì)量精度產(chǎn)生不利影響的情況；失重秤在計(jì)量控制中無(wú)需測(cè)量螺旋的轉(zhuǎn)速，計(jì)量斗的皮重變化不會(huì)影響計(jì)量精度；在稱(chēng)重模式時(shí)，失重秤相當(dāng)于靜態(tài)秤，即影響失重秤計(jì)量精度的因素不多，所以失重秤計(jì)量精度遠(yuǎn)高于定量給料機(jī)。

7.2 計(jì)量誤差小

據(jù)相關(guān)資料報(bào)道，失重秤的計(jì)量誤差低于0.5%。我們的失重秤 （廠家上海大和，共計(jì) 2 臺(tái)，流量 100kg/h～1000kg/h） 的技術(shù)資料給出的計(jì)量誤差低于 1%。我們的檢定情況是：

（1） 動(dòng)態(tài)誤差

失重秤正常運(yùn)行時(shí)，儀表的瞬時(shí)流量一般在設(shè)定量的±10kg/h 之間變化。啟動(dòng)儀表的自檢功能，重復(fù) 3 次設(shè)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(fù) 3 次設(shè)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(zhǔn)方法，當(dāng)給定流量 100kg/h 時(shí)，一段時(shí)間內(nèi)，儀表累積量為 126.5kg，控制衡器（電子臺(tái)秤，型號(hào) TCS—150，誤差低于 50g） 稱(chēng)出的重量為 127kg，由此得出失重秤的絕對(duì)誤差 - 0.5kg、相對(duì)誤差 - 0.39%；當(dāng)給定流量 400kg/h 時(shí)，一段時(shí)間內(nèi)，儀表累積量 81.3kg，控制衡器稱(chēng)出的重量為 81.2kg，由此得出失重秤的絕對(duì)誤差 0.1kg、相對(duì)誤差 0.12%。正常使用并在稱(chēng)重模式時(shí)，在各種流量下，反復(fù)多次觀察一段時(shí)間內(nèi)失重秤儀表動(dòng)態(tài)累積量（分度值 0.1kg） 與計(jì)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(guò) 0.1kg。

（2） 靜態(tài)誤差

用每個(gè) 20kg 的 M1 級(jí)砝碼對(duì)失重秤進(jìn)行靜態(tài)校準(zhǔn)，在 0kg～200kg 范圍內(nèi)的誤差低于 50g；校準(zhǔn)后，進(jìn)行了 3 次的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，誤差低于 100g。

（3） 結(jié)論和推論

當(dāng)設(shè)定流量在 100kg/h 時(shí)，失重秤的瞬時(shí)流量誤 差 較 大 ， 在 ±10% 左 右 。 這 是 由 于 流 量 在100kg/h 時(shí)，每秒流出的鋅粉量只有 28g，這么小的量要達(dá)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(dòng)性等；當(dāng)設(shè)定流量在 400kg/h 時(shí)，失重秤的瞬時(shí)流量誤差在±2.5%左右，說(shuō)明設(shè)定流量越大，瞬時(shí)流量的相對(duì)誤差越小。不過(guò)對(duì)于動(dòng)態(tài)秤來(lái)說(shuō)，計(jì)量精度是看一段時(shí)間內(nèi)累積量的誤差，而不是瞬時(shí)流量誤差。失重秤正常運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)累積量與靜態(tài)重量的減少量幾乎同步，當(dāng)兩者的量達(dá)到幾十 kg 時(shí)，兩者之差不超過(guò) 0.1kg，說(shuō)明失重秤計(jì)量物料的累積量足夠大時(shí)，其誤差低于千分之一，與靜態(tài)秤相當(dāng)。也就是說(shuō)，失重秤處于稱(chēng)重模式時(shí)，就是一臺(tái)靜態(tài)秤。使用常規(guī)校準(zhǔn)方法對(duì)失重秤進(jìn)行校準(zhǔn)，在設(shè)定流量 100kg/h 時(shí)誤差較大，是因?yàn)槭е爻右獑?dòng)和停止一次，當(dāng)啟動(dòng)到跟到設(shè)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(lái)了較大的累計(jì)誤差所致，不能代表失重秤正常使用時(shí)的誤差。當(dāng)失重秤處于容積模式時(shí)，從儀表上觀察，流量顯示一般在設(shè)定流量的±2kg 之間，如果用這個(gè)誤差算，最大誤差應(yīng)該在設(shè)定流量為 100kg/h時(shí)，即誤差為±2%。所以，失重秤作為連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器，誤差主要取決于處于容積模式的時(shí)間，時(shí)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(yīng)選用氣動(dòng)閥，這樣可以在很短的時(shí)間內(nèi)加夠料，從而縮短容積模式的時(shí)間。還有，失重秤由容積模式轉(zhuǎn)換到稱(chēng)重模式時(shí)，瞬時(shí)流量變化很大，需要幾秒鐘才能趨近于設(shè)定流量，此時(shí)誤差會(huì)較大。所以，應(yīng)盡可能將計(jì)量斗里物料重量的下限設(shè)低一點(diǎn)、上限設(shè)高一點(diǎn)，使失重秤進(jìn)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(chēng)重模式轉(zhuǎn)換過(guò)程中帶來(lái)的誤差屬于隨機(jī)誤差，從理論上說(shuō)，只要時(shí)間足夠長(zhǎng)，隨機(jī)誤差會(huì)相互抵消，對(duì)足夠大的物料累積量來(lái)說(shuō)隨機(jī)誤差可忽略不計(jì)。所以，只要不是追求極短時(shí)間內(nèi)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(wú)幾。

8 結(jié)束語(yǔ)

我們的失重秤投入運(yùn)行 3 個(gè)多月來(lái)，效果很理想。由于失重秤基本無(wú)需維護(hù)、又沒(méi)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(píng)；由于計(jì)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(shù)員的歡迎；由于計(jì)量穩(wěn)定性好，無(wú)需經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)，大大降低了檢定人員的工作量；對(duì)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(shí)間的推移，其效果將會(huì)充分顯示出來(lái)。

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