称重模块应用指南

1 概述

本指南将着重于设计和应用这两个方面向用户介绍梅特勒－托利多常州衡器有限公司（以下简称 MTCN）的称重模块产品。

1.1 称重模块定义

称重模块是 MTCN 推出的一种新型传感器应用结构。它将高精度剪切梁传感器、负荷传递装置与安装连接板等部件合为一体，既保证了剪切梁传感器精度高、长期稳定性好的特点，又解决了因安装不当造成称量误差的问题。

无论您使用的是料斗、容器还是机械平台秤，都可利用 MTCN 的称重模块改造成一台全电子秤，其关键在于 MTCN 称重模块独特的机械结构设计能保证传感器始终垂直受载，因而称量精确，重复性好。

1.2 MTCN 称重模块的分类

MTCN 提供两种称重模块： FW 静载称重模块和 CW 动载称重模块。FW 静载称重模块主要适用于静态载荷称重场合，在这种场合下模块所受的侧向应力很小；CW 动载称重模块可使用在水平冲击力较大的场合。

1.3 MTCN 称重模块的特点

MTCN 称重模块一个突出的特点在于其简单合理的设计，没有需焊接的部件，也不需要额外的配件，所有模块的制造、组装、测试都符合 ISO9001 质量标准，这将保证您方便、快速地进行安装且调试工作很少。MTCN 称重模块能在形状各异的物体上安装，从而节省大量的时间和精力。

传统的电子称重系统，在进行静态载荷或动态载荷称重时，很容易受到周围环境的干扰，影响系统称量准确性的因素很多，一些出自系统本身，如系统的设计、安装、标定及维护；另一些是外部因素，如上升气流、震动、温度的变化及地震等。MTCN 称重模块与传统电子称重系统相比，减少了这些因素在称重过程中的影响，给您带来可信的称重结果。

2 FW 静载称重模块

MTCN 的 FW 静载称重模块由顶板、底板、SB 系列剪切梁称重传感器、传感器承压头及支撑螺栓等部件构成（如图 2－1 所示）。在称量时，载荷作用于顶板，通过传感器承压头施加到传感器上。

模块的容量依据其所用传感器而定， FW 称重模块的容量有 0.5t、 1t、 2t、 5t、10t、15t、20t、30t 及 50t 。

图 2－1 FW 静载称重模块

2.1 FW 静载称重模块的结构类型

FW 静载称重模块根据传感器的不同组装方式可分成三种类型，分别称为固定式模块、半浮动模块和浮动式模块。这三种类型模块的组合可使称重系统免受热胀冷缩的影响，保证传感器的受力点不变。如果容器的支撑脚多于 3 个，可以添加浮动模块。

2.1.1 固定式模块

如图 2－2 所示，固定式模块通过一固定点连接传感器和顶板，使传感器不能平移，但可以围绕固定点旋转。在系统中，刚性管道和电气连接必须放在固定式模块附近，以确保准确称量。

2.1.2 半浮动模块

如图 2－3 所示，半浮动模块阻止秤体围绕固定式模块转动，但允许秤体因热胀冷缩而产生径向移动，减少由此而导致的称量误差。顶板在切线方向受限位以防止秤体的转动。

2.1.3 浮动式模块

如图 2－4 所示，浮动式模块只承受垂直载荷，其顶板相对于传感器可以做任何方向的移动，移动幅度受支撑螺栓头与沉孔间隙的限制。

注意：一套简单的称重系统必须由一只固定式模块，一只半浮动模块及一些浮动式模块组成。另外，半浮动模块必须安装在固定模块的对角上且其自由轴指向固定式模块（见图２－５）。

2.2 支撑螺栓

支撑螺栓的主要作用是抵御上抬力和倾覆力，另外它还能防止传感器在运输和安装过程中受力。注意：模块安装好以后，应松开螺栓上部的螺母，使容器的作用力传递到传感器上。

如果容器是空的，支撑螺栓可作千斤顶使用。只须逆时针拧动螺栓上部的螺母，将顶板往上顶，就可以进行传感器的更换和维护。松开螺母降下顶板，则重新恢复到使用状态。

2.3 秤体的热胀冷缩

静态秤体，如容器和料斗等，通常都是钢制的，且结构非常紧凑，以维持承载点之间的联系。这些秤体在温度变化时会膨胀和收缩，对于传统的称重系统而言，应考虑热胀冷缩带来的影响。有了 MTCN 的 FW 静载称重模块，可以最大限度地消除这个影响。因为整个系统只有一个传感器是刚性连接（固定式模块），秤体可以通过其他的浮动式、半浮动模块来承受膨胀和收缩（如图 2－5 所示）。

秤体热胀冷缩只会对模块的顶板产生影响，传感器承压头依然保持垂直，这样载荷就能重复地作用在传感器的相同位置。传感器的盲孔设计确保其只受到垂直载荷，而免受其它方向作用力的影响。

图 2－2. 固定式模块图 2－3.半浮动模块图 2－4. 浮动式模块

图 2－5. 秤体的热胀冷缩

2.4 使用注意事项

静载称重模块在实际使用过程中，应注意以下一些问题。

2.4.1 柔性和刚性联接

在料斗秤等称重系统中，原料需通过管道输入输出，输送管道与称重部分间的联接会对系统的称量精度产生影响。对称重系统而言，管道的联接处越靠近固定式称重模块，（因管道振动）带来的影响就越小。

固定式模块的连接件是整个系统的中心，系统的所有运动都相对于它进行。如果管道的联接处靠近固定称重模块，联接处活动部分和固定部分的相对移动就会减弱。从而减少了联接对称重精度产生的影响。当管道或其他联接直接连到秤体上，联接对称量精度产生的影响是很大的，任何秤体或管道的移动都会对模块产生水平和垂直方向的力，利用一些合理的联接方式（如图 2－6 所示），可以将这些作用力的影响降低到最小。

如果容器输入输出的联接部分必须是刚性的，则建议使用水平延伸管，这将会减少作用在秤体上的垂直作用力。

注意：在确保管道的重量不会产生附加重力的前提下，应使管道尽量延长，管道具有弹性效应，越长柔性越好。联接管道太短或不水平都会导致称量误差。

图 2－6. 联接

2.4.2 秤体的水平

如图 2－7 所示，在从零到满量程的加载过程中，秤体的承载平面在每个承载点的最大挠度都应小于承载平面全长的 1/1200。另外，整个称量过程中，同一秤体所有模块的安装支座板必须处于同一水平面上。在加载过程中模块的顶板和底板也应遵循以上原则（1/1200）。

在大多数情况下，秤面的强度足以保证顶板固定在正确的位置上，但对于支撑脚比较细长的秤体，则不尽然。当容器满载时，脚座底部会产生向外伸展的趋势，这种顶板间的水平位移会影响系统称量的精确性。这时，支撑脚的底部可以用附加设备绑在一起，起到固定作用。系统基础应足够坚实，保证底板能固定在各自的位置上。如果系统不是直接安装在地面上，则可以用附加设备加固。

图 2－7.秤体的变形

2.4.3 环境的影响

安装在户外的电子秤需有防雷、防冻、防风和防温度骤变的措施，积水或积雪会引起称量错误。水平风力对 FW 静载称重模块产生的影响很小，因为水平力引起的位移不会对传感器产生作用力。

FW 静载模块独特的设计还能保护容器，使之免受倾覆。如果倾覆力使顶板产生脱离底板的倾向，抗倾覆支撑螺栓会扣住顶板使容器保持在原位。

注意：电子秤应有防雷击装置，不能让雷电产生的电流通过传感器，因此每个传感器都应安全接地。

2.4.4 冲击与震动

在传感器经常承受冲击的环境，必须特别注意选用恰当容量的传感器，这里的冲击力指系统承载的突然变化，如物体落在秤体上。在物体起吊过程中，必须了解物体的重量及下落的速率。如果物体落到料斗里，则应注意料斗的尺寸及重量以及料斗是如何放置的。

震动会使仪表不停地工作，从而影响称量精度。MTCN 仪表的内置滤波功能可以消除因容器震动带来的影响。震动源可能是系统外部的，也可能出自系统本身，如果因外部因素产生的震动，建议找出并消除震动源。

秤体的震动通常是由于液体流动产生的。如果秤体较大，则震动的频率较低，单靠仪表的滤波功能难以消除震动产生的影响，此时可以在容器内部加一些缓冲块。在安装模块时，还可以加上隔离垫以减少内部震动带来的影响。由风引起的震动很难消除，为了准确称量，可以给称重系统加一个防风罩。