Das Grundprinzip der Mehrkopfwaage und ihre rotierende messtechnische Prüftechnologie

Autor: Smartweigh– Mehrkopf-Gewichtsgerät

Die technische Verbesserung der messtechnischen Überprüfung von Rotationsmischern und ihr Grundprinzip der gewichtslosen Wägung 1. Aktueller Stand der Messverifizierungsmethoden für Rotationsmischer 1.1 Die traditionelle Messverifizierungsmethode für Rotationsmischer umfasst zahlreiche Verfahren zur Messung und Überprüfung von faserigen Rohstoffen wie Baustoffen, Getreide, Öl, Lebensmitteln, Rohstoffen usw. oder bei der Online-Verarbeitung von Gewürzen. Zu den klassischen Methoden zählen elektronische Bandwaagen, Spülplatten-Durchflussmesser, Nuklearwaagen und Scheibenwaagen. Diese Messverifizierungsmethode weist zwar spezifische Merkmale auf, hat aber auch erhebliche Einschränkungen.

Die Verarbeitungstechnologie der elektronischen Bandwaage wird detailliert vorgestellt. Schritte: Die elektronische Bandwaage integriert das Lastdatensignal, das auf der gesamten Fläche (Wiegebereich) des Unternehmens erfasst wird, mit dem Datensignal der Durchlaufrate (Antriebsbandgeschwindigkeit), um den Gesamtdurchfluss zu ermitteln. Hinweis: Die entnommene Materialmenge ändert sich entsprechend der Geschwindigkeit des Zug- und Schleppbandes. Nachdem das Rohmaterial durch die Zuführöffnung der Zuführrinne geformt und veredelt wurde, ist seine Dicke gleichmäßig und stabil. Unabhängig von der Geschwindigkeit des Förderbandes ist die Belastung des Antriebsbandes konstant. Im Vergleich zu anderen Zuführmethoden bietet diese Methode eine gute messtechnische Genauigkeit und Linearität.

1.2 Anwendung des Rotationsmischverfahrens zur Überprüfung der Dosiergenauigkeit in kontinuierlich arbeitenden Mischmaschinen. Zu den derzeitigen Rotationsmischmaschinen zählen Mischanlagen und -geräte für Zementstabilisierungsanlagen, Beton-Rotationsmischmaschinen und Bitumen-Rotationsmischmaschinen. Hinsichtlich der Genauigkeit der metrologischen Überprüfung lässt sich diese Art von Anlagen derzeit nicht mit intermittierendem Betrieb verallgemeinern. Daher ist das Rotationsmischverfahren bei vielen Anwendern nicht beliebt, was ebenfalls ein Grund für die geringe Akzeptanz ist.

Wissenschaftliche Demonstrationen können zeigen, dass die mit diesen beiden Messverfahren ermittelten Misch- und Verarbeitungstechnologien überall geeignet sind und die Anwendung von Rotationsmischern durch die aktuellen technologischen Beschränkungen nicht gefährdet sein sollte. Derzeit werden Rotationsmischmaschinen in unserem Land ausschließlich volumetrisch oder mit elektronischen Band- bzw. Spiralwaagen vermessen. In den 1970er Jahren wurde die Technologie der kontinuierlichen Mischverarbeitung aus Europa eingeführt und weiterentwickelt. Bis heute hat sich daran nichts geändert, und es gab keine grundlegenden Verbesserungen. Tatsächlich können diese beiden Messverfahren in Europa mit hoher Präzision angewendet werden. Beispielsweise weist die Förderbandwaage von Zhongshan Smart Weigh eine dynamische Dosiergenauigkeit von 2 % auf.

In meinem Land ist die Situation jedoch ungünstig, da sie von den Beschränkungen der grundlegenden Industrieproduktion, wie dem Maschinenbau und der Materialwirtschaft, abhängt. Derzeit liegt die Messgenauigkeit elektronischer Bandwaagen im chinesischen Straßenbau im Allgemeinen nur bei etwa 5 %, was der Kapazitätsmessung entspricht und die Langzeitstabilität beeinträchtigt. Zweitens: Reform der kontinuierlichen Wägung – Die Mehrkopfwaage (auch bekannt als Differenzialwaage für den Schwerelosigkeitszustand) wurde in den 1990er Jahren erstmals im gesamten industriellen Produktionsprozess zur kontinuierlichen metrologischen Überprüfung eingesetzt.

Mehrkopfwaagen ersetzen zunehmend elektronische Bandwaagen, Spiralwaagen und sogar Akkumulationswaagen. Als neueste Messmethode finden sie immer mehr Anwendung bei Rohstoffen. 2.1 Grundprinzip: Die Wiegeeinheit mit Zuführsystem bildet den gesamten Waagenkörper. Die Nettogewichtsdaten werden kontinuierlich über das Bedienfeld oder die Software des übergeordneten Rechners erfasst. Die Änderung des Nettogewichts pro Zeiteinheit wird als momentane Gesamtflussrate gemessen und kann anschließend mithilfe verschiedener Hardware- und Software-Filterverfahren als zweite Hälfte des „spezifischen Gesamtflusses“ für die Justierung verwendet werden. Die Erfassung dieses Datenflusses ist von entscheidender Bedeutung und bildet die Grundlage für die genaue Messung und Überprüfung der gewichtslosen Waage.

Eine traditionelle Methode wird in der Abbildung detailliert beschrieben: die Messverifizierungsmethode mit einer Mehrkopfwaage. Anschließend gibt das FC (Fuel Control Panel) gemäß der PID-Regelung Feedback an den Optimierungsalgorithmus, berechnet den Gesamtdurchfluss nahe am Zielwert und gibt das Einstellsignal zur Ansteuerung des Sanftanlaufgeräts und anderer Vibrationsförderer aus. 2.2 Die praktische Anwendung der Differenzwaage (Mehrkopfwaage): Das Funktionsprinzip zeigt, dass sie unempfindlich gegenüber mechanischen Änderungen des Waagenkörpers und der Förderstruktur ist. Sie misst ausschließlich den Nettogewichtsfehler (Differenzgewicht). Im Vergleich zu herkömmlichen dynamischen messtechnischen Prüfmethoden sind ihre Vorteile deutlich erkennbar. Wenn der Gesamtdurchfluss (t/h, kg/min) als Zielwert dient, die Rohstoffe gut transportierbar sind und hohe Anforderungen an die messtechnische Genauigkeit gestellt werden, ist die gewichtslose Messmethode die beste Wahl.

2.2.2 Produktionsprozess der gewichtslosen Wägung: Produktionsprozess der Mehrkopfwaage. 2.2.3 Zu beachtende Aspekte bei der Konstruktion der gewichtslosen Wägung, Faktoren, die die Genauigkeit beeinflussen: Die Mehrkopfwaage vereint die Eigenschaften einer statischen und einer dynamischen Waage. Bei der Entwicklung der Systemsoftware ist Folgendes zu beachten: 1. Geeigneter Transportbereich: Im Allgemeinen sind im jeweiligen Arbeitsbereich 60 % bis 70 % der Nenntransportkapazität optimal. Bei Verwendung von Kommunikations- und Übertragungsgeschwindigkeitsänderungen ist eine Ansprechfrequenz von 35–40 Hz optimal. Dies gewährleistet einen großen Einstellbereich.

Dies liegt auch daran, dass bei zu geringer Transportrate die Stabilität der Systemsoftware beeinträchtigt ist. 2. Der Messbereich des Sensors ist moderat. Das heißt, der Sensor nutzt gemäß der Formel 60–70 % seines Messbereichs. Das Datensignal weist einen großen Transformationsbereich auf, was die Genauigkeit erheblich verbessert. 3. Die Konstruktion des mechanischen Systems sollte eine gute Zirkulation der Rohstoffe gewährleisten, die Vorverteilungszeit kurz halten und die Zufuhr nicht zu häufig erfolgen lassen. Im Allgemeinen dauert die Materialnachfüllung 5–10 Minuten.

Die Übertragungseinrichtung der zugehörigen Anlagen muss einen stabilen Betrieb und eine gute Linearität gewährleisten. 2.2.4 Anwendungsperspektive: Mit der rasanten Entwicklung elektronischer Gerätesteuerungssysteme wird die Genauigkeit der metrologischen Überprüfung bei Mehrkopfwaagen durch die Auswahl neuer Technologien von 0,3 % auf 0,5 % gesteigert. Die Steigerung auf 0,1 % bis 0,2 % oder sogar darunter wird durch den Einsatz digitaler Gewichtssensoren ermöglicht.

2.2.4.1 Anwendung digitaler Wiegesensoren: Um die Anforderungen dynamischer und präziser Messungen besser zu erfüllen, ist der Einsatz von Sensoren als Systemsoftware-Eingabe in Wiegeeinrichtungen besonders wichtig. Vor allem in intelligenten Umgebungen sind simultane oder indirekte Sensordaten unerlässlich. Dabei stehen Messunsicherheit und Detektionsrate üblicherweise in einem Spannungsverhältnis, das schwer auszubalancieren ist und daher situationsabhängige Kompromisse erfordert. In der Wägeindustrie werden in China hauptsächlich herkömmliche digitale und analoge Sensoren hergestellt und eingesetzt, deren Impulssignalausbeute gering ist.

Am Beispiel eines Gewichtssensors mit hohem Gesamtausgangssignal und dem Grundprinzip der Widerstandskraft beträgt das typische Ausgangssignal 30–40 mV. Daher ist das Datensignal anfällig für Störungen durch Funkfrequenzen, und die Übertragungsdistanz über das Kabel ist kurz, üblicherweise unter zehn Metern. Bei Behälterwaagen (Silowaagen, Dosierwaagen), Serviceplattformwaagen oder Brückenwaagen (elektronische Lkw-Waagen oder Gleiswaagen) mit mehreren in Reihe geschalteten Temperatursensoren kann das Datenverarbeitungssystem eine Selbstkalibrierung durchführen.

Dank der Software des Mehrkanal-Digitalsensorsystems gibt es keine Probleme mit dem Anpassungswiderstand. Der Kunde kann die detaillierte Adresse, das Gewicht und die Empfindlichkeit jedes Reglers eingeben und anschließend die Waage selbstständig auf „vier Ecken“ oder „Kanten“ ausrichten, ohne die Einstellungen wiederholt anpassen zu müssen. In der Systemsimulation sind die Eigenschaften der einzelnen Regler nach der Verdrahtung mehrerer Sensoren nicht mehr unterscheidbar. Zur Kalibrierung sollte an jedem Sensor ein Standardgewicht angebracht und die Hochspannung an den Klemmen angelegt werden. Anschließend wird der Druckregler eingestellt.

Da bei der Anpassung ein gepaarter t-Test durchgeführt wird, wird dieser mehrmals wiederholt. In einem Datensystem kann jeder Sensor einzeln geprüft werden. Daher beträgt die Zeit zur Korrektur der Gesamtkosten der Software mit dem digitalen Sensorsystem nur ein Viertel der System-Simulationszeit.

Mithilfe von Datensystemsoftware kann auch eine Selbstdiagnose durchgeführt werden. Das Diagnoseprogramm prüft kontinuierlich, ob das Datensignal jedes Sensors unterbrochen ist, ob der Ausgangswert signifikant überschritten wird usw. Bei einem Problem wird automatisch eine Meldung oder ein Alarm auf dem Dashboard oder dem Bedienfeld angezeigt. Über die Tasten am Bedienfeld kann der Kunde dann jeden Sensor einzeln ansteuern, die Fehlerursache ermitteln und eine allgemeine Fehlerbehebung durchführen. Diese Art der Diagnose und Fehlerbehebung ist ein klarer Vorteil für den Kunden, lässt sich jedoch bei der Simulation analoger Sensorsystemsoftware nur schwer realisieren und kostengünstig umsetzen.

In der Wägetechnik beträgt die Auflösung des Verschiebungskoeffizienten (SPWM) in der typischen Simulationssoftware für Sensorsysteme 16 Bit, was 50.000 verfügbaren Zählwerten entspricht. Die Bildschirmauflösung jedes Sensors im Datensystem liegt bei 20 Bit, was 1.000.000 verfügbaren Zählwerten entspricht. Somit kann eine Systemsoftware mit vier digitalen Sensoren eine Bildschirmauflösung von 4.000.000 Zählwerten erzielen. Die Vorteile dieser hohen Pixelanzahl sind besonders dort von Vorteil, wo der Wägerahmen sehr schwer und das Nettogewicht des Wägeobjekts gering ist.

Beispielsweise macht bei der Gewürzwaage ein bestimmter Rohstoff in der geheimen Rezeptur manchmal nur einen geringen Anteil aus, die Genauigkeitsanforderungen sind aber dennoch sehr hoch. Dies lässt sich mit herkömmlichen Systemsimulationen nicht realisieren. Drittens: Anwendung von Rotationsmischanlagen und Marktaussichten. Da die Messung und Prüfung chinesischer Rotationsmischanlagen weiterhin auf traditionellen Methoden basiert, bietet die gewichtslose Wägung im Marketing und Vertrieb ein sehr breites Anwendungsspektrum. Der kontinuierliche Mischprozess von Bitumen unterliegt grundlegenden Veränderungen, und die präzise Steuerung des Datenflusses ermöglicht die Herstellung eines standardisierten und idealen Mischguts.

Da das Rotationsrührverfahren einfach aufgebaut und wartungsarm ist, kann es, bei präziser Kontrolle des Produktmischungsverhältnisses, seinen derzeit geringen Marktanteil deutlich steigern. Insbesondere für die Produktionssteigerung durch Maschinen und Anlagen im Straßen- und Wasserkraftbau ist es von großer Bedeutung, und die gewichtslose Wägung ist ein Schlüsselfaktor zur Verbesserung der Messgenauigkeit.

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