Gewichtsloses Wiegen: Prinzip und Berechnungsmethode der Mehrkopfwaage

Autor: Smartweigh– Mehrkopf-Gewichtsgerät

In diesem Beitrag werden das Funktionsprinzip und die messtechnische Prüfmethode einer Mehrkopfwaage detailliert hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Struktur vorgestellt. Die Mehrkopfwaage ist eine kontinuierliche Zuführmaschine mit messtechnischer Prüffunktion. Sie basiert auf dem Grundprinzip der Kontrolle von Nettogewichtsabweichungen während des Betriebs und findet breite Anwendung in automatischen Dosieranlagen in der Produktion. Schlüsselwörter: Mehrkopfwaage, Funktionsprinzip, messtechnische Prüfung. Im Kohlenstoffformungsprozess des Unternehmens ist das automatische Dosiersystem ein kritischer Betriebs- und Prüfprozess, dessen Software die Qualität und Kennwerte der Kohlenstoffanodisierung erheblich beeinträchtigen kann. Es besteht aus einer Mehrkopfwaage und vier elektronischen Bandwaagen (siehe Namensvorstellung).

Nach eingehender Untersuchung, praktischen Übungen und wissenschaftlicher Forschung an drei Mehrkopfwaagen hat der Herausgeber ein grundlegendes Verständnis dieser Waagen erlangt. Ziel ist es, die Funktionsprinzipien und Berechnungsmethoden der Mehrkopfwaage einfach und detailliert zu erläutern. Wir möchten dies mit Ihnen teilen. 1. Struktureller Aufbau Die Mehrkopfwaage besteht im Allgemeinen aus wichtigen Komponenten wie dem Zuführventil, dem Wiegebehälter, dem Rührwerk, der Dosiereinrichtung, dem Gehäuse, dem Gewichtssensor und der Messverifizierungs- und Kontrolleinrichtung. 2. Zuführventil Das Zuführventil dient der Beschickung des Wiegebehälters. Hierbei kommen meist Schieber, Absperrklappen usw. zum Einsatz. Die wichtigsten Leistungsparameter sind Dichtheit, Schaltfähigkeit und eine schnelle und reibungslose Beschickung.

2. Wiegebehälter: Der Wiegebehälter dient zum Wiegen von Rohstoffen. Bei der Rohstoffauswahl sind Korrosions- und Alkalibeständigkeit zu berücksichtigen. Der Anteil am gesamten Wiegeprozess sollte etwa 10 % betragen. 3. Rührwerk: Das Rührwerk unterstützt das Einfüllen von Rohstoffen mit schlechter Zirkulation. Es besteht in der Regel aus einem einfachen Antriebsmotor einer Bogenbrecharmmaschine mit einer spiralförmigen Förderschnecke oder einem Rührstab. Durch die Rotation des Bogenbrecharms entstehen leicht entstehende Bögen und Löcher, die die Rohstoffe gleichmäßig in die Ein- und Auslauföffnungen befördern. 1. Wasserzufuhr-Sicherheitsklappe 2. Wiegebehälter 3. Gewichtssensor 4. Sensorhalterung 5. Mischvorrichtung 6. Zuführeinrichtung 4. Zuführeinrichtung: Die Zuführeinrichtung dient zum Entladen der faserigen Rohstoffe in den Wiegebehälter. Je nach Eigenschaften der zu transportierenden Rohstoffe und den Umgebungsbedingungen kommen Schneckenförderer, Flügelradförderer, Dosierer oder Bandförderer zum Einsatz.

In den meisten Anwendungen ist die Förderschnecke anderen geschlossenen Zuführsystemen überlegen. Sie transportiert Rohmaterialien nicht nur gleichmäßig, sondern verhindert auch das Herausspritzen und Herausspritzen pulverförmiger Rohstoffe. 5. Soundkartenhalterung: Die Soundkartenhalterung dient als Träger für andere Maschinen und Anlagen. Der Gewichtssensor ist darauf montiert. 6. Gewichtssensor: Der Gewichtssensor ist die zentrale Wägekomponente der Mehrkopfwaage. Meist wird ein hochauflösender Widerstands-Dehnungsmessstreifensensor verwendet, der das Nettogewicht des Rohmaterials in ein elektronisches Ausgangssignal umwandelt.

7. Metrologische Prüfeinrichtung Die metrologische Prüfeinrichtung besteht aus einer vollautomatischen Mehrkopfwaage und einem vollautomatischen Steuerungssystem. Sie dient der Kontrolle und metrologischen Überprüfung von Zuführgeschwindigkeit, Förderleistung usw. Die Ein- und Zuführöffnungen der Mehrkopfwaage sind mit weichen, schmutzabweisenden und luftdichten leitfähigen Verbindungen ausgestattet, um eine reibungslose Verbindung zwischen Vorratsbehälter und nachfolgenden Geräten zu gewährleisten. Das Wiegesilo der Mehrkopfwaage und die darunterliegende, verstellbare Zuführeinrichtung befinden sich auf einem am Sensorträger befestigten Gewichtssensor.

2. Prinzip 1. Prinzip Wie in der Abbildung dargestellt, führt die Mehrkopfwaage die messtechnische Überprüfung nach dem Grundprinzip der Manipulation der Nettogewichtsänderung während des Betriebs durch. Zunächst werden die Zuführeinrichtung und das Wiege-Silo gewogen. Anschließend wird die spezifische Zuführgeschwindigkeit mit der eingestellten Zuführgeschwindigkeit anhand der Nettogewichtsänderung pro Zeiteinheit verglichen. Daraufhin wird die Zuführeinrichtung so gesteuert, dass die spezifische Zuführgeschwindigkeit vom Anfang bis zum Ende genau dem voreingestellten Wert entspricht. Während des gesamten Zuführvorgangs in kurzer Zeit nutzt die Zuführeinrichtung die Kraft, um die während des Betriebs gespeicherten Manipulationsdatensignale nach dem Grundprinzip der Kapazität zu erfassen. Lastspektrumplan 2. Der gesamte Wiegeprozess Das Nettogewicht der Rohstoffe im Wiege-Silo wird mithilfe des Gewichtssensors in ein elektronisches Signal umgewandelt und an die Anzeige der Mehrkopfwaage übertragen. Die Anzeige der Mehrkopfwaage ermittelt das berechnete Nettogewicht der Rohstoffe sowie die voreingestellten oberen und unteren Grenzwerte des Nettogewichts. Zum Vergleich und zur Identifizierung wird gemäß der SPS-Steuerung des Wasserschutztores die Zufuhr in das Wiegesilo unterbrochen.

Zusätzlich vergleicht die Anzeige der Mehrkopfwaage die gemessene spezifische Fördergeschwindigkeit (Gesamtaustragsmenge) mit der voreingestellten Fördergeschwindigkeit und steuert die Zufuhr mittels PID-Regler, sodass die spezifische Fördergeschwindigkeit dem voreingestellten Wert genau folgt. Beim Öffnen des Zufuhrventils zum Befüllen des Wiegebehälters wird die Fördergeschwindigkeit durch ein Datensignal fixiert und die volumetrische Dosierung durchgeführt. Die Anzeige der Mehrkopfwaage zeigt die spezifische Fördergeschwindigkeit und das Nettogewicht des abgegebenen Rohmaterials an. Schaltplan 3: Berechnung der Fördergeschwindigkeit. Die Fördergeschwindigkeit der Mehrkopfwaage (Gesamtaustragsmenge) entspricht dem Nettogewichtsverlust pro Zeiteinheit. Der Verlustwert dt ist ein präzises Maß für die Zykluszeit. Die Zuführgeschwindigkeit bei der Anzeige von Informationen auf dem Zifferblatt einer Mehrkopfwaage kann mit der folgenden Formel berechnet werden: MT=n(d±β*d1)/(td±te), wobei d——Das Zifferblatt der Mehrkopfwaage zeigt Informationen an und gibt den Wert an, n——Anzeigeinformation, Anzeigewertänderungsnummer, d1——Die interne Bildschirmauflösung des Zifferblatts der Mehrkopfwaage ist ein Datenfehlerindex, im Allgemeinen β=O. 6td – Präzise Messung der Zykluszeit te – Zeitabweichungsindex, im Allgemeinen te = 0,0014. Das Gesamtgewicht wird in einer detaillierten Gesamtzykluszeit berechnet. Das Gesamtnettogewicht Gq der Mehrkopfwaage setzt sich aus zwei Teilen zusammen: der Überprüfung der Zifferblattmessung der Mehrkopfwaage und dem gespeicherten Nettogewicht VA und der Waage. Das Nettogewicht des entladenen Materials, das während der Beschickungsphase des Schwerlastsilos nicht gemessen und überprüft wurde, VDGq = VA + VDVA = (VH + ΣH) - (VL - ΣL)VD = MTL * tF, wobei VH – der obere Grenzwert des Nettogewichts im Wiegesilo, VD – der untere Grenzwert des Nettogewichts im Wiegesilo, ΣH – die Wägeabweichung des oberen Grenzwerts des Nettogewichts, ΣL – die Wägeabweichung des unteren Grenzwerts des Nettogewichts, MTL – die fixierte Zuführgeschwindigkeit, tF während der Beladung – die durch die Beschickungszeit fixierte Zuführgeschwindigkeit MTL, die weiterhin durch die Änderung von K_net angezeigt wird. Gewichtsanzeigeinformationen pro Sekunde: MTL=K(d±β*d1)/(1±te) Die Fütterungszeit hängt vom gesamten Fütterungsdurchfluss MF ab, MF des Fütterungswasserspeichers ≈10MTtF=VA/MF Eine detaillierte Gesamtzykluszeit ist: te=tF+td Die durchschnittliche Gesamtdurchflussrate ist: Mq=Gq/tn Durch kontinuierliches Summieren des Nettogewichts jeder Zykluszeit, die Zeit t=0-- Gesamtnettogewicht von tn.

5. Fazit: Bei diversen anderen elektronischen Maschinen und Geräten führt die Temperaturänderung des Gewichtssensors, üblicherweise bedingt durch die Verklebung von Rohmaterialien, zu einer Änderung des Taragewichts. Dies wiederum beeinträchtigt die Genauigkeit der Systemsoftware. Die Mehrkopfwaage hingegen umgeht diese Nachteile. Temperaturschwankungen reduzieren die Wiegegenauigkeit kaum. Der Grund dafür ist einfach: Die Fördergeschwindigkeitsmessung der Mehrkopfwaage basiert auf der Differenz des Nettogewichts und nicht auf dem Nettogewicht selbst. Daher bietet die Mehrkopfwaage ein breites Anwendungsspektrum in der Software von Transportsystemen für faserige Rohstoffe.

Autor: Smartweigh– Hersteller von Mehrkopf-Gewichten

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