技术持续的计量改进——差压减脂[多头秤]

作者：Smartweigh多头配重器

结合多年实践经验，编者对世界各国动态称重和计量验证进行了全面深入的科学研究，并明确提出了提高旋转搅拌机计量验证精度的解决方案。旋转搅拌机械测量与验证方法的现状。1.1 旋转质量法是目前普遍采用的方法。

用于测量和验证建筑装饰材料、粮食、油脂、食品、矿产等板材质量，或在线控制调味料的方法有很多种。最典型的有：电子带式秤、冲洗板式流量计、核子秤和盘式物料秤。这些精密测量方法各有特点，但局限性也很大。

皮带秤处理工艺简介：对企业全面积（称重段）的负载数据信号和速度调节数据信号（输送带速度比）进行积分计算，得到总流量值，并将其作为控制目标。注：根据牵引速度的控制，改变待拉出的原料总量，使原料在输送槽进料口形成后，厚度稳定均匀，且皮带输送机的负载不受牵引速度比的影响。该方法的计量验证和线性度必须优于其他给料方式。

注：进料和称重分别在两条传送带上进行。1.2 连续搅拌机械连续质量检测方法现状。包括：水泥稳定土搅拌机械、混凝土连续搅拌机械、沥青连续搅拌机械、连续搅拌机械等。

在目前的条件下，此类设备在计量验证精度方面无法与间歇式方法相媲美。因此，连续混合法并未受到众多客户的青睐，这也是原因之一。科学论证表明，这两种计量验证方法所规定的混合和加工工艺均有其适用范围，连续混合法的应用并不受暂时的技术限制。

目前我国的旋转式混合机械普遍采用容量法或电子皮带秤/螺旋秤进行计量验证，共有两种测量和验证方法。旋转式混合加工技术的发展趋势始于20世纪70年代的欧洲，此后一直没有改进。事实上，这两种方法在欧洲都能达到较高的精度。例如，法国申克公司的传动带式配料秤的动态配料精度可达2%。但在我国却无法达到这种精度，原因在于我国机械加工行业和原材料等基础设施的限制。

目前，我国道路领域电子皮带秤的测量精度一般只有5%左右，与基于容量的测量验证相差不远，长期可靠性较差。第二部分：连续称重技术的创新——差分信号（失重状态）秤。自20世纪90年代以来，多头秤（失重式）已在工业生产中得到持续应用。

电子皮带秤、螺旋秤、累加秤等正逐步取代多头秤。作为一种新型升级的计量验证方法，它们被越来越多的原材料生产加工企业所采用。2.1 基本标准：以秤计量验证斗和给料机构为整体，根据仪表盘或上位机软件连续采样秤计量验证数据信号，计算单位时间内的秤计量验证弹性系数作为瞬时总流量，然后根据各种软硬件配置的滤波器技术解算得到“比总流量”。精确测量水流量至关重要，它是多头秤精确计量的基础。

此图包含一种经典方法：最后，根据PID反馈优化算法，FC执行接近总体目标总流量的实际控制操作，并输出调整数据信号以控制软启动器和其他给料控制板。2.2 差动信号称重秤（多头秤）在具体应用中：从基本原理可以看出，它不会受到秤与给料机构之间机械设备变更的影响，它只测量净重差（差重），并且传统动态测量方法的优势众所周知。在控制目标为总流量（t/h，kg/min）的情况下，如果原料输送能力和计量验证精度较高，则无重状态法可作为计量验证的最佳方案。

2.2.2 多头秤的生产工艺：2.2.3 多头秤的设计方案应注意影响测量精度的因素：多头秤需考虑静态数据秤和动态数据秤的特性。因此，在控制系统的设计中，应明确：1. 合适的输送速率范围，一般而言，具体工作范围为额定输送能力的60%～70%。在进行通信和交换速度变化时，应变频率为35～40Hz，以保证较大的调节范围。

此外，由于传输速度过低，系统软件的可靠性也较弱。其次，传感器量程和计算公式的选择较为合理。也就是说，传感器使用了其测量量程的60%~70%，且数据信号转换范围较宽，这非常有利于提高精度。

3. 机械系统设计方案旨在保证原材料的流动性，并确保进料时间短、进料频率低。一般情况下，每5-10分钟进料一次。辅助传动装置应平稳线性。2.2.4 主要应用：随着电机控制技术的快速发展，多头秤采用了新技术，其测量精度在0.3%至0.5%之间。

这项技术的关键在于使用数据重量传感器，它可以使重量传感器的净重精度达到0.1%~0.2%甚至更高。2.2.4.1 数据重量传感器的应用：为了满足动态和精确测量的需要，在称重系统软件的输入端选择合适的传感器至关重要。尤其是在系统需要智能化的场合，传感器的直接或间接数量显得尤为重要。此时，精确测量不确定度和精确测量率通常是一对相互矛盾的因素，两者无法一并考虑，必须根据具体情况进行评估。

目前，我国称重行业普遍采用传统的数字和模拟传感器，其产生的脉冲信号幅度较小。例如，基于电阻应变力原理的重量传感器，其输出电压通常只有30-40mV。因此，其数据信号极易受到射频干扰，且电缆传输距离也较短，一般在10米以内。

选择多传感器系列容器称重系统软件（筒仓秤）、服务平台称重系统软件或天平称重桥（电子汽车秤或轨道秤），数据系统软件即可完成“自报量”。由于采用多通道数字传感器系统软件，不存在电阻匹配问题。用户只需输入各传感器的详细地址、净重和秤的灵敏度，即可自动完成“四角”或“边”的称重，无需反复调整。

当多个传感器连接到仿真系统软件时，每个传感器的特性难以精确识别，因此必须对每个传感器进行校准。校准过程中需要使用接线端子中的分压器。由于整个校准过程涉及配对t检验，因此需要重复多次。数据系统软件应允许对每个传感器进行独立验证。

因此，智能传感器系统软件的校准时间仅为系统仿真时间的1/4。该系统软件具备“自诊断”功能，即诊断程序能够持续检查各传感器的数据信号是否中断、输出是否显著超标等。如果出现常见故障，信息或报警信息将自动显示在仪表盘或操作面板上。客户可以使用控制面板上的功能键逐个查找各传感器，识别常见故障原因并进行故障排除。

能够直观地诊断和排除常见故障显然是客户的一项关键优势，在模拟传感器系统软件的仿真中，这种优势非常值得模拟。典型的模拟传感器系统软件在称重行业中，模数转换器的屏幕分辨率为16位，可显示5万个计数；而数据系统软件中每个传感器的屏幕分辨率也为16位。如果使用20位分辨率，则可显示100万个计数。因此，一个包含4个数字传感器的系统软件可以生成400万个计数屏幕分辨率。

高像素的优势尤其体现在称重框架本身重量较大而称量量较小的情况下。例如，在批量称重系统软件中，某些原材​​料有时仅占秘方的一小部分，但对精度的要求却非常高。这种条件在传统的系统模拟中很难实现。

2.3 国内外应用现状（已应用于化工、冶金、塑料、化纤等行业）多头秤在许多领域都有应用经验，例如混凝土养护。近年来，它也被广泛应用于橡胶制品、化纤、光纤等诸多领域。

在某些工业生产中，连续无重状态测量验证可以确保冲裁材料的均匀混合，并减少必要的混合，从而简化加工工艺。国外此类产品非常成熟。例如，法国申克企业、布达本拉企业和法国先锋企业等，其技术在国际上处于领先地位。其中，勇士企业采用数字传感器技术，动态精度可达0.25%。

静态数据天平的精度已在整个工业生产过程中得到验证，尤其是在旋转搅拌机和未来可能出现的风险中。目前我国连续搅拌机械的计量验证工作仍沿用传统的计量验证方法。因此，多头秤的应用和推广对于水泥稳定土搅拌、混凝土连续搅拌和沥青连续搅拌等工艺流程至关重要，对精确控制总流量也具有重要的实际意义。

由于旋转搅拌工艺结构简单、维护成本低，一旦产品配比得到改善，其目前较低的市场份额将有所改变。尤其是在道路和水电工程领域，对提高生产效率的设备有着严格的规定，多头秤是提高计量验证精度的关键步骤。

作者：Smartweigh多头配重器制造商

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