无重力称重：多头秤的原理和计算方法
作者：Smartweigh多头配重器
本文从组成和结构等方面详细介绍了多头秤的原理和计量验证方法。多头秤是一种具有计量验证功能的连续式给料机，其设计基于控制工作过程中净重损失的基本原理，广泛应用于生产中的自动配料系统。关键词：多头秤，计量验证基本原理。在企业的碳化成形工艺中，自动配料系统是一个非常关键的操作环节，其计量验证系统软件的故障对碳阳极氧化产品的质量和指标值影响极大。该系统由一台多头秤和4台电子皮带秤组成（此处介绍其名称）。
经过对三台多头秤的深入研究、实践活动和科学研究，笔者对多头秤有了一些初步的了解和认识。本文旨在对多头秤的基本原理和计算方法进行简明扼要而又详尽的介绍，与大家分享。1. 结构组成 多头秤一般由进水闸门、称重料斗、搅拌装置、给料装置、声卡架、重量传感器和测量验证控制设备等主要部件组成。2. 进水闸门 进水闸门用于向称重料斗供料。常用的进料阀有闸阀、蝶阀等。一般来说，主要关注点在于其密封性、功率开关协调能力以及快速平稳的给料性能参数。
2. 称重料仓 称重料仓是称量原料的介质。原料的选择应考虑其耐腐蚀性和耐碱性。称重料仓的物料比例应占整个称重过程的10%左右。3. 搅拌装置 搅拌装置主要用于辅助循环不良的原料倾倒。它通常由一个简单的带螺旋钻或尖刺的破拱臂机驱动电机组成。根据破拱臂的旋转，很容易使破拱和鼠洞的原料顺利落入出料口。1. 给水闸门 2. 称重料斗 3. 重量传感器 4. 声卡架 5. 混合装置 6. 给料设备 4. 给料设备 给料设备用于将称重料斗中的纤维状原料卸出。根据待输送原料的特性和应用环境，可选择螺旋输送机、叶轮给料机、皮带给料机等。
在大多数应用中，螺旋输送机优于其他封闭式给料设备。它不仅能均匀输送原料，还能避免粉状原料飞溅和喷溅。5. 声卡架 声卡架是其他机器设备的支撑点，重量传感器安装在其上。6. 重量传感器 重量传感器是多头秤的关键称重部件，通常采用固态高分辨率电阻应变式传感器，将原料的净重数据信号转换为电信号输出。
7. 计量验证控制设备 计量验证控制设备由全智能多头秤盘和全自动控制系统组成，用于对进料速度、输送能力等进行控制和计量验证。此外，多头秤的进料口和出料口一般应采用防污、气密性良好的导电软连接，以确保储料斗与后续设备的连接不影响称重。多头秤的称重料仓及其下方安装的可调式给料装置位于固定在声卡架上的称重传感器上。
2. 原理 1. 原理 如图所示，多头秤根据工作过程中净重损耗的基本原理完成计量验证。首先，对给料设备和称重料仓进行称重，根据单位时间内的净重损耗，将实际给料速度与设定的给料速度进行比较，然后控制给料设备，使实际给料速度从始至终精确达到预设值。在整个短时间内的给料过程中，给料设备依靠力使工作过程中存储的计量数据信号按照容量的基本原理进行操作。负载谱方案 2. 整个称重过程 称重料仓中原料的净重经重量传感器转换为电信号，并传输至多头秤表盘。多头秤表盘将计算出原料的净重以及预设的净重上下限值。为了进行对比和识别，根据水利闸门的PLC控制，停止向称重料仓供料。
此外，多头秤表盘将测得的比进料速度（总卸料流量）与预设进料速度进行比较，并采用PID调节控制进料装置，使比进料速度精确跟踪预设值。当进料闸门打开，将物料装入称重料斗时，利用数据信号锁定进料速度，进行容积式进料。多头秤表盘显示比进料速度和卸料原料的总净重信息。工作电路原理图3. 进料速度的计算 多头秤的进料速度（总卸料流量）是单位时间内净重的损耗值。损耗值dt是对循环时间的精确测量。在多头秤表盘显示信息的情况下，进料速度可以通过以下公式计算：MT=n(d±β*d1)/(td±te) 其中 d——多头秤表盘显示信息并指示值 n——显示信息显示值变化次数 d1——多头秤表盘的内部屏幕分辨率是一个数据误差指标，通常β=0。 6td——精确测量循环时间 te——时间偏差指标，通常 te=0.0014，总重量在详细的总循环时间内计算，多头秤的总净重 Gq 由两部分组成，即多头秤刻度盘测量验证和存储的净重 VA 以及秤。重型料仓进料期间未测量验证的未装载物料的净重 VDGq=VA+VDVA=(VH+￡H)-(VL-￡L)VD=MTL*tF 其中 VH——称重料仓中净重的上限值 VD——称重料仓中净重的下限值 ￡H——净重上限值称重偏差 ￡L——净重下限值称重偏差 MTL——装载期间锁定的进料速度 tF——进料时间锁定的进料速度 MTL 仍通过每秒净重显示信息的变化来指示： MTL=K(d±β*d1)/(1±te) 进料时间取决于总进料流量MF，进水水库闸门的MF≈10MTtF=VA/MF 详细的总循环时间为：te=tF+td 平均总流量为：Mq=Gq/tn 连续累加每个循环时间的净重，时间t=0-- tn的总净重。
5. 结论 在其他各种电子机械设备中，通常由于原材料的粘合，重量传感器的温度变化会导致皮重发生变化，进而降低系统软件的精度。但多头秤克服了这一缺点，温度波动不易降低称重精度。原因很简单，多头秤的进料速度测量是基于净重差值而非净重本身，因此多头秤在纤维原料输送系统的软件中具有非常广阔的应用前景。
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