稱(chēng)重傳感器在制漆企業(yè)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

黃睿，李雪

稱(chēng)重傳感器在制漆企業(yè)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

黃睿，李雪

（遼寧省石油化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

在某制漆企業(yè)的工藝流程中均采用了稱(chēng)重傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)各種物料配比的計(jì)量，并且在后續(xù)的投產(chǎn)過(guò)程中達(dá)到了很好的效果。本文介紹了稱(chēng)重傳感器的工作原理，探討了稱(chēng)重傳感器的選型原則，提出了稱(chēng)重傳感器安裝時(shí)的注意事項(xiàng)。

稱(chēng)重傳感器； 制漆企業(yè)； 設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，制漆行業(yè)靠人控制的時(shí)代已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上發(fā)展的步伐。如今的制漆行業(yè)主要的競(jìng)爭(zhēng)力在于配方，那么如何能夠保證配方的精準(zhǔn)配比及高精度地達(dá)到產(chǎn)品預(yù)期指標(biāo)，成為控制質(zhì)量的關(guān)鍵。制漆企業(yè)的特點(diǎn)是產(chǎn)品批號(hào)等種類(lèi)繁多，間歇生產(chǎn)，以物理調(diào)和工藝為主。以某企業(yè)新建制漆項(xiàng)目為例，在工藝流程中均采用了稱(chēng)重傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)各種物料配比的計(jì)量，并且在后續(xù)的投產(chǎn)過(guò)程中達(dá)到了很好的效果。

除此之外，稱(chēng)重傳感器還具備以下優(yōu)點(diǎn)：高阻抗，小功率，僅需很低的輸入能量；可獲得較大的變化量，從而具有較高的信噪比和系統(tǒng)穩(wěn)定性；動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，工作頻率可達(dá)幾兆赫，被測(cè)物是導(dǎo)體或半導(dǎo)體均可；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，可在高低溫、強(qiáng)輻射等惡劣的環(huán)境下工作，應(yīng)用較廣。

1 稱(chēng)重傳感器在工藝流程中的應(yīng)用

本文選取某制漆廠(chǎng)特種涂料車(chē)間中調(diào)和罐V-0301的稱(chēng)重傳感器的應(yīng)用為案例。調(diào)和罐V-0301共接收A、B、C 3種配方原料，每種原料按不同重量配比進(jìn)行調(diào)和，向V-0301先投入原料A，由稱(chēng)重傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重量，達(dá)到額定重量后，關(guān)斷A原料送料管道的氣動(dòng)切斷閥HV-0301A，同時(shí)關(guān)斷原料輸送泵P-0301；停止A原料輸送后啟動(dòng)B原料的投料流程，同樣由稱(chēng)重傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重量，達(dá)到額定重量后關(guān)斷B原料送料管道的氣動(dòng)切斷閥HV-0301B，同時(shí)關(guān)斷原料輸送泵P-0302；停止B原料輸送后啟動(dòng)C原料的投料流程，由稱(chēng)重傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重量，達(dá)到額定重量后關(guān)斷C原料送料管道的氣動(dòng)切斷閥HV-0301C，同時(shí)關(guān)斷原料輸送泵P-0303；待A、B、C 3種配方原料投放完畢后，啟動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌調(diào)合，待達(dá)到預(yù)定時(shí)間后打開(kāi)V-0301的出口開(kāi)關(guān)閥，將調(diào)合好的半成品送入到下一個(gè)工段進(jìn)行加工。由于該項(xiàng)目規(guī)模比較大，所有控制均由PLC控制，并自動(dòng)完成，其中的關(guān)鍵計(jì)量?jī)x表為稱(chēng)重傳感器。PLC控制大大降低了人工的成本，同時(shí)也極大地提高了控制精度和效率。

2 稱(chēng)重傳感器工作原理

簡(jiǎn)單的說(shuō)，在稱(chēng)重傳感器中有3個(gè)部件發(fā)揮了重要作用：彈性體、電阻應(yīng)變片和檢測(cè)電路。工作時(shí)，被測(cè)物體被安置在傳感器上，彈性體就會(huì)由于受到物體的壓力而變形，彈性體的變形又引起它表面的電阻應(yīng)變片跟著變形，電阻應(yīng)變片的變形又導(dǎo)致它的阻值改變，接著阻值的增大或減小數(shù)值就會(huì)經(jīng)由檢測(cè)電路轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，從而就可以顯示出物體的重量，這樣就完成了整個(gè)稱(chēng)重過(guò)程。

2.1 彈性體

彈性體在稱(chēng)重傳感器中的作用很直接，首先它要感知外界物體的作用力，并要利用反作用力來(lái)承受這個(gè)物體的作用力，接著它要引起電阻應(yīng)變片的變化以使整個(gè)稱(chēng)重進(jìn)行下去。

2.2 電阻應(yīng)變片

電阻應(yīng)變片在稱(chēng)重傳感器中是一個(gè)傳承部件，它將彈性體對(duì)它的作用力轉(zhuǎn)化成阻值的變化，再把這種變化信息傳遞給下一步，電阻應(yīng)變片的組成其實(shí)就是一根電阻絲和一個(gè)有機(jī)材料基座，電阻絲的伸長(zhǎng)可以引起電阻的變化。

2.3 檢測(cè)電路

檢測(cè)電路在稱(chēng)重傳感器中的作用很關(guān)鍵，因此檢測(cè)電路要有強(qiáng)大的抗干擾性，保證信號(hào)轉(zhuǎn)換不會(huì)受到周?chē)h(huán)境的影響，這樣才能確保稱(chēng)重的準(zhǔn)確性。

3 稱(chēng)重傳感器的選型

稱(chēng)重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。采用稱(chēng)重傳感器應(yīng)先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境及工況，這點(diǎn)對(duì)正確選用稱(chēng)重傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個(gè)衡器的可靠性和安全性。目前，市場(chǎng)上的稱(chēng)重傳感器的種類(lèi)有很多，包括光電式、液壓式、電容式、電磁力式等，每個(gè)類(lèi)型都各有特點(diǎn)，使用起來(lái)也不盡相同。

3.1 儀表位號(hào)編制

本項(xiàng)目中列舉設(shè)備V-0301的稱(chēng)重傳感器的儀表位號(hào)為WT-0301，本項(xiàng)目中的稱(chēng)重傳感器位號(hào)的首位字母為了與壓力變送器區(qū)分，所以采用了字母“W”來(lái)表示，而儀表序號(hào)為了能夠與設(shè)備V-0301相互對(duì)應(yīng)，所以直接采用了設(shè)備位號(hào)的順序號(hào)“0301”。

3.2 稱(chēng)重傳感器的操作條件

本項(xiàng)目中，根據(jù)工藝專(zhuān)業(yè)提供的操作壓力為常壓，操作溫度為常溫，被測(cè)參數(shù)最小荷重（沒(méi)有物料投入情況下）為0.6 t，最大荷重（滿(mǎn)物料投入情況下）為2.0 t。

3.3 傳感器的規(guī)格

傳感器主要選型規(guī)格參數(shù)為：測(cè)量范圍選用0~3 t；精度為0.5%；測(cè)量元件數(shù)量3個(gè)；固定形式為固定式；材質(zhì)選用合金鋼；過(guò)載能力150；靈敏度2 mV；操作現(xiàn)場(chǎng)為爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，所以選用防爆等級(jí)Exd ⅡBT4；防護(hù)等級(jí)IP68；電氣接口尺寸G3/4。

3.4 變送器規(guī)格

變送器主要選型規(guī)格參數(shù)為：按照項(xiàng)目中統(tǒng)一規(guī)定的要求，選用輸出信號(hào)4~20 mA；電源220 V AC（供電電源根據(jù)廠(chǎng)家提供的要求酌情選用）；測(cè)量范圍0~3 t；防護(hù)等級(jí)IP65；變送器與傳感器信號(hào)傳輸?shù)碾娎|為廠(chǎng)家預(yù)置電纜，根據(jù)傳感器廠(chǎng)家提供的技術(shù)參數(shù)要求，成套配備的預(yù)置電纜為15 m，長(zhǎng)度大于15 m則會(huì)產(chǎn)生信號(hào)衰減，影響測(cè)量的精度，所以本設(shè)計(jì)中設(shè)置變送器位置時(shí)距離不超過(guò)15 m的距離，能夠滿(mǎn)足在實(shí)際應(yīng)用中的需要。

4 稱(chēng)重傳感器安裝注意事項(xiàng)

稱(chēng)重傳感器是將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出裝置。在傳感器的安裝使用過(guò)程中，傳感器所處的工作環(huán)境、傳感器的安裝方式以及傳感器的最大載重等都將關(guān)系到傳感器乃至整個(gè)衡器能否正常工作以及它的安全和使用壽命。

安裝稱(chēng)重傳感器的底座安裝面應(yīng)平整、清潔，無(wú)任何油膜、膠膜等雜物存在。安裝底座本身應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛性，一般要求高于傳感器本身的強(qiáng)度和剛度。

稱(chēng)重傳感器要輕拿輕放，尤其是彈性體材料為鋁合金的小量程傳感器，任何沖擊、跌落對(duì)其計(jì)量性能均可能造成不可挽回的損害。

每種稱(chēng)重傳感器的加載方向都是確定的，在傳感器使用時(shí)一定要在此方向上加載負(fù)荷。橫向力、附加的彎矩、扭矩力應(yīng)盡量避免。

水平調(diào)整：?jiǎn)沃粋鞲衅靼惭b底座的安裝平面要用水平儀調(diào)整至水平，多個(gè)傳感器的安裝底座的安裝面要盡量調(diào)整到一個(gè)水平面上，尤其是傳感器數(shù)多于3個(gè)稱(chēng)重系統(tǒng)中更應(yīng)注意這一點(diǎn)，這樣做的主要目的是為了使各傳感器所承受的負(fù)荷基本一致，讓衡器計(jì)量更加精確，對(duì)傳感器使用也更加安全。本項(xiàng)目中采用的是一臺(tái)調(diào)和罐配備3個(gè)傳感器測(cè)量，采用3點(diǎn)平均敷設(shè)在罐體支撐臂下方。

5 結(jié)束語(yǔ)

該項(xiàng)目已經(jīng)部分投產(chǎn)，在應(yīng)用過(guò)程中能夠完全滿(mǎn)足生產(chǎn)的過(guò)程控制需要，提高了工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量的掌控度。稱(chēng)重傳感器在實(shí)際應(yīng)用中工作狀態(tài)穩(wěn)定，達(dá)到項(xiàng)目設(shè)計(jì)的預(yù)期。

［1］SHB Z 02-1995，儀表符號(hào)和標(biāo)志[S]．

Design and Application of Weighing Sensor in Paint Making Enterprises

（Liaoning Petrochemical planning and Design Institute Co., Ltd., Shenyang Liaoning 110000, China）

Weighing sensors are used in the process flow of a paint company to achieve the measurement of various material,and good results have been achieved in the subsequent production process.In this paper,the working principle of the weighing sensor was introduced, the selection principle of the weighing sensor was discussed, and the precautions during installing the weighing sensor were put forward.

Weighing sensor; Paint manufacturer; Design

2019-12-31

黃睿（1982-），男，工程師，遼寧沈陽(yáng)人，2010年畢業(yè)于沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，研究方向：儀表自動(dòng)化設(shè)計(jì)。

李雪（1983-），女，滿(mǎn)族，工程師，遼寧沈陽(yáng)人，2010年畢業(yè)于沈陽(yáng)化工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)，研究方向：化工工藝管道設(shè)計(jì)。

TH715.1

A

1004-0935（2020）07-0903-03