介绍称重传感器的应用场合和常见故障与处理方法,简述称重传感器的安 装、使用与维护保养的措施。
随着计量检测技术的飞速发展,各类大、中 型电子秤也在湖南涟源钢铁集团有限公司以 下简称“涟钢”得到了广泛应用洳30t?150t 的电子汽车衡、40t?300t动、静态电子轨道衡, 5t以上的地中衡、地上衡、轨道秤,冷轧、一炼 轧、210厂及各类型的大、中包秤,薄板专用秤 等。电子衡器是一种作用力一电变换原理将非 电量的重力转变为电量的称重设备。而能实现这 一目的的关键装置就是称重传感器即被称为一 次仪表元件,它处于称重台面的着力支点上, 它必须具有良好的刚度、强度、抗疲劳等机械性 能,并承载着台面所受负载的合力。目前涟钢选 用的较大的各类大、中型电子衡器的称重传感器 包括国内外的普遍采用电阻应变剪切梁式传 感器,其称重载荷可由几吨至上百吨,工作原理 阐述如下:
传感器由两部分组成:一为弹性敏感元件, 其作用是将待测量转变为弹性体的应变值。二为 电阻应变片,它作为一种传感器元件负责将弹性 体的应变值同步转化为电阻的变化值,传感器通 过上述变化后,必须将其转化成电流或电压值后 才能进行测量和显示,工业上通常采用惠斯顿电 桥对转换量进行测量。目前电阻应变片式称重传 感器共有四种形式,即胶质密封式、橡胶密封式、 硅胶密封式及焊接密封式。所以,从电气方面看, 它将受的力转换成电信号,并通过放大和A/D转 换将信号送至主机,它是力—电转换的关键部件。 它的性能好坏,直接影响大、中型电子衡器计量 准确度和稳定性。
笔者通过总结几年的实践经验和认真分析, 在涟钢应用大、中型电子衡器进行称量时,由于 称重传感器出现技术故障而引起误差的现象大体 有以下几种。
1.由于称重不当使传感器受损。
当被称重物体重量大大超过称量传感器所能 承受的最大载荷时,会使弹性敏感元件产生不可逆转的塑性形变,而使传感器零点突然变大。引 发的原因一是被称车辆威物件严重超载。二 是称重过程中产生碰撞。如涟钢某些二级单位用 吊车称量坯件、型材、钢包、铁水等物体时,常 因操作不当使物件对电子衡器的称重平台造成巨 大撞击,此时物件自身重量加上因重力下坠而产 生的动能使物体在接触称重平台时产生的撞击大 大超过传感器的额定载荷,导致传感器局部应力 超出强度极限而受损。解决的方法:一是必须严 禁超负荷称量;二是为称重平台安装减震或防撞 击保护装置;三是增加称重传感器的额定载荷。 例如涟钢100t微机动态衡,以前在使用时有出现 丢车,测量不准,多数是由于称重传感器发生的 故障引起的。通过微机观察传感器的动、静态波 形,逐步认定为传感器的故障后,对现场的传感 器逐一进行测试,检测传感器的桥路输出电压, 以德国HBM传感器为例,其输出电压为0.7mV? 0.9mV之间为正常,各传感器输出稍有差别可能因 传感器本身或车速过快、载荷异变、台面不平、 弯道太大和受力不均和偏载严重所致,引起传感 器损坏。故障严重的传感器其阻值也偏离正常值 正常值为349ft?3500 ,确认是传感器的故障 后,可通过更换传感器或调整其机械台面,使动 态衡器恢复正常工作。
2.由于选用传感器密封方式不当,是传感器 受损。
在涟钢的一些特殊生产过程中,传感器经常 在恶劣环境下使用,如果使用了密封性能较差的 传感器,由于工业粉尘、各类腐蚀性介质等因素 的影响,极易使电阻应变片的阻值发生改变,使 称量结果产生误差,此时可用数字万用表对传感 器的输入、输出阻抗进行测量,当测量值与产品 提供的技术参数或合格证书所标示值的误差较大 时,即可认定该传感器已损坏,此时应更换密封 性能优良的传感器如选用硅胶密封方式甚至焊 接密封方式的称重传感器。
3.由于受潮使称量产生偏差。
在使用电子汽车衡、电子轨道衡进行称量时, 由于安装条件所限,称重传感器经常会因受潮或 导线被水侵泡产生称量偏差。当传感器受潮后, 显示仪表经常出现无法自动回零、数字来回变动 等现象。用手动进行复零后,仍会出现数字跳动 现象,在空秤状态下跳动的数字在某区间范围内 无规律波动。当用万用表对其输入、输出阻抗进 行测量时,测量值却并不超差,此时可按下述方 法进行判断处理:
1.拆下称重传感器,将其逐一单独进入测量 电路,空秤状态下,未受潮的传感器会立即自动 回零且显示值稳定。而受潮后的称重传感器可能 出现数字跳动,无法回零等现象。手动回零后, 上述现象又会重复出现。
2.如上述方法仍无法判断时,可采用标准计 量法进行分辨,方法是标准砝码或标准比对物对 传感器逐一进行载荷标定。未受潮的传感器所显 示的测量值即为逐渐加载标准砝码值,而受潮后 的传感器显示的测量值会与标准砝码或比对物值 产生较大的偏差汽车衡或轨道衡出现显示偏差 一般各。故在易受潮的场所除选用合适的密封 方式外,在安装之前先用黄油涂抹整个传感器, 当所有传感器安装完毕,有必要对传感器与安装 基座接触处、接线口、接线盒缝等易受潮处涂抹 黄油进行彻底密封。
4.其他因素的影响。
由于客观环境的制约,许多电子衡特别是 大、中型电子轨道衡的电源线、信号线、屏蔽 线、接地线等通过穿线管与传感器及显示器进行 连接,有时穿线管必须埋在地下,而雨水的作用 易使导线短路、断路及接地现象。各线路间的绝 缘性能降低,也会对称重测量产生一定的误差。 我们知道称重传感器的输出信号通常为微小电信 号収为毫伏级,抗电磁等干扰性能较差,若出 现屏蔽线接地不良,导线绝缘层老化,破损时极 易对传感器的输出信号产生干扰而出现绝缘不良 现象,信号线出现短路、断路等故障,一经发现 立即解决,在设计安装时,应尽量不穿线管道敷 设地下。平时应保持在用传感器的干燥和清洁, 注意不用水冲洗称重台面,以免祸及称重传感器。 处在易受水冲洗浸湿和易遭高温铁水浇注的场所,还必须对其导线接口处采用蜡密封或专用密封胶 进行防潮处理。如以前我们对6#高炉6台200t铁 水液面计所以称重传感器及其导线口处均采用了 专业密封胶或蜡密封等防潮防水保护措施后,称 重传感器的利用率提高了 50% ,不但一年可节省 维修成本10万元以上,而且还保证了铁水秤量和 铁水液面控制的准确性和稳定性。
(5)维护中的注意事项
1)安装或更换称重传感器时应轻拿轻放,防 止冲击、碰撞、跌落而对称重传感器的内在质量 和计量性能造成损害。
2)安装传感器时,要清理、整洁其底座安装 面,不得有油污、凹凸不平状存在。上、下面应 水平调整,其载荷受力中心线与安装中心线相垂 直一致。尤其是传感器多于3个以上的称重系统, 安装使用时更应注意调整各个传感器的水平一致, 基础标高也要基本相寺。
3)称重传感器的加载受力方向都是确定的,使用时一定要基本确保在此方向上加载,尽量防 止横向力、侧向力,附加弯矩扭矩的产生;秤台 面上禁止长久堆放重物或超载行驶,以避免传感 器产生蠕变。同时,还要经常检查,排除因机械 卡阻等现象,而影响传感器正确的输出响应特 性。
4)不管是使用普通模拟式称重传感器,还 是数字式称重传感器,是常温型称重传感器还是 耐高温型称重传感器,为确保其使用寿命,减少 备件消耗成本,结合冶金企业生产实际,建议编 制完善的“维护保养规程”并形成制度化、规范 化,也是使用好、管理好称重传感器的重要措施 之一。