拌合站配料称计量系统分析

1、系统组成

1.1 结构

一般计量系统由机械秤架、称重传感器、变频器、主控台、计算机。

1.2 称重传感器原理

图一 传感器原理

由图一可见,称重传感器实际上是一个由惠斯顿直流电桥构成,四个桥臂由R1、R2、R3、R4组成。BD端称之为传感器的桥压端,传感器的桥压一般在Ui=UBD =10V左右,由控制板电源提供直流电源;AC端称之为传感器的输出端,传感器收到压力输出一个模拟型号(一般输出电压为UO=VAC=0~20mV)传输到计算机的A/D板,A/D板将模拟信号转换为数字信号,并在计算机上显示压力值。正常情况下,传感器的输入电阻为400Ω±10Ω,输出电阻为350Ω±3Ω。一般传感器有5根线,其中1 根为屏蔽线。红、蓝2 根为电源激励线,连接传感器输入 端;绿、黄2 根为信号线 ,连接传感器输出端(但各厂可能用不同颜色标记)。

直流电桥的电压输出:

根据分压原理,从D-A-C半桥来看,从D经A到C的电压降为Ui,通过R1、R2的电流I1=Ui/(R1+R2) (1)

R2上的电压降为I1R2,代入(1)得

UAC=Ui*R2/(R1+R2) (2)

同样,D-B-C半桥的电压降也是Ui,R3上的电压降为:

UBC=Ui*R3/(R3+R4) (3)

则输出电压UO是UBC与UAC之间的差,即

R1R3-R2R4

UO=UBC-UAC=Ui (4)

(R1+R2)(R3+R4)

由(4)可知,当桥臂电阻满足如下条件时,即

R1R3=R2R4(5)

电桥的输出电压UO=0,电桥处于平衡状态。

为了保证测量的准确性,在实测之前应使电桥平衡(置零),这样输出电压只与应变计感受应变所引起的电阻变化有关。

按上述力学模型解释:

当F=0时,R1R3=R2R4;U0=0;

当F>0时,R1、R3增加,R2、R4减小,U0>0。

若欲得到与上述电信号相反的结果时,只需将A与C(或B与D)之间的电源正、负极互换即可。当桥臂电阻的阻值发生变化时,电桥的输出电压也随着发生变化,当R

1.3 信号输出和显示原理

图三 原理框图

当物体放在秤上时,压力施给传感器,该传感器发生形变,从而使阻抗发生变化,同时使用激励电压发生变化,输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器。直至显示这种结果。

2、称重传感器常见故障和处理

主控台显示仪表是整个计量系统的“眼睛”,我们可以通过显示仪表上的数据,查看数据的状态来初步判断故障原件。

2.1故障现象一:使用一台配料秤,空秤、满秤时都无法置零,仪表上显示值为正、负禁止(即“OL”或“-OL”)。

故障分析:在这种情况下,一般都是称重传感器故障,可以采用故障逐一排查法,找出故障传感器。

解决方法:可以拿万用表到仪表后面测量传感器输出端VAC(也就是仪表的输入端1-2端)的电压,如果空载时VAC电压超过20mV但小于1V,则可判断是传感器故障。因为目前国内采用的传感器的灵敏度一般都是2mV,若桥压是10V,则VAC最大只能是20mV,所以可以去拆开接线盒,分别测量3只传感器的输出电压,用逐一排除法找出VAC>20mV的,基本就可以判定该传感器损坏。而且有可能是传感器的应变体变形而造成的,用同样型号的规格的传感器替换即可解决问题。

2.2 故障现象二:在校水泥秤的时候,发现空秤可以置零,但在砝码加载到一定的重量时,发现数据飘,跳动,无法稳定,现场标定后仍然没有转好的迹象。

故障分析:这种情况,有可能是电源电压波动或者接地不良,造成有较大电压(大于20V)或电焊时大电流(大于60mA)通过传感器,而造成传感器应变片的绝缘电阻值下降,而显示数据不稳,可采取先检查电源,后检查传感器的方法,解决故障。

解决方法:

(1)检查电源电压时候稳定,是否有电压波动的现象。

(2)检查仪表或者设备的接地是否可靠。

(3)查看传感器电缆端部、接线盒是否受潮,是否增加长接线,如果感觉有受潮,试试用电吹风在接线盒吹热风。

(4)打开接线盒,逐个断开传感器,直到数据稳定,即可找出故障传感器。

2.3 故障现象三:校秤时发现某骨料秤的偏载时偏差较大,三点显示不平衡,重量显示也不呈线形。

故障分析:显示仪表显示是否正常、传感器安装是否正确,是不是有一个限位保护没有撤销掉等原因。

解决方法:首先确保显示仪表和传感器的安装正确,三只传感器的纤维保护全部解除,如果问题还没有解决的话,这时候应该通过测量传感器的输出电压增量的方法来判断。用100KG的砝码分别压在三个传感器的附近,每只传感器的输出电压增加2mV左右,但其中一个传感器基本上没有增量,说明该传感器已经损坏。这种没有增量输出的情况下一定要注意先清理骨料秤,上下的各种软接头不能有任何顶住和接紧的现象。

2.4 故障现象四:水秤和外加剂都不能正常标定。故障表现为水秤控制仪表显示值稳定,加载反应很迟钝;外加剂秤控制仪表显示值稳定,但加载无反应。

故障分析:经初步检查排除传感器和连接线路故障后,初步判定为控制仪表出现故障。而两个电子秤同时出现问题 ,所以初步判定为电源不够稳定所致。

解决方法:。替换稳压电源后,故障现象消失。如果不是电源问题则可以用性能良好的仪表替代问题仪表。观察故障现象是否消失。在更换新的控制仪表后还必须对相关参数进行设置校准 。

3、小结

这些是实践中常见的一些故障,配料秤的故障不仅存在于传感器方面,系统安装环节、适应环境与密封方面都可能存在隐患。所以建议装秤使用时做好秤台下排水工作;如果使用在腐蚀性较强的地方,建议使用不锈钢或喷砂等防腐产品;传感器在安装调试结束后,最好在传感器外部涂上黄油或者凡士林。其实在电子汽车衡中也经常会有类似问题出现,所以电子汽车衡中传感器故障分析方法也和这里基本类似。只是电子汽车衡的精度相对低一点。检查时传感器的相应参数也应根据说明书里参数进行校队。以上是本人在工作中学习和摸索出来的一点经验,和大家共同学习和提高。