物料重量测量是工业生产自动化过程的主要测量参数之一，由于要在物料输送的同时进行重量检测，所以往往针对物料不同的输送方式有不同的称重设备。本文介绍了称重仪表的组成、分类及几种重要的称重仪表——电子皮带秤、定量皮带秤、电子料斗秤、电子汽车衡、电子轨道衡的选型要点。
1 概述
衡器是各行各业用于物品称重的设备，按结构原理可分为机械衡器、电子衡器、机电结合衡器3大类，20世纪70～80年代大致是个分水岭，往前是采用机械衡器，往后是电子衡器，过渡阶段则采用过机电结合衡器，现在则几乎全采用电子衡器。电子衡器采用了电信号输出的称重传感器及二次仪表或称量系统，因此将其称为称重仪表或称重系统。
对称重仪表来说，其组成通常包括承载器、称重传感器、二次仪表等几个主要组成部分。承载器通常起力的转换作用，例如汽车衡的台面作为承载器将汽车的重量转换成向台面下方称重点的重力；称重传感器则将所承受的重力转换成电信号输出；二次仪表则将电信号处理后转换成物品重量值显示。当有多台电子衡器需组成一个相关的配料系统或电子衡器需与其他设备构成一个具有多功能的复杂称重装置时，就应该由称重系统来完成这些功能。例如多条皮带秤组成的配比给料系统或带视频监控、道闸、红绿灯、红外线对射、IC卡读卡器、人脸抓拍打印一体机、大屏幕显示、语音装置的汽车衡，就应该由称量系统来完成上述功能。
2 称重仪表分类
称重仪表通常按用途分类，如电子皮带秤、定量皮带秤、电子料斗秤、电子汽车衡、电子轨道衡、电子吊车秤、重量分选秤、价格标签秤、定量包装秤、智能组合秤、定量累加秤、减量秤、液体灌装秤、邮政秤、电子叉车秤、螺旋给料秤、转子给料机秤、连续失重秤等等。
以上称重仪表中，电子皮带秤、定量皮带秤、电子料斗秤、电子汽车衡、电子轨道衡应用相对较多，本文将以这些称重仪表为例介绍选型要点。
3 主要称重仪表及系统选型要点
3.1 电子皮带秤
电子皮带秤是在皮带输送机的合适位置上安装一个秤架（见图4-4-1），实现物料通过皮带输送机时重力对秤架的作用力的测量和皮带速度的测量，然后在二次仪表里得到物料的瞬时流量和累积流量。
3.1.1 基础数据
设计选用电子皮带秤时至少要准备好以下基础数据：
称量物料种类；
最大称量流量（t/h、kg/h）；
图4-4-1 电子皮带秤的秤架
皮带秤预定的用途；
皮带秤要求的准确度；
皮带输送机的状况；
皮带秤的检定和试验条件。
3.1.2 设计选型要点
电子皮带秤的选型较为复杂，当选型有疏漏时，往往会造成电子皮带秤的使用达不到设计要求甚至根本不能使用。
皮带秤预定的用途大体可分为过程监控秤、计量秤和贸易结算秤。过程监控秤主要用于工艺过程参数的监视；计量秤用于企业重要原材料计量或企业内部的经济核算；贸易结算秤用于企业之间往来物料的计量。皮带秤预定的用途不同，从设计选型方面来说存在较大差别，以对承载器的结构为例，过程监控秤结构简单、称量托辊组数少，而计量秤和贸易结算秤结构较为复杂、称量托辊组数多。
电子皮带秤的用途大体上决定了要求的准确度，过程监控秤对计量准确度要求不高，通常为1%～3%；计量秤用于企业重要原材料计量或企业内部的经济核算，对计量准确度要求较高，大体为0.5%～1%；贸易结算秤用于企业之间往来物料的计量，对计量准确度要求最高，应达到0.25%～0.5%。由此可见，皮带秤预定的用途大体也确定了其要求的准确度，但在选型之前，仍需提出确切的准确度要求。
电子皮带秤的称量过程是间接通过皮带的传输实现的，皮带输送机的状况不好，精确的计量就根本谈不上，所以设计前要充分了解皮带输送机的状况。对皮带输送机的状况主要了解以下内容：
皮带输送机的断面形状（水平、倾斜、带凸弧段、带凹弧段、带凸凹弧段等）。
皮带输送机的长度（以前后滚筒的中心距或皮带全长表示，m）。
皮带输送机的倾角（包括可变的最大、最小倾角）。
皮带输送机的张力调节装置形式（安装在尾部滚筒的螺旋式、车式及安装在头部滚筒的垂直式）。
皮带输送机的受料点的个数及变化情况（如有3个受料点，正常工作时1点或2点受料）。
皮带输送机的宽度（mm）。
皮带输送机物料流量变化情况（大、小、基本稳定）。
皮带输送机的托辊类型（如单节平托辊、三节槽形托辊，包括槽形托辊的槽形角度数）。
皮带输送机上是否装有卸料小车、卸料犁。
皮带输送机的皮带状况（新、旧、破损严重、皮带拼接段数多少、皮带接头是机械卡子还是均匀胶结）。
皮带输送机的基础状况（有震动、摇晃或牢固）。
以下皮带输送机的状况是有利于达到较高称量准确度：皮带输送机的断面形状为水平或固定倾角、皮带输送机的长度适中、皮带输送机无倾角或倾角较小、皮带输送机在头部滚筒安装了垂直式张力调节装置、皮带输送机一点受料、皮带输送机物料流量基本稳定、皮带输送机的托辊类型为单节平托辊或35°以下3节槽形托辊、皮带输送机上没有安装卸料小车或卸料犁、皮带输送机的皮带状况较好且皮带接头是均匀胶结、皮带输送机的基础牢固。
皮带秤的检定和试验条件是保证电子皮带秤正常使用的关键，检定和试验内容应事先确定，以便为检定和试验工作的开展配备必要的设施。常用的检定和试验方式有挂码试验、滚链试验、循环链码试验、物料试验。
可根据电子皮带秤对准确度的要求及现场条件，参照表4-2确定检定和试验方式。
但不论是挂码试验、滚链试验还是循环链码试验，目前都还需要物料试验配合，所以设计时需要对物料试验的一些设施，如检定门、集料管、试验料斗、试验料斗秤进行设计。设计时应考虑物料是在进电子皮带秤以前称重（即事前秤重），还是在出电子皮带秤以后称重（即事后称重）。事前称重时，要考虑称过的物料怎样加到皮带上；事后称重时，要考虑物料如何收集，称过的物料又返回到什么地方。这些问题在设计时应确定下来，并配备相应的设施，否则会给物料试验带来很大的困难。
3.2 定量皮带秤
定量皮带秤是电子皮带秤的一种特殊应用方式，它除了要像电子皮带秤那样完成物料量的称重任务外，还要实现物料量的定量或配比的自动控制任务。它通常是一条单独由制造厂家提供的短皮带输送机（见图4-4-2），并配有变频器之类的设备实现物料量的控制。
图4-4-2 定量皮带秤
3.2.1 基础数据
设计选用定量皮带秤时至少要准备好以下基础数据：
物料名称；
物料容重（t/m3）；
物料含水量（%）；
物料最大粒度（mm）；
物料温度（℃）；
驱动机构是左装还是右装；
秤体到电控柜的实际走线距离（m）；
控制系统定量皮带秤的总台数；
流量范围：每小时最大流量、最小流量、正常流量（t/h、kg/h）；
外壳是否需要封闭。
3.2.2 设计选型要点
定量皮带秤通常有3种工作方式：恒速皮带秤、拖料皮带秤、双调速皮带秤。恒速皮带秤指的是给料机调速、皮带机恒速方式的定量皮带秤，适用于流量设定值变化范围小的定量皮带秤；拖料皮带秤指的是无给料机、皮带机调速方式的定量皮带秤，适用于流动性能较好、湿度适中、较适合皮带给料机给料的物料；双调速皮带秤指的是给料机、皮带机均为调速方式的定量皮带秤，适用于配料精确度要求高、流量设定值变化范围大的定量皮带秤。
定量皮带秤的控制器一般分成3种模式：单机控制器、机组控制器、PLC型控制器。单机控制器目前是以单片机技术为基础的，其结构简单、配置灵活，与定量皮带秤一对一使用；机组控制器是以PC总线工控机为基础的，其功能强，操作直观方便，定量皮带秤台数较多时价格较低，由于是多对一使用，在配料可靠性要求高的地方不宜选用；PLC型控制器是以PLC这类在生产的过程中广泛使用控制设备为硬件，通过软件组态实现配料功能，其硬件可靠性高、组态方式灵活，通信方式多样，具有很高的性价比，特别适合于与大型PLC、DCS系统无缝连接，例如它可以采用像Profibus-DP、DeviceNet之类现场总线与上位机连接。
流动性能较好、湿度适中的物料，当采用拖料皮带秤时不设预给料装置；带黏性和含有少量水分的粒状物料可选圆盘给料机、电磁振动给料机；干燥的细粉状物料可选螺旋给料机、密封叶轮给料机、流量控制阀门。
量程的选择切忌过大过小。由于生产过程的物料量往往有增大的趋势，过小的量程对此无能为力；但量程过大，实际配料时为了保持一定的皮带速度，皮带上的料层厚度太薄也不利于保证配料准确度。
在保持恒定料层厚度的条件下，定量皮带秤通常可在10：1的电机变频调速范围内保证配料的准确度。设计选用时，尽量让实际使用配料量在20%~80%量程范围，保证皮带速度还可以再加大20%以上的余量；应该注意的是，还应该使皮带上现有料层厚度还可以加厚20%~30%的余量。这样万不得已时，还可通过加大给料量（如双调速皮带秤方式）或通过抬高给料闸板（如拖料式皮带秤方式）使量程范围扩展。
定量皮带秤使用的皮带应选专用环形皮带，要求无接头、尺寸准确、单位长度重量恒定、皮带两侧边长相等。
皮带有普通平皮带和带裙边皮带（挡边带），安息角很小的物料宜用带裙边皮带，以防止物料撒落，但带裙边皮带刚度大，不利于称重，价格也高，只在必要场合使用。通常可用普通平皮带加物料裙板来解决物料撒落的问题。
物料温度超过80℃（但不超过200℃）时，应选用耐热皮带。物料对皮带磨损量很大时应选用耐磨皮带。
通常用户根据最大配料物料体积（m3/h）或流量（t/h、kg/h）来确定定量皮带秤的皮带速度和皮带宽度，根据用户的条件如果有宽窄两种规格可选时，通常应选较宽的规格，与选较窄规格相比，宽皮带运行时速度较低，有利于提高配料准确度。
对于干燥的（水分含量<0.5%）的粉状物料，应选用外壳全密封的结构形式；对于下料过程中可能产生少量灰尘的细粒状物料，可以采用局部带负压抽风口的落料口外罩。
3.3 电子料斗秤
电子料斗秤是测量料斗（包括储槽等各种容器）内的物料（固体、液体）重量的一种仪表（见图4-4-3）。
图4-4-3 电子料斗秤
3.3.1 基础数据
设计选用电子料斗秤时至少要准备好以下基础数据：
称量物料种类；
最大称量重量（t、kg）；
料斗皮重（t、kg）；
料斗形状（正方形、长方形、圆形）及高度；
要求的称量准确度（%）；
称重过程中承受的冲击力大小。
3.3.2 设计选型要点
电子料斗秤通常由3~4个称重传感器支承，圆形料斗可选3个称重传感器支承，方形料斗可选4个称重传感器支承，长方形料斗可选3个或4个称重传感器支承。
最大量程应按最大称量重量的1.2~1.5倍选取。
多个称重传感器的量程之和应为最大称量重量加料斗皮重之和的1.5~2倍，如称重过程中承受的冲击力过大，称重传感器的量程还应再加大。
称重传感器的结构形式可选压式、拉式或悬臂梁式。
为了尽量减少旋转力矩、横向冲击力之类干扰因素对称量的影响, 使称重传感器能精确地承受料斗及物料的垂直重力, 称量料斗应该装有水平限位装置。
3.4 电子汽车衡
电子汽车衡是设置在地面上的大磅秤，用来称量卡车的载货重量，通常也称为地磅，是冶金、矿山、化工、粮食、物流、煤炭等大宗物料计量行业厂矿等用于大宗货物计量和政府进行公路治超的主要称重设备（见图4-4-4）。
3.4.1 基础数据
设计选用电子汽车衡时至少要准备好以下基础数据：
称量货物种类（固体、液体）及名称；
称量车辆种类；
每种车型的尺寸、前后轴距离、轴宽、最大载重量及车辆的最大轴载；
称重频次（次/天）；
使用场合环境条件（如有无腐蚀性，有无防爆要求）；
是否有远程管理、无人操作的要求。
图4-4-4 电子汽车衡
3.4.2 设计选型要点
最大秤量的选择应大于所称货物重量及车自身重量之和，秤台允许的最大总负荷应小于汽车衡所有称重传感器最大秤量之和。
集中载荷承受能力（双联轴载）代表汽车衡局部表面所能承受的集中载荷量，旨在表示能承受由一双联轴组所施加载荷的能力。
汽车衡台面长度应超过称量最长卡车的长度2~3m，台面宽度通常为3~3.4m，目前的趋势是更多客户选择宽台面的汽车衡。
汽车衡台面有钢结构和混凝土结构两种，选择时可参考表2。
称重频次过高的汽车衡，例如超过250次/天的汽车衡，应适当加强秤台强度。
汽车衡基础首先推荐无基坑形式，它要求承载器两端为直引道，坡度不宜太大，建议采用2m的平直段再加8m的斜坡，禁止车辆拐弯上秤；因地理条件受限制难以采用无基坑式时，也可以考虑选用浅基坑式。
用户汽车衡的使用场合有防爆要求，请选用防爆汽车衡。
无人值守汽车衡可由卡车司机自己处理称重交易，其硬件系统可昼夜不停地处理重复性的交易，从而减少操作人员成本且便于集中管理。无人值守汽车衡需配备以下设备及功能：IC卡/无线射频卡装置（可迅速识别司机/汽车信息）；道闸及信号灯；红外线对射；显示并提示司机输入数据；键盘或触摸屏方便数据输入；票据打印机。可选功能包括：无线网络；语音对讲功能（标准或IP电话）；远程监控摄像系统。
3.5 电子轨道衡
轨道衡是一种安装在铁路线路上，通过对铁路货车的计重称量，实现对煤炭、矿石及化工原料等大宗货物贸易结算的计量衡器（见图4-4-5）。轨道衡按计量方式主要分为自动轨道衡（常简称“动态轨道衡”）和数字指示轨道衡（常简称“静态轨道衡”）。动态轨道衡用于称量行驶中的货车重量，可实现不停车不摘钩称重；静态轨道衡用于称量静止状态下的货车重量，称量时车辆必须按序平稳地停在台面上。
动态轨道衡一般按照在线形式可分为断轨与不断轨；按照台面组合形式可分为单台面、双台面、三台面；按计量方式可分为轴计量、转向架计量和整车计量。
3.5.1 基础数据
设计选用电子轨道衡时至少要准备好以下基础数据：
称量货物种类（有无液体货物）；
年运输量（万吨/a）；
要求通过电子轨道衡的速度（km/h）；
称量方式（动态、静态）；
检测准确度要求（如0.2级、0.5级）；
轨距；
称量车辆种类；
每种车型的尺寸、轴数、轴距、转向架中心距；
使用场合环境条件（如有无腐蚀性，有无防爆要求）。
3.5.2 设计选型要点
根据铁道部发布的铁运〔1995〕107号《铁路专用线专用铁路管理办法（试行）》的要求，凡是“年运量超过30万吨的专用线，企业应根据货物品类需要设置轨道衡”。
动态电子轨道衡的计量方法有轴计量、转向架计量和整车计量等多种形式。从称量精度来看, 整车计量方法最好, 转向架计量方法次之，轴计量方式最差, 因为转向架计量和轴计量都是采用分解计量方法, 只有在称量过程中货车质量分配于各车轮的比例关系固定不变时,才能保证称量结果的正确性。
单台面只适用于车型统一的厂矿专用线上；双台面用来称量一辆四轴车的前、后两个转向架；三台面是为满足长短相差较大的各种车辆而设计的，以便称量较长车辆，增加适用范围。
传统动态轨道衡由轨道衡称重台面和整体道床组成，为了能准确测量车辆的重量，轨道衡称重台面上的钢轨必须与前后线路上的钢轨相互独立，这样一来在轨道衡的轨道上就出现4个断点，所以列车通过时必须限速。不断轨动态轨道衡采用了移动垂直力综合检测等新方法，检测准确度大大提高，基本可以达到传统断轨动态轨道衡的准确度。
联系客服
