1. 前言

在制造帶傳感器的料罐時須注意一些重要的基本規(guī)則。例如，料罐通常需經(jīng)受氣候條件或與生產(chǎn)有關(guān)的影響。在新建露天料倉(貯倉，煤倉)關(guān)系到建筑物的，必須遵守建筑法規(guī)。 對建筑法而言，衡器設(shè)備的事后改造也可看作重要的改變。在這一情況下值得推薦的是向建筑工程師的咨詢, 建筑法規(guī)在安全方面原則上定義了“技術(shù)的狀態(tài)”。 例如對風(fēng)荷是在德國標(biāo)準(zhǔn) DIN 1055 第四部分建筑負荷中假定。

料罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計制造者也應(yīng)同時弄清楚特別的，常常是公司內(nèi)部的規(guī)定，如果裝了危險品，并且預(yù)期用叉車操作, 屋頂上的料罐也應(yīng)常常針對升移加以保護。

2. 重量分布

當(dāng)料罐支承于三個承載點上，每一承載點上設(shè)置一個傳感器時，才能達到確定料罐重量的傳感器規(guī)定 。這一情況被稱為靜態(tài)確定。為此整個負荷應(yīng)盡可能均勻地分配在三個傳感器上，對于立式的或懸掛式的柱形料罐，當(dāng)三個傳感器與料罐垂直軸等距，且在平面上相互成 120° 時滿足均勻條件。對于橫式、臥式的料罐承載點的排列參考圖1.

若在一種設(shè)備中不是所有支承上配制了傳感器，則支承負荷非均勻分布比較適合。 帶傳感器的支承應(yīng)比沒有傳感器的支承多承重，通過這一措施可改善衡器設(shè)備的精度，在設(shè)計設(shè)備和選傳感器時應(yīng)力求盡可能同樣大的負荷作用于傳感器上。

圖 1 臥式料罐的承載點分布 A, B 和 C

若料罐受四點或四點以上支承，則存在一靜態(tài)的自由度富余。 對這一應(yīng)用情況必須所有承載點上都考慮傳感器。對單個傳感器上的負荷均勻分配只能通過安裝加以實現(xiàn)。為達此目的，首先單獨測量傳感器的負荷，若遇到明顯的差別，相應(yīng)的傳感器其高度應(yīng)加以調(diào)整(如通過填塞金屬片)，原則上帶太小的負荷的傳感器應(yīng)對面安裝。

3. 料罐重心

圖 2: 有傾斜流出板的料罐，其重心位置因裝填量的不同而異。

滿載的料罐重心應(yīng)盡量低于料罐的支承點。這一要求在實踐中常常難以實現(xiàn)。

當(dāng)重心位于承載點以下時對機構(gòu)的穩(wěn)定性是有利的。重心點的位置隨充填量高度而變化，重心位置對于所需要的傳感器數(shù)量具有舉足輕重的影響。在對稱充填下傳感器的布局，因重心位置在一垂直線上運動，用一個傳感器制造衡器設(shè)備是可能的。若由于裝填物的變化重心隨中心線側(cè)向運動，則所有支承點均應(yīng)配以傳感器。

圖 2 解釋了在重心(側(cè)向)變化時對所有支承點都用傳感器的必要性。

4. 料罐裝卸等接口

圖 3: 長的水平管連接

圖 4: 彈性管狀連接

圖 5: 弧形管

圖 6: 波紋管補償連接

圖 7: 開放的貨裝短管

料罐常常很需要裝卸其它接口，例如料罐內(nèi)容物的裝入和卸出，料罐的電子，液壓或氣壓等附屬設(shè)備。

料罐裝卸接口可產(chǎn)生附加力的影響，導(dǎo)致對秤的測量精度的誤差。因此接口必須在垂直方向較靈活。圖 3 到 7 展示了幾種合理的接口形式，這些方面應(yīng)在構(gòu)思階段和項目階段加以考慮。 在連接不靈活的剛性管時，合理的是：料罐與一盡可能長的水平管子相連接。水平管在垂直方向上是柔性的，并且長度越長越軟。它產(chǎn)生的作用于傳感器上的應(yīng)力相應(yīng)較小，對測量精度不重要。 (圖 3).

幾節(jié)容易彎曲的連接管可以代替長的水平管子（圖4）用可易變形的彈性材料軟管連接從而避免附加力。在此需檢驗彈性材料對容器充填物質(zhì)及清潔劑的可接受度(如食品、藥品技術(shù))。其他減少附加力的可能性是通過配置弧形管 (圖 5).

在垂直向的管引入情況下，在測量重力方向上要求的情況下或軟管不能應(yīng)用的情況下，可靠的管道連接是通過波紋管補償實現(xiàn) (圖 6). 但在裝配這種補償器時必須保持很小的變形量。如應(yīng)用第二個波紋管，它與*個通過管子聯(lián)接時，可以允許更大的變形量。

提示：一些需要特別清潔的地方（如食品工業(yè)），波紋管是不允許的。

圖 7 中顯示的開口連接開放式貨裝短管說明在減少附加力方面為佳，開放的接頭避免管和料罐之間的接觸，但在封閉系統(tǒng)(如壓力容器)中這一形式不能使用。

提示:必須一直注意，接連管道的材料也進入稱量，直接與料罐連接的進料和出料管道應(yīng)該在稱量過程中重量恒定，這就是說：管道要么是空的，要么總是滿的。 

5. 壓力負荷

在封閉設(shè)備中，系統(tǒng)壓力對稱量結(jié)果有影響，尤其在化工行業(yè)中，反應(yīng)過程需要很高的壓力，相反吸塵設(shè)備對塵粒型的稱量物產(chǎn)生 100 到 300毫巴的負壓。當(dāng)管道在容器中垂直連接時，如圖 5 和 6, 則存在直接進入測量的附加力。其影響相應(yīng)于壓力和管道橫剖面的乘積，測量過程中壓力穩(wěn)定時這一份額可在測量時予以考慮或算出。 水平的連接管是有利的，因而優(yōu)先于垂直管安裝, 這情況下相應(yīng)的附加力通過安裝附件吸收。

6.1 幾種典型的傳感器安裝形式

圖 13: 四個傳感器上的矩形倉

圖 8: 帶有一個傳感器剛性安裝結(jié)構(gòu)的立罐

圖 9: 帶二個固定支承和一個傳感器的立罐

圖 10: 更高的立罐

圖 11: 在基座上的立罐

圖 12: 帶輪緣的立罐的稱重模塊配置

這一節(jié)用圖例展示幾種典型的料罐結(jié)構(gòu)，對涉及到的具體的問題的結(jié)構(gòu)細節(jié)，將在有關(guān)章節(jié)介紹。

6.1 立式裝填料罐

對液體、散裝貨物等勻質(zhì)物體，有二個固定基座和一個傳感器的配置是可行的。條件是容量構(gòu)造對稱，并且裝填物重心線在整個裝填過程中近似地在一條垂直線上。其他情況，尤其在更高的精度時，則必須配備三個或更多的傳感器。

6.1.1 傳感器的剛性安裝

這一在承重體上的簡單地剛性安裝傳感器的結(jié)構(gòu)一般不予推薦，這種結(jié)構(gòu)不能使傳感器避免由于裝載狀況變化, 振動，溫度變化引起的變形而帶來的測量誤差。

6.1.2 安裝有二個支承體和一個傳感器的立罐容器

這一測量系統(tǒng)應(yīng)用一個擺式傳感器和二個固定支承，它們同時也起固定立罐容器的作用，這一低價位的結(jié)構(gòu)使傳感器避免一定的測量誤差。

6.1.3 支撐在三個或四個傳感器上的立罐容器

的裝填狀況大多數(shù)用三個傳感器上作測量元件，然而在直角對稱結(jié)構(gòu)中也可見四點配置，盡管這一布置因其超自由度及價格較貴在原理上不為佳，但另一方面它們很容易被設(shè)計者想到。盡管雙搖柱彈性支承體不需要導(dǎo)桿, 但多數(shù)需要與固定的限止器組合。對特別高的立罐，在上面部分要求安裝附加的導(dǎo)桿，在圖例中園棍桿用較小的預(yù)緊力預(yù)緊。固定的擋桿在這種位置只要很小的不可避免的錯位便會觸及立罐，由此通過接觸摩擦導(dǎo)致附加力。此處一般不推薦使用滾動擋子或繩索導(dǎo)引器。

6.1.4 使用三種不同稱重模塊上的立罐

三個稱重模塊，其導(dǎo)桿外切于結(jié)構(gòu)外緣，使罐不需其他措施，而保持水平穩(wěn)定。同樣也具有防抬升保護可防止立罐傾覆。以此在露天建設(shè)中不需很多結(jié)構(gòu)細節(jié)，這個圖例展示了小、中、大負荷的稱重模塊。 使用標(biāo)準(zhǔn)的稱重模塊可以簡化結(jié)構(gòu)，可極大節(jié)省結(jié)構(gòu)的花費，但必須考慮承載面的平行性、高度對齊等等細節(jié)。

6.1.5 應(yīng)用稱重模塊上的帶輪緣的立罐

實踐中通常發(fā)現(xiàn)圓形立罐的外殼一般達到底部，以保證整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，此時需要特殊的安裝方式正確地安裝傳感器。圖 12 顯示用傳感器來測量的這一結(jié)構(gòu)的原理，這一方案即通過它將重量導(dǎo)入傳感器。當(dāng)然稱重模塊也包含抬升保護（圖 12 中為清晰起見沒畫出來)。即使結(jié)構(gòu)的小的抬升已足以使整個重量導(dǎo)入傳感器。所以在此結(jié)構(gòu)中需要一圓形密封圈來密封，它非常柔軟不足以產(chǎn)生附加力。

6.1.6 安裝有四個傳感器的裝填站的矩形倉

在裝填站，來自傳送機構(gòu)、裝填和下卸設(shè)備的振動，且當(dāng)稱量倉為可動設(shè)備的一部分時，由于加速度的影響，會使矩形倉很不穩(wěn)定，這還不考慮大質(zhì)量的散裝物投落進倉時，通過落在斜的側(cè)面上引起的極大的側(cè)向力。這一情況下，特別需要預(yù)先考慮預(yù)緊力的穩(wěn)定的導(dǎo)桿固定。有時侯在無需稱量時, 秤容器被固定保持，僅在稱量時是自由的。直角對稱的結(jié)構(gòu)極有利于穩(wěn)定，因此也在多數(shù)傳感器安裝中被采納。同時傳感器一般帶有彈性支承體，如擺式傳感器。

6.2 懸掛式稱重罐

圖 14: 懸掛在二個或三個傳感器上的罐

圖 15: 掛在一個傳感器上的稱重罐

懸掛式稱重罐常常以更簡單的柔性的園棍拉式機構(gòu)消除或減少自歸中問題和高度調(diào)節(jié)問題。除了常常要求的墜落保護外，防止擺動和旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)桿是必要的。

6.2.1 掛有二個或三個傳感器的懸掛式稱重罐

總的來說簡單的結(jié)構(gòu)要求更多的切向布置的導(dǎo)桿，在應(yīng)力很小的情況下，可由側(cè)向的下面的管子承擔(dān)。

6.2.2 單個傳感器中心懸掛的結(jié)構(gòu)

在這一結(jié)構(gòu)中必須有防擺動和防旋轉(zhuǎn)的保護。

6.3 臥式儲罐

對于多數(shù)情況下，液體重心位置點的移動與裝載高度呈線性關(guān)系。因此在一個鞍座下面安裝傳感器而在另二個鞍座下面安裝固定基座就可滿足相對簡單的裝載情況的測量。理想化的臥式儲罐將重量平分在一個雙搖柱擺式傳感器和二個固定支座上，正常情況其它的固定是不必要的。對很長的臥式液罐而言，應(yīng)加輔助保護，以防止傳感器被側(cè)向力撞倒，例如用機械阻檔限制罐鞍上的二個端點。

提示：實踐中分布的對稱往往被對液體出口一側(cè)微傾的結(jié)構(gòu)破壞，對精密稱量任務(wù)而言以三個雙搖柱擺式傳感器傳感器布置為，其中水平固定用固定檔板。

圖 16: 帶有 C16 傳感器的臥式儲罐 (草圖)