失重秤是在静态秤计量基础上发展起来的以微处理机为核心的自动化控制装置，广泛用于冶金、建材、化工等行业的典型生产工艺的配料，例如粉料、颗粒料、片料、球料等的计量配送。它分为两种工作方式，一种是批次配料，特点是间隙式喂料，误差控制在 0． 1% 左右; 另一种是用于流量控制的连续式配料，误差一般控制在 0． 2% ～ 0． 5% 之间，可以控制一定的物料流速向下游装置添加规定质量的物料，用于连续生产过程。笔者以连续喂料方式的德国申克失重称为例，着重介绍失重秤的结构原理、日常维护和故障检修。

 

1 失重秤结构、失重秤工作原理和控制流程

1． 1 失重秤结构

失重秤一般由载荷传感器、机架、搅拌装置( 电机) 、计量仓、螺旋下料器( 电机) 、支架锁紧装置 、软连接、称重控制器等部分组成。如图( 1) 所示:

 

载荷传感器是失重秤的核心部件，多采用坚固的高分辨电阻应变片传感器，其构造为一标准电桥形式，其中一个桥臂使用应变电阻片粘贴于钢性材料上，当受力时，加入标准桥压后，电桥输出电压随桥臂电阻变化成正比。该失重秤采用两只传感器，将载荷转变为电压信号传输给控制系统。

1． 1． 1 机 架

机架是其它组件与装置的支撑体架，称重传感器安装在上面。

1． 1． 2 搅拌装置( 电机)

主要用于对流动性差的物料进行辅助卸料，一般由简易的带螺旋叶片或钉齿的破拱臂机驱动电机组成，通过破拱臂的旋转，避免物料的架桥或粘结现象。

1． 1． 3 计量仓

计量仓是称重物料的承载体，材料选取要根据物料的特性而定，其容积按照在最大输料流量工艺下 3 min 的喂料量选定。

1． 1． 4 螺旋下料器( 电机)

螺旋给料机比其它的封闭式出料装置更为优越，它既能均匀地输送物料，也可以防止粉状物料的飞扬与喷射，采用变频技术改变电机的转速对下料速度进行连续调节。

1． 1． 5 称重控制器

计量控制装置由智能型称量仪表和自动控制系统组成，用于对各种参数的设定、报警信息的查看以及失重称的控制和核定等。

1． 1． 6 软连接

失重秤的进、出料口一般应采用气密封软连接，以保证储料罐和后接设备的连接不妨碍称重。

1． 2 失重秤工作原理和过程

失重秤通过安装在托架底部的两只应变电阻式称重传感器来测量单位时间内计量仓物料质量的损失，将实际下料流量与设定流量进行比较，用变频器控制螺旋出料电机的转速，使下料流量与设定值相符。失重秤工作分 2 个阶段:

a) 加料阶段: 当计量仓物料质量低于控制器设定的下限时，控制器发出指令，打开储料罐下端的控制阀，物料进入计量仓。此时无法通过传感器测得流率，控制器工作在容积状态，即开环控制状态，保持变频调速电机速度和填充前一致，由于填充过程很短，对控制精度影响很小;

b) 称重阶段: 当填充到仓重上限时，控制器输出信号关闭控制阀，计量仓停止加料，进入称重控制状态，即闭环控制状态，单位时间传感器检测的仓重减小量即为物料流率，通过与流率设定值比较对电机进行变频速度控制，此阶段控制精度较高，当仓重低于下限值，重复上述过程。 2 失重秤的日常维护( 以申克称为例)

失重秤是自动化计量精确程度较高的配料设备，从原理上不受秤体与给料机构的机械变化影响，兼有静态秤和动态秤的特点。因此，在连续生产运行一段时间( 3 个月) 后，有必要进行一系列精细化维护和保养。

2． 1 静态维护

首先检查与失重秤相连接的软连接，如有破损、老化等现象更换之。根据秤体标牌的最大量程，准备相 应 砝 码，能 够 标 定 最 大 量 程 的 25% 、50% 、75% 、100% 。

2． 1． 1 去皮重校准

2． 1． 3 最大量程调整

逐一加砝码至满量程，观察控制器校秤画面的显示是否和秤体所加砝码质量一致，然后在校秤画面点击校满秤，误差要求小于 0． 1% 。

2． 2 动态维护

2． 2． 1 用砝码调整失重秤 4 个角用 25 kg 的砝码分别放在失重秤 4 个角上，检查误差是否在允许范围内，若不在允差范围 0． 1%内，还需调整两个称重传感器与秤体的紧固螺栓，使误差满足要求。

 

3 故障检修

3． 1 发现程序控制面板显示的实际粉体质量有漂移，范围为正负 3 g，失重称在运行时，通过记录仪查看历史记录，发现下料流量有时波动大

a) 检查失重称外围是否有干扰( 如线缆是否拴牢、顶盖是否有异物、门窗是否打开) ;

b) 清理计量仓内粉体，重新去皮、静态标定;

c) 对失重称动态标定，发现误差率超过 1% ;

d) 更换称重传感器，载荷传感器属于精密器件，载荷超出其最大值，极易永久性损坏，应在秤体周围悬挂“禁止攀爬”警示牌，放置隔离栏。经过以上步骤故障仍未消除，则应考虑在失重称较长时间不用时，建议应用 4 只锁紧装置与计量仓托架连接，使称重传感器悬空，不受力。

3． 2 失重计量仓出料量少，提高单管螺旋输送机流量仍无效，且现象日趋严重

a) 检查自检系统控制器有无故障代码;

b) 多次打开失重计量仓人孔门进行观察、捅料，发现仓壁光滑、内部无杂物、粉体不潮湿、流动性良好，遂排除粉体堵料等原因;

c) 失重秤系统内部存有正压，经检查确认出料口上部软连接有正压现象，打开出料口管道观察孔，窜出大量粉体。

分析原因，下段连接设备有热气上串，使软连接潮湿，造成粉体堆积。所以在失重称下段设备清洗时，应该用塑料袋把失重称出料口密封住，防止失重称粉状物料受潮结块。

3． 3 螺旋下料电机在失重称连续下料过程中，变频器频率由 10 Hz 变化到 35 Hz，电机速度不稳定

a) 检查计量仓内粉状物料是否结块;

b) 检查螺旋下料器有无物料卡住;

c) 对失重称静态标定、动态标定;

d) 检查 2 只称重传感器，并测量其桥臂电阻与实际值是否相符，数值相差不大;

e) 怀疑称重传感器由于腐蚀而引起非线性故障，更换新的称重传感器，故障依旧;

f) 更换变频器，连续 3 天运行正常，第 4 天后故障依旧;

g) 在检查接地系统时，发现控制柜与失重称连接的传感器屏蔽线在电缆槽内移动时，电机速度有时很稳定，更换屏蔽线故障彻底解决。

分析其原因，由于失重称传感器屏蔽线屏蔽层损坏，受到交流供电电源电压波动和变频器输出谐波电流的干扰，导致传感器的电压传输信号受到干扰。另外，传感器屏蔽线电缆线在电缆槽内布放时，应与交流电缆线分开放置或单独穿管布放。

 

4 结 语

由于失重秤是带计量的配料设备，配料精度要求高，自动控制系统较为复杂，故障现象多种多样，所以要准确地排查故障部位并非易事。笔者认为只有平时多注重设备的维护保养，在实践中勤于思考，遇到问题时客观分析、综合判断，才能不断地积累工作经验，才能在故障排查中做到有的放矢，缩短排除故障的时间。

作者简介:

高永斌( 1969—) ，男，江苏仪征人，技师，主要从事电气设备的维修改造工作。

 

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