Cella di carico di tipo colonna CZL110

Introduzione al prodotto

Colonna celle di carico sono componenti sensibili alla forza basati sul principio degli estensimetri. Generano deformazione attraverso la flessione di un corpo elastico cilindrico sottoposto a forza, che viene poi convertita in un segnale elettrico dall'estensimetro. Presentano elevata rigidità, forte capacità anti-interferenza, ecc., e sono ampiamente utilizzati in scenari di pesatura con carichi medi e pesanti. I seguenti dettagli sono presentati dalle dimensioni principali per soddisfare le esigenze di prodotto selezione, valutazione tecnica e redazione di soluzioni:

1. Caratteristiche e funzioni del prodotto

Caratteristiche fondamentali

• Progetto strutturale: Elastomero cilindrico (diametro 10 - 100 mm opzionale), design ad alta rigidità (alta frequenza naturale), elevata capacità di resistenza ai carichi fuori centro/forze laterali (in genere in grado di sopportare forze laterali del ±5% - ±10% del carico nominale), buona uniformità della forza.
• Performance di precisione: Elevata classe di precisione (comunemente C3, C6, alcuni modelli di fascia alta raggiungono C1), errore di non linearità ≤ ±0,01%FS, errore di ripetibilità ≤ ±0,005%FS, bassa deriva dello zero (≤ ±0,002%FS/℃).
• Materiali e Protezione: Il materiale elastomero può essere selezionato in acciaio legato (modello economico, resistenza allo snervamento ≥800MPa) o acciaio inossidabile (304/316L, resistente alla corrosione), con grado di protezione IP67/IP68 opzionale, adatto ad ambienti umidi, polverosi e leggermente corrosivi. • Compatibilità di installazione: entrambe le estremità con filetti (M12 - M60) o collegamenti a flangia, spazio di installazione compatto, adatto a scenari con forze verticali/assiali, più sensori possono essere collegati in parallelo per formare una bilancia (supporta da 4 a 8 sensori che lavorano in sincrono).

Funzione principale

• Misurazione della Forza/Peso: Supporta la pesatura statica/dinamica (tempo di risposta dinamico ≤ 5 ms), con un'ampia portata (da 1t a 500t, alcuni modelli personalizzati possono raggiungere 1000t).
• Uscita segnale: Fornisce segnali analogici (4 - 20 mA, 0 - 10 V) o segnali digitali (RS485/Modbus, HART), compatibili con strumenti di pesatura principali, PLC e sistemi DCS.
• Caratteristiche aggiuntive: Alcuni modelli integrano compensazione della temperatura (intervallo di compensazione da -20°C a 80°C), protezione contro i sovraccarichi (150% - 200% del carico nominale), certificazione antideflagrante (Ex ia IIC T6) e progettazione con protezione contro i fulmini.
• Affidabilità a lungo termine: Elevata durata alla fatica (≥ 10⁶ cicli di carico), buona stabilità allo zero e deriva annuale ≤ ±0,01%FS.

2. Problemi Fondamentali Risolti

• Precisione di misurazione insufficiente: Per risolvere i problemi di scarsa resistenza ai carichi eccentrici e di ampie fluttuazioni dei dati nei sensori tradizionali, si adottano una struttura ad alta rigidità e una tecnologia precisa di incollaggio delle estensimetrie, garantendo un errore di misura in condizioni di carico eccentrico ≤±0,02%FS.

• Scarsa adattabilità a condizioni ambientali difficili: La struttura in acciaio inossidabile abbinata al design di protezione IP68 risolve i problemi di danneggiamento del sensore e deriva del segnale in scenari con umidità, polvere e corrosione acido-base (ad esempio silos chimici e apparecchiature di pesatura esterne).

• Limitazioni di installazione e spazio disponibile: La struttura cilindrica compatta + metodo di connessione flessibile risolvono i problemi di spazio limitato per l'installazione e difficile guida della forza assiale in apparecchiature di grandi dimensioni (ad esempio reattori e gru).

• Stabilità nella misurazione di carichi elevati: Elastomero ad alta rigidità + design con protezione da sovraccarico impediscono la deformazione permanente dei sensori in scenari a carico medio-pesante (ad esempio bilance per camion e pesatura container portuali), garantendo affidabilità di misurazione a lungo termine.

• Problemi di compatibilità del sistema: Sono disponibili diverse modalità di uscita del segnale, risolvendo il problema dell'interfacciamento con diversi sistemi di controllo (ad esempio PLC Siemens e schermo touch Kunlun Tongtai) senza necessità di convertitori di segnale aggiuntivi.

3. esperienza dell'utente

• Comodità di installazione: Interfacce filettate/a flangia standardizzate, complete di chiavi di montaggio e perni di posizionamento, consentono a una singola persona di completare l'installazione; fori di regolazione orizzontale sono predisposti nella parte inferiore per una facile calibrazione della direzione della forza.

• Funzionamento e calibrazione: La taratura dello zero è semplice (azzeramento con un solo pulsante tramite il display), supporta la calibrazione con pesi standard (tempo di calibrazione ≤ 10 minuti) e alcuni modelli digitali possono essere calibrati a distanza tramite software.

• Basso costo di manutenzione: Design strutturale sigillato che elimina la necessità di manutenzioni frequenti; estensimetri sono rivestiti con materiale impermeabile, il che determina un basso tasso di guasto (tasso medio annuo di guasto ≤ 0,5%); le parti soggette a usura (ad esempio i morsetti) possono essere sostituite singolarmente.

• Feedback dati: Risposta rapida del segnale, nessun ritardo nei dati in scenari di pesatura dinamica; i modelli digitali sono dotati di funzioni integrate di diagnostica guasti (ad esempio allarme sovraccarico, segnalazione anomalie di cablaggio) per una risoluzione semplice e rapida dei problemi.

• Esperienza di compatibilità: Compatibile con oltre il 90% degli strumenti di pesatura e sistemi di controllo presenti sul mercato, senza necessità di modificare le interfacce hardware, Plug and Play; supporta la connessione parallela di più sensori con distribuzione automatica del carico.

4. Scenari applicativi tipici

1) Pesatura industriale e metrologia

• Pesatura di Silos/Serbatoi: Monitoraggio del peso di silos per polveri/liquidi nei settori chimico e dei materiali da costruzione, con supporto al controllo del livello e alla gestione delle scorte (di solito con 4 sensori installati simmetricamente).

• Bilancia per camion/bilancia ferroviaria: pesatura di merci su strada e su rotaia, con capacità del singolo sensore da 50 a 200 t, e più sensori collegati in parallelo per formare una piattaforma di pesatura (ad esempio, una bilancia per camion da 100 t utilizza comunemente 4 sensori da 25 t).

• Pesatura reattori: monitoraggio in tempo reale del peso dei reattori nei settori farmaceutico e chimico, coordinato con il sistema di controllo per ottenere un controllo preciso del dosaggio dei materiali (richiesti sensori a prova di esplosione).

2) Integrazione macchinari e apparecchiature

• Protezione da sovraccarico per gru/gru a ponte: monitoraggio della capacità di sollevamento delle gru nei porti e nelle fabbriche, con attivazione di un allarme quando il carico supera il valore nominale (richiesti modelli con resistenza alle vibrazioni e risposta rapida).

• Pressa/macchina prove: misurazione della forza di pressione/trazione nei test meccanici dei materiali, richiede alta precisione (Classe C1) e alta risposta dinamica (≤3 ms).

• Macchine edili: pesatura degli ingredienti negli impianti di miscelazione del calcestruzzo e protezione da sovraccarico per gru a torre, adatti ad ambienti esterni umidi e soggetti a vibrazioni (grado di protezione ≥IP67).

3) Produzione di strumenti di pesatura

• Componenti principali di bilance da banco/bilance a terra: unità sensoriali principali per bilance da banco di piccole e medie dimensioni (1-5 t) e bilance a terra grandi (50-500 t), con richiesta di buona uniformità (errore tra più sensori ≤±0,01% FS).

• Strumenti di pesatura personalizzati: ad esempio bilance elettroniche a prova di esplosione e scale industriali resistenti alla corrosione, realizzate con materiali in acciaio inossidabile e sensori certificati a prova di esplosione, per soddisfare le esigenze di settori specializzati.

4) Altri scenari speciali

• Industria alimentare/farmaceutica: sensori in acciaio inossidabile igienico (materiale 316L, superficie lucidata), utilizzati per la pesatura delle materie prime e la misurazione dei prodotti finiti, conformi agli standard GMP.

• Industria mineraria/metallurgica: modelli personalizzati per ambienti ad alta temperatura (≤120℃), utilizzati per la pesatura di tramogge per minerali e il monitoraggio del peso dei forni metallurgici (richiedono funzione di compensazione termica ad alta temperatura).

5. Istruzioni per l'uso (Guida pratica)

1) Processo di installazione

• Preparazione: pulire la superficie di installazione (assicurarsi che sia piana, priva di oli, con errore di planarità ≤0,1 mm/m) e verificare l'aspetto del sensore (nessuna deformazione, terminali di collegamento integri).

• Posizionamento e Fissaggio: Installare il sensore verticalmente nel punto di applicazione del carico in modo che il carico venga trasmesso assialmente (evitare forze laterali); utilizzare una chiave dinamometrica per serrare secondo la coppia specificata (si raccomandano 20-50 N·m per sensori in acciaio legato, 15-30 N·m per quelli in acciaio inossidabile).

• Specifiche del Cablaggio: Per segnali analogici (rosso - alimentazione +, nero - alimentazione -, verde - segnale +, bianco - segnale -), collegare i segnali digitali secondo il protocollo Modbus; mantenere i cavi lontani da linee ad alta tensione (≥10 cm) per evitare interferenze elettromagnetiche.

• Trattamento di Protezione: Per installazioni esterne, aggiungere una protezione contro la pioggia e sigillare il collegamento dei cavi con connettori stagni; applicare un rivestimento anticorrosivo sulla superficie del sensore in ambienti corrosivi.

2) Calibrazione e messa a punto

• Zero Calibration: Accendere l'alimentazione e preriscaldare per 30 minuti, premere il pulsante "zero" sul misuratore per assicurarsi che l'uscita a zero sia entro ±0,001%FS.

• Calibrazione del carico: posizionare pesi standard (consigliati al 50% e al 100% del carico nominale), registrare il valore visualizzato sul misuratore e correggere l'errore tramite il misuratore o il software (l'errore deve essere ≤ all'errore ammissibile corrispondente alla classe di accuratezza).

• Taratura dinamica: in uno scenario di pesatura dinamica, verificare il tempo di risposta del sensore, regolare i parametri di filtraggio del misuratore (solitamente la frequenza di filtraggio è 5-10 Hz) per evitare fluttuazioni dei dati.

3) Manutenzione ordinaria

• Ispezione Periodica: Pulire mensilmente la superficie del sensore, verificare che il cablaggio non sia allentato; calibrare il punto zero una volta ogni tre mesi ed eseguire una calibrazione completa una volta all'anno.

• Gestione dei guasti: se si verifica una deriva dei dati, controllare la tensione di alimentazione (deve essere stabile a 12-24 V in corrente continua); se non c'è uscita del segnale, verificare se il cablaggio è corretto o se il sensore è sovraccarico e danneggiato.

6. Metodo di selezione (abbinamento preciso ai requisiti)

1) Determinazione dei parametri principali

• Selezione della portata: selezionare un modello con una portata pari a 1,2 - 1,5 volte il carico massimo effettivo (ad esempio, per un carico massimo di 50 t, può essere selezionato un sensore da 60 - 75 t), lasciando un margine per sovraccarichi.

• Classe di precisione: per metrologia industriale, scegliere la classe C3 (errore ≤ ±0,02% FS); per prove in laboratorio, scegliere la classe C1 (errore ≤ ±0,01% FS); per monitoraggio generico, scegliere la classe C6 (errore ≤ ±0,03% FS).

• Tipo di segnale: i segnali analogici (4 - 20 mA) sono adatti per strumenti tradizionali, mentre i segnali digitali (RS485) sono adatti per sistemi di controllo intelligenti e supportano il monitoraggio remoto.

2) Selezione in base all'adattabilità ambientale

• Temperatura: Per scenari normali (-20°C - 60°C), selezionare un modello standard; per scenari ad alta temperatura (60°C - 120°C), selezionare un modello compensato per alte temperature; per scenari a bassa temperatura (-40°C - -20°C), selezionare un modello resistente al freddo.

• Mezzo: Per ambienti asciutti, selezionare acciaio legato; per ambienti umidi/corrosivi, selezionare acciaio inossidabile 304/316L; per ambienti fortemente corrosivi (ad es. soluzioni acido-base), selezionare Hastelloy.

• Classe di protezione: per ambienti esterni/umidi, ≥IP67; per ambienti sott'acqua o con alta presenza di polvere, ≥IP68.

3) Installazione e Compatibilità del Sistema

• Metodo di installazione: per spazi limitati, selezionare il collegamento filettato; per carichi pesanti, selezionare il collegamento a flangia; se esiste il rischio di carico eccentrico, selezionare un modello con design anti-carico eccentrico (errore di carico eccentrico ≤ ±0,01%FS).

• Compatibilità: Verificare che il segnale di uscita del sensore corrisponda agli strumenti/PLC esistenti; se è necessario collegare più sensori in parallelo, selezionare un modello digitale che supporti l'impostazione dell'indirizzo.

4) Conferma dei requisiti aggiuntivi

• Requisiti di certificazione: per scenari a prova di esplosione, è richiesta la certificazione Ex ia IIC T6; per l'industria alimentare, è richiesta la certificazione FDA/GMP; per scenari metrologici, è richiesto il CMC (Certificato di approvazione del tipo di strumento metrologico).

• Funzioni speciali: per la pesatura dinamica, selezionare un modello con tempo di risposta ≤5 ms; per il monitoraggio remoto, selezionare un modello intelligente con trasmissione wireless (LoRa/NB-IoT).

Sintesi

Le celle di carico a colonna hanno "elevata rigidità, anti-interferenza e ampio campo di misura" come vantaggi principali, risolvendo principalmente problemi quali la pesatura precisa, l'adattamento a ambienti difficili e la compatibilità del sistema in scenari con carichi medi e pesanti. L'esperienza utente si concentra su installazione semplice, manutenzione agevole e dati stabili. Nella scelta, è necessario chiarire innanzitutto i tre requisiti fondamentali di portata, precisione e ambiente, per poi prendere decisioni basate sul metodo di installazione e sulla compatibilità con il sistema; durante l'utilizzo, è essenziale seguire rigorosamente i principi dell'installazione con forza assiale e della calibrazione periodica per garantire affidabilità a lungo termine. Adatto per settori quali la metrologia industriale, l'integrazione meccanica, la produzione di strumenti di pesatura, rappresenta il tipo di sensore preferito per applicazioni di pesatura con carichi medi e pesanti.

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