Stĺpový snímač sily CZL110

Úvod do produktu

Kolónka vahových bunkách sú sily citlivé komponenty založené na princípe tenzometra. Vyvolávajú deformáciu valcového pružného telesa pôsobením sily, ktorá je následne prevodená tenzometrom na elektrický signál. Vyznačujú sa vysokou tuhosťou, silnou odolnosťou proti rušeniu atď. a sú široko využívané v aplikáciách merania stredných a veľkých zaťažení. Nasledujúce podrobnosti sú uvedené z hľadiska kľúčových parametrov, aby vyhovovali požiadavkám produkt výberu, technického hodnotenia a tvorby riešení:

1. Vlastnosti a funkcie produktu

Hlavné funkcie

• Štrukturálny dizajn: Valcový elastomér (priemer 10 – 100 mm voliteľný), konštrukcia s vysokou tuhosťou (vysoká vlastná frekvencia), silná odolnosť proti zaťaženiu mimo stredu/bočným silám (zvyčajne odolá bočným silám ±5 % – ±10 % menovitého zaťaženia), dobrá rovnomernosť zaťaženia.
• Presný výkon: Vysoká trieda presnosti (bežne C3, C6, niektoré vysokej triedy dosahujú C1), chyba nelinearity ≤ ±0,01 %FS, chyba opakovateľnosti ≤ ±0,005 %FS, malý drift nuly (≤ ±0,002 %FS/℃).
• Materiály a ochrana: Elastomérový materiál možno vybrať z ocele (ekonomický model, medza klzu ≥800 MPa) alebo nerezovej ocele (304/316L, odolnej voči korózii), ochranná trieda IP67/IP68 na výber, vhodné pre vlhké, prašné a mierne agresívne prostredia. • Inštalačná kompatibilita: Oba konce s závitmi (M12 – M60) alebo prírubové pripojenie, kompaktné inštalačné rozmery, vhodné pre vertikálne/axiálne zaťaženie, viacero snímačov možno pripojiť paralelne a vytvoriť váhu (podporuje súčasné fungovanie 4 – 8 snímačov).

Hlavná funkcia

• Meranie sily/hmotnosti: Podporuje statické/dynamické váženie (dynamická doba odozvy ≤ 5 ms), s širokým rozsahom (1 t – 500 t, niektoré vyrábané na mieru dosahujú až 1000 t).
• Výstup signálu: Poskytuje analógové signály (4 - 20 mA, 0 - 10 V) alebo digitálne signály (RS485/Modbus, HART), kompatibilné s bežnými vážiacimi prístrojmi, PLC a systémami DCS.
• Ďalšie funkcie: Niektoré modely integrujú kompenzáciu teploty (-20 °C až 80 °C), ochranu proti preťaženiu (150 % – 200 % menovitej záťaže), certifikáciu na výbušnosť (Ex ia IIC T6) a ochranu pred bleskom.
• Dlhodobá spoľahlivosť: Dlhá únavová životnosť (≥ 10⁶ cyklov zaťaženia), dobrá stabilita nulového bodu a ročný drift ≤ ±0,01 % FS.

2. Základné vyriešené problémy

• Nedostatočná presnosť merania: Na riešenie problémov s nedostatočnou odolnosťou voči mimostrednému zaťaženiu a veľkými výkyvmi údajov pri tradičných senzoroch sa používa štruktúra s vysokou tuhosťou a presná technológia lepenia tenzometrov, čo zabezpečuje chybu merania pri mimostrednom zaťažení ≤±0,02 % FS.

• Nedostatočná prispôsobivosť náročným prostrediam: Materiál z nehrdúcej ocele + dizajn s ochranou IP68 rieši problémy poškodenia snímača a driftu signálu v prostrediach s vlhkosťou, prachom a kyselínami alebo zásadami (napr. chemické nádrže a vonkajšie vážiace zariadenia).

• Obmedzenia pri inštalácii a priestore: Kompaktná valcová štruktúra + flexibilná pripojovacia metóda riešia problémy obmedzeného inštalačného priestoru a ťažkého vedenia axiálnej sily u veľkých zariadení (napr. reakčné nádoby a žeriavy).

• Stabilita pri meraní zaťaženia: Vysokopevný elastomer + dizajn s ochranou proti preťaženiu zabraňujú trvalému deformovaniu snímačov v stredných a ťažkých zaťaženiach (napr. nákladné autá a portové kontajnery), čo zabezpečuje dlhodobú spoľahlivosť merania.

• Problémy so systémovou kompatibilitou: K dispozícii je viacero režimov výstupu signálu, čo rieši problém pripájania k rôznym systémom riadenia (napr. Siemens PLC a dotykové panely Kunlun Tongtai) bez potreby dodatočných prevodníkov signálu.

3. Používateľské zážitky

• Pohodlie inštalácie: Štandardizované závitové/prírubové rozhrania, spolu s kompletnými inštalatérskymi kľúčmi a centrovacími kolíkmi, umožňujú montáž jednou osobou; na spodnej strane sú vyhradené otvory pre vodorovné nastavenie, čo umožňuje jednoduchú kalibráciu smeru sily.

• Prevádzka a kalibrácia: Nulová kalibrácia je jednoduchá (nulovanie jedným tlačidlom cez meradlo), podporuje kalibráciu pomocou štandardných závaží (proces kalibrácie ≤ 10 minút) a niektoré digitálne modely možno kalibrovať na diaľku prostredníctvom softvéru.

• Nízke náklady na údržbu: Tesnený konštrukčný dizajn eliminuje potrebu častých údržieb; tenziometrické snímače sú potiahnuté vlhkuodolným materiálom, čo vedie k nízkej poruchovosti (priemerná ročná miera porúch ≤ 0,5 %); náchylné časti (napr. svorkovnice) možno vymeniť individuálne.

• Spätná väzba údajov: Rýchla odozva signálu, žiadne oneskorenie dát v dynamických podmienkach váženia; digitálne modely sú vybavené integrovanými funkciami diagnostiky porúch (napr. alarm pri preťažení, upozornenie na chybné zapojenie), čo umožňuje jednoduchú a rýchlu odstránenie závad.

• Kompatibilita a skúsenosti: Kompatibilný s viac ako 90 % vážiacich prístrojov a riadiacich systémov na trhu, nie je potrebné upravovať hardvérové rozhrania, plug and play; podporuje paralelné pripojenie viacerých snímačov s automatickým rozdelením zaťaženia.

4. Typické aplikačné scenáre

1) Priemyselné váženie a metrológia

• Váženie zásobníkov/nádrží: Sledovanie hmotnosti zásobníkov s práškami/tekutinami v chemickom priemysle a priemysle stavebných materiálov, podpora regulácie hladiny a správy zásob (zvyčajne so 4 snímačmi namontovanými symetricky).

• Autovaza/Železničná váha: Váženie nákladu na cestných a železničných vozidlách, s nosnosťou jedného snímača 50–200 t, pričom viacero snímačov je pripojených paralelne a tvorí vážiace pole (napr. 100-tonová autovaza bežne využíva 4 snímače po 25 t).

• Váženie reaktorov: Sledovanie hmotnosti reaktorov v farmaceutickom a chemickom priemysle v reálnom čase, spolupráca so systémom riadenia na dosiahnutie presného dávkovania látok (vyžadujú sa nevýbušné snímače).

2) Integrácia strojov a zariadení

• Ochrana proti preťaženiu pri mostných alebo prevádzkových žeriavoch: Kontrola zdvíhacej kapacity žeriavov v prístavoch a továrňach, aktivuje poplach, keď záťaž presiahne menovitú hodnotu (požadované modely s odolnosťou voči vibráciám a rýchlym odozvou).

• Lisy/Skúšobné stroje: Meranie tlakových a ťažných síl pri skúšaní mechanických vlastností materiálov, vyžadujúce vysokú presnosť (trieda C1) a vysokú dynamickú odozvu (≤3 ms).

• Stavebné stroje: Váženie zložiek v betónových závodoch a ochrana pred preťažením u žeriavov, vhodné pre vonkajšie vlhké a vibračné prostredia (stupeň ochrany ≥IP67).

3) Výroba vážiacich prístrojov

• Základné komponenty stolných a podlahových váh: Základné snímacie jednotky malých a stredných stolných váh (1-5 t) a veľkých podlahových váh (50-500 t), vyžadujúce dobrú konzistenciu (chyba viacerých snímačov ≤±0,01 %FS).

• Prispôsobené vážiace zariadenia: Napríklad výbušno-bezpečné elektronické váhy a koróziou odolné priemyselné váhy s použitím materiálov z nehrdzavejúcej ocele a výbuchove bezpečných snímačov s certifikáciou pre špeciálne priemyselné odvetvia.

4) Iné špeciálne scenáre

• Potravinársky/farmaceutický priemysel: Hygienické snímače z nerezovej ocele (materiál 316L, povrchová leštenie), používané na váženie surovín a dávkovanie hotových výrobkov, v súlade so štandardmi GMP.

• Banícky/metalurgický priemysel: Prispôsobené modely pre vysokoteplotné prostredia (≤120 °C), používané na váženie rudových zásobníkov a monitorovanie hmotnosti metalurgických pecí (vyžadujú funkciu kompenzácie vysokých teplôt).

5. Pokyny na použitie (Praktický sprievodca)

1) Inštalačný proces

• Príprava: Vyčistite montážný povrch (uistite sa, že je rovný, bez oleja, s chybou rovinnosti ≤0,1 mm/m) a skontrolujte vonkajší stav snímača (bez deformácie, nepoškodené svorky).

• Umiestnenie a upevnenie: Snímač nainštalujte zvisle do miesta pôsobenia sily, aby sa zaistilo axiálne prenos zaťaženia (vyhnite sa bočným silám); na utiahnutie použite momentový kľúč podľa špecifikovaného momentu (odporúča sa 20–50 N·m pre snímače z ocele zliatiny, 15–30 N·m pre nerezovú oceľ).

• Špecifikácie vedenia: Pre analógové signály (červená – napájanie +, čierna – napájanie –, zelená – signál +, biela – signál –), pripojte digitálne signály podľa protokolu Modbus; vedenie udržiavajte mimo vysokonapäťových vedení (≥10 cm) za účelom predchádzania elektromagnetickému rušeniu.

• Ochranné opatrenia: Pri inštalácii na vonkajšie prostredie pridajte ochranu pred dažďom a zapojenie utesnite pomocou vodotesného konektora; v koróznom prostredí aplikujte na povrch snímača protikorózny náter.

2) Kalibrácia a ladenie

• Kalibrácia nuly: Zapnite napájanie a nechajte prístroj otepľovať sa 30 minút, potom stlačte tlačidlo „nula“ na meracom prístroji, aby ste zabezpečili, že výstup nuly je v rozmedzí ±0,001 %FS.

• Kalibrácia zaťaženia: Umiestnite štandardné závažia (odporúča sa 50 % a 100 % menovitého zaťaženia), zaznamenajte zobrazenú hodnotu na meradle a opravte chybu prostredníctvom meradla alebo softvéru (chyba musí byť ≤ prípustnej chybe zodpovedajúcej triede presnosti).

• Dynamické ladenie: Pri dynamickom vážení otestujte dobu odozvy snímača, upravte filtrové parametre meradla (zvyčajne je filtrovacia frekvencia 5–10 Hz) za účelom vyhnutia sa kolísaniu údajov.

3) Bežná údržba

• Pravidelná kontrola: Mesiacne čistite povrch snímača, skontrolujte, či nie sú káble uvoľnené; raz za kvartál kalibrujte nulový bod a raz ročne vykonajte kompletnú kalibráciu.

• Riešenie porúch: Ak dôjde k driftu údajov, skontrolujte napätie napájania (malо by byť stabilné v rozsahu 12–24 V DC); ak nie je žiadny výstup signálu, skontrolujte správnosť zapojenia alebo či nie je snímač preťažený alebo poškodený.

6. Spôsob výberu (presné prispôsobenie požiadavkám)

1) Určenie kľúčových parametrov

• Výber rozsahu: Vyberte model s rozsahom 1,2 – 1,5-násobku skutočnej maximálnej záťaže (napr. pri maximálnej záťaži 50 t možno vybrať snímač 60 – 75 t), pričom nechajte rezervu na preťaženie.

• Trieda presnosti: Pre priemyselné merania vyberte triedu C3 (chyba ≤ ±0,02 % FS); pre laboratórne testovanie triedu C1 (chyba ≤ ±0,01 % FS); pre bežné monitorovanie triedu C6 (chyba ≤ ±0,03 % FS).

• Typ signálu: Analógové signály (4 – 20 mA) sú vhodné pre tradičné prístroje, zatiaľ čo digitálne signály (RS485) sú vhodné pre inteligentné riadiace systémy a podporujú diaľkové monitorovanie.

2) Výber na základe prispôsobenia prostrediu

• Teplota: Pre bežné podmienky (-20 °C – 60 °C) vyberte štandardný model; pre vysokoteplotné podmienky (60 °C – 120 °C) vyberte model s kompenzáciou vysokých teplôt; pre nízkoteplotné podmienky (-40 °C – -20 °C) vyberte nízkoteplotne odolný model.

• Prostredie: Pre suché prostredia vyberte oceľové zliatiny; pre vlhké/korózne prostredia vyberte nehrdzavejúcu oceľ 304/316L; pre vysoce korózne prostredia (napr. kyslé alebo zásadité roztoky) vyberte materiál Hastelloy.

• Trieda ochrany: Pre vonkajšie alebo vlhké prostredia ≥IP67; pre podvodné alebo prachom znečistené prostredia ≥IP68.

3) Inštalácia a kompatibilita systému

• Spôsob inštalácie: Pri obmedzenom priestore vyberte závitové pripojenie; pri veľkých zaťaženiach vyberte prírubové pripojenie; ak hrozí excentrické zaťaženie, vyberte model s návrhom na odolnosť voči excentrickému zaťaženiu (chyba excentrického zaťaženia ≤ ±0,01 %FS).

• Kompatibilita: Uistite sa, že výstupný signál snímača zodpovedá existujúcim prístrojom/PLC; ak je potrebné pripojiť viacero snímačov paralelne, vyberte digitálny model s podporou nastavenia adresy.

4) Potvrdenie dodatočných požiadaviek

• Požiadavky na certifikáciu: Pre výbušné prostredie je potrebné mať certifikáciu Ex ia IIC T6; pre potravinársky priemysel je potrebné mať certifikáciu FDA/GMP; pre metrológne aplikácie je potrebný CMC (certifikát schválenia typu meradla).

• Špeciálne funkcie: Pre dynamické váženie vyberte model s dobou odozvy ≤5 ms; pre diaľkové monitorovanie vyberte inteligentný model s bezdrôtovým prenosom (LoRa/NB-IoT).

Zhrnutie

Nosníkové snímače sily majú ako kľúčové výhody „vysokú tuhosť, odolnosť voči rušeniu a široký rozsah“, pričom hlavne riešia problémy ako presné váženie, prispôsobenie náročným prostrediam a kompatibilitu systémov v stredných a ťažkých záťažových scenároch. Skúsenosti používateľov sa zameriavajú na jednoduchú inštaláciu, jednoduchú údržbu a stabilné dáta. Pri výbere je potrebné najprv objasniť tri základné požiadavky: rozsah, presnosť a prostredie, a až potom robiť rozhodnutia na základe spôsobu inštalácie a kompatibility so systémom; počas používania je nevyhnutné prísne dodržiavať princípy axiálneho pôsobenia sily a pravidelné kalibrácie, aby sa zabezpečila dlhodobá spoľahlivosť. Je vhodný pre oblasti priemyslovej metrológie, mechanického integrovania, výroby vážiacich prístrojov a ďalšie, pričom ide o preferovaný typ snímača pre stredné a ťažké záťažové vážiace scenáre.

Zobrazenie podrobností

Parametre