Montáž snímačů zatížení

Montáž snímačů zatížení Thomas.hesse@hbm.com www.hbm.com

Zadávací podmínky 29.06.09, Slide 2

Požadavky zadání - Požadavky na přesnost - Obchodní / technologické vážení - Technologický proces Dávkování / absolutní měření - Konstrukční provedení (plošinová váha, vážení zásobníku) - Silový bočník - Okolní podmínky (ATEX, kyseliny, zatížení větrem apod.) - Možnosti nastavení a přenastavení 29.06.09, Slide 3

Mechanické aspekty - Zavedení a rozložení zatížení, těžiště - Potřebný počet snímačů - Dorazy a ochrana proti nadzdvižení - Uspořádání zásobníku / silové bočníky 29.06.09, Slide 4

Zavedení síly 29.06.09, Slide 5

Zatížení F WÄGEZELLE / LOAD CELL Type C2AC3 1 t = 2mV/V HOTTINGER BALDWIN MESSTECHNIK 29.06.09, Slide 6

Zatížení F ~ Poškození snímače ~ Chyba měření WÄGEZELLE / LOAD CELL WÄGEZELLE / LOAD CELL Type C2AC3 Type C2AC3 1 t 1= t2mv/v = 2mV/V HOTTINGER BALDWIN MESSTECHNIK HOTTINGER BALDWIN MESSTECHNIK 29.06.09, Slide 7

Zatížení F ~ Poškození snímače ~ Chyba měření WÄGEZELLE WÄGEZELLE/ /LOAD LOADCELL CELL Type C2AC3 Type C2AC3 11t = t =2mV/V 2mV/V HOTTINGER HOTTINGERBALDWIN BALDWINMESSTECHNIK MESSTECHNIK 29.06.09, Slide 8

Kvalita montáže 29.06.09, Slide 9

Experiment 10kg 29.06.09, Slide 10

Co z toho plyne? 5 => 0.38% nižší hodnota! Fměř. = Freál. cos α Fměř. α F reál. WÄGEZELLE / LOAD CELL Type C2AC3 1 t = 2mV/V HOTTINGER BALDWIN MESSTECHNIK 29.06.09, Slide 11

Zatížení F Mk ~ Poškození snímače ~ Chyba měření WÄGEZELLE / LOAD CELL Type C2AC3 1 t = 2mV/V HOTTINGER BALDWIN MESSTECHNIK 29.06.09, Slide 12

Struktura podkladové plochy! 29.06.09, Slide 13 ~ Poškození snímače ~ Chyba měření WÄGEZELLE / LOAD CELL Type C2AC3 1 t = 2mV/V HOTTINGER BALDWIN MESSTECHNIK

! Struktura podkladové plochy ~ Poškození snímače ~ Chyba měření WÄGEZELLE WÄGEZELLE // LOAD LOAD CELL CELL Type Type C2AC3 C2AC3 11 tt == 2mV/V 2mV/V HOTTINGER HOTTINGER BALDWIN BALDWIN MESSTECHNIK MESSTECHNIK 29.06.09, Slide 14

Montážní příslušenství snímačů hmotnosti 29.06.09, Slide 15

Elastomerové uložení Např.: HLC... / ZEL HBM HLCBC3 LOAD CELL 29.06.09, Slide 16

Elastomerové uložení Např.: HLC... / ZEL HBM HLCBC3 LOAD CELL 29.06.09, Slide 17

Elastomerové uložení Např.: HLC... / ZEL HBM HLCBC3 LOAD CELL 29.06.09, Slide 18

Elastomerové uložení Např.: HLC... / ZEL HBM HLCBC3 LOAD CELL 29.06.09, Slide 19

Elastomerové uložení Např.: HLC... / ZEL HBM HLCBC3 LOAD CELL 29.06.09, Slide 20

Elastomerové uložení Např.: HLC... / ZEL HBM HLCBC3 LOAD CELL 29.06.09, Slide 21

Snímač HBM Z7 s elastomerovým uložením 29.06.09, Slide 22

Příklad: Snímač RTN s elatomerem a kloboučkem pro zavedení síly 29.06.09, Slide 23

HBM HLCBC3 LOAD CELL Výkyvné uložení Např.: HLC... / ZFP 29.06.09, Slide 24

h Výkyvný člen a výkyvné uložení Např. Snímač C2A s členem ZPS 29.06.09, Slide 25

Příklad: Snímač RTN s výkyvným členem ZPL Samostředící uložení 29.06.09, Slide 26

29.06.09, Slide 27

Příklad: Snímač C16 s uložením (horní/spodní) Středící síla Středící síla Samostředící snímač s uložením 29.06.09, Slide 28

h Samostředící snímač s uložením 29.06.09, Slide 29

Středící síla Příklad: Snímač C16 s uložením (horní/spodní) Středící síla Samostředící snímač s uložením 29.06.09, Slide 30

Příklad: Snímače C16 v mostové váze Samostředící snímač s uložením 29.06.09, Slide 31

Příklad: Snímače C16 v mostové váze Samostředící snímač s uložením 29.06.09, Slide 32

29.06.09, Slide 33

Uložení kuželová miska/hrot Např.: Z6... / ZK 29.06.09, Slide 34

Zatěžovací ramena Např.: Z6 s ZRR 29.06.09, Slide 35

Výkyvná oka Např. Snímač RSC (tahové i tlakové zatížení) 29.06.09, Slide 36

Počet a dimenzování snímačů 29.06.09, Slide 37

Výběr vhodného počtu snímačů - Počet snímačů - Měřený rozsah / přesnost - Nominální zatížení, limitní zatížení, destruktivní zatížení - Teplotní a okolní podmínky - Instalační možnosti - Typ zatížení (tah / tlak) - Požadavky na krytí - Přetižitelnost 29.06.09, Slide 38

Parametry snímačů Jmenovité zatížení Jmenovitý rozsah Servisní zatížení Specifikované limity chyb jsou dodrženy Pracovní rozsah Limitní zatížení Destruktivní zatížení Specifikované limity chyb mohou být překročeny Maximální rozsah Specifikované limity chyb nejsou dodrženy ale nehrozí poškození snímače 29.06.09, Slide 39 Destruktivní rozsah Permanentní poškození snímače

Základní pravidlo Snímač lze používat pouze v jeho jmenovitém rozsahu!!!! 29.06.09, Slide 40

Parametry snímače Jmenovité zatížení Emax Limitní zatížení v % of Emax Destr. zatížení v % of Emax Max. povolené dynamické zatížení v % of Emax 29.06.09, Slide 41 Příklad: 20 t 150 % = 30 t 350 % = 70 t 70 % = 14 t

Parametry snímače Jmenovitý rozsah snímače uvedeného v katalogovém listu udává nominální váživost pouze jednoho snímače!!! Při použití více snímačů v jedné váze je maximální váživost váhy součtem jmenovitých rozsahů jednotlivých snímačů!!! Příklad: 3 snímače 1t = celková váživost 3t Citlivost 1 snímače 1t = 2mV/V Celkem 3t =2mV/V 29.06.09, Slide 42

Jmenovitý rozsah jednotlivých snímačů se odvozuje: Max. váživost (Net) + Tára = max. váha (Gross) Max. váha / 3* = jmenovitý rozsah snímače (* i v případě použití 4 snímačů staticky neurčité uložení) Net = max. váha materiálu Tára = hmotnost prázného zásobníku a příslušenství zatěžující snímače (mrtvá váha) Příklad: Zásobník - 3 nebo 4 nohy 29.06.09, Slide 43

Příklad pro stanovení jmen. rozsahu snímače: Tára: Max. Net: Max. Gross: 12t 45t 57t St ati Zásobník uložený na 3 bodech: 57t : 3 = 19t ck yu rč it é! Jmenovitý rozsah snímače: 20t 29.06.09, Slide 44

Příklad pro stanovení jmen. rozsahu snímače: Tára: Max. Net: Max. Gross: 12t 45t 57t St at ick yn eu rč it Zásobník uložený na 4 bodech: 57t: 3 =19t (extrémní případ 60t : 2!) Nominální váživost 1 snímače : 29.06.09, Slide 45 20t é! 30t (!)

Extrémní případ: Celkové zatížení distibuováno pouze na 2 snímače Zatížený snímač Nezatížený snímač Těžiště Vyskytuje se pouze u extrémně tuhých konstrukcí 29.06.09, Slide 46

Pevné a kyvné podpěry jako cenově dostupná náhrada snímačů 29.06.09, Slide 47

Těžiště Použití Pevných podpěr 29.06.09, Slide 48

Příklad: Pevná podpěra 29.06.09, Slide 49 Kyvná podpěra

Příklad: Jednoduchá ochrana 29.06.09, Slide 50

Např. Snímač C16 Svislý zásobník: 2 podpěry + 1 snímač s příčnou kompenzací 29.06.09, Slide 51

Posun těžiště S1 S1 S2 S2 Vodorovný zásobník 2 podpěry + 1 snímač 29.06.09, Slide 52

Rozložení zatížení: 1 snímač + 2 podpěry Doporučení (není nutno dodržet) 1/2b Pozor! (Tára+NET) / 3 =Nominální váživost snímače Těžiště 29.06.09, Slide 53 b 1/3l l Pevná nebo kyvná podpěra Snímač

Snímače v každém opěrném bodu 29.06.09, Slide 54

Podmínka "Snímač v každém opěrném bodu" když: - se mění poloha těžiště ve vodorovné rovině - jsou požadavky na přesnost vysoké 29.06.09, Slide 55

Poloha těžiště měnící se ve vodorovné rovině Materiál 1 Těžiště 1 S1 Materiál 2 Nakloněné dno zásobníku 29.06.09, Slide 56 S2 Těžiště 2

Experiment Nakloněné dno zásobníku 29.06.09, Slide 57

Poloha těžiště měnící se ve vodorovné rovině Snímače pod každým opěrným bodem 29.06.09, Slide 58

Ochrana símače proti přetížení 29.06.09, Slide 59

V dynamických plnících, vážicích procesech i některých průmyslových procesech se mohou vyskytovat maxima výrazně převyšující očekávané statické hodnoty zatížení Nutno zohlednit při volbě rozsahu snímačů i při návrhu mechanické konstrukce! 29.06.09, Slide 60

Ber v úvahu přídavné zatížení! Nominální zatížení kg Čas t Dynamická zátěž Max. brutto: 3 Snímače zatížení 29.06.09, Slide 61

Experiment dynamické děje při vážení 29.06.09, Slide 62

Co z toho plyne? Díky posunům polohy těžiště může většina zátěže občas působit jen na jeden snímač 29.06.09, Slide 63

Impulzní zátěž Fi>>Fdovolená! s = zdvih WÄGEZELLE / LOAD CELL Type C2AC3 1 t = 2mV/V HOTTINGER BALDWIN MESSTECHNIK Nevratná změna měrného tělesa snímače 29.06.09, Slide 64

Experiment Impulzní síla 29.06.09, Slide 65

Co z toho plyne? Impulz síly při kladení závaží může být podstatně vyšší, než statická gravitační síla daná hmotností 2m g h F= s F = Impulzní síla m = hmotnost g = gravitační zrychlení h = výška pádu s = brzdná dráha (deformace snímače) 29.06.09, Slide 66

Silně přetížený snímač 29.06.09, Slide 67

Ochrana proti přetížení Předimenzování - Výběr vyššího rozsahu snímače (... zhoršení rozlišení) Mechanická ochrana - Mechanické omezení zdvihu - Tlumení impulzů síly např. elastomery nebo pružinami 29.06.09, Slide 68

Ochrana omezením zdvihu F mechanický doraz Dorazový šroub s jemným závitem snímač HBM Z6 Návrh ochrany Nominální zdvih Mech. doraz 29.06.09, Slide 69

Ochrana proti přetížení F Návrh ochrany snímače C2 předepnutá pružina Mechanický doraz Snímač C2 29.06.09, Slide 70

Ochrana proti přetížení Zajištění vážicího systému při dopravě Pokud možno, nahraď snímače během transportu mechanickými náhradami, nebo zajisti váženou část např. šrouby paralelně ke snímači (mech. bočník) 29.06.09, Slide 71

Vymezení zdvihu kontejneru (váhy) 29.06.09, Slide 72

Dorazy Vodorovný pohyb, který je umožněn vestavnými pomůckami (nebo pohybem samotných snímačů) je vymezen. např.: Úhlové dorazy Gumové nárazníky 29.06.09, Slide 73

Vodorovné vymezovací prvky Vodorovný vymezovací prvek brání v jednom směru horizotálnímu pohybu vážené sestavy. Samozřejmě nesmí omezovat pohyb vážené sestavy ve svislém směru (tvořit silový bočník) Důležité (povinné) obzvláště pro kontejnery s mícháním umístěné na kyvných nástavcích apod. 29.06.09, Slide 74

Vodorovné vymezovací prvky : lano tyč plochá tyč závitová tyč táhlo opatřené oky s naklápěcím čepem 29.06.09, Slide 75

vysokozdviž. vozík Ochrana proti zdvižení nutná! 29.06.09, Slide 76

vítr Ochrana proti zdvižení nutná! 29.06.09, Slide 77

Ochrana proti zdvižení 29.06.09, Slide 78

Příklady konstrukce systému vážení zásobníků 29.06.09, Slide 79

Vysoké válcové silo 29.06.09, Slide 80

snímače C16 Zásobník na čtyřech snímačích (1) 29.06.09, Slide 81

zásobník na čtyřech snímačích (2) 29.06.09, Slide 82

snímač U2A se svislým táhlem tyč se závity užita jako ochrana proti pádu Zavěšený zásobník (2 nebo 3 snímače) 29.06.09, Slide 83

snímač U2A / RSC s doporučenými oky tyč se závity užita jako ochrana proti pádu vymezovací tyč Zásobní zavěšený na jednom snímači 29.06.09, Slide 84

Snímače zatížení / poznámky k montáži Zásobní zavěšený na dvou snímačích s ochranou proti pádu a vymezovací tyčí 29.06.09, Slide 85

Snímače s pomůckami (schematicky) Těsnění Zásobník s patkami na snímačích 29.06.09, Slide 86

Vestavné bloky (moduly) 29.06.09, Slide 87

S vestavný modul S vestavný modul Užití vestavných modulů 29.06.09, Slide 88

Z6 C2A C16 C16 snímače zatížení HBM s vestavnými moduly (výběr) 29.06.09, Slide 89 C16

snímače zatížení HBM s vestavnými moduly (výběr) 29.06.09, Slide 90

Výhody vestavných modulů Prefabrikované jednoduchá instalace Obsahují perfektně přizpůsobené vestavné prvky např. vymezovací táhla, dorazy, ochranu prti zdvižení, zemnicí kabely, atd. (Pozor: ne všechny moduly obsahují všechny jmenované prvky) Bezúdržbové Některé obsahují ochranu proti přetížení 29.06.09, Slide 91

Ochrana proti zdvižení vymezovací táhlo horní a spodní nástavec ochrana pro transport snímač HBM C16 s kompletním vestavným modulem a ochranou proti zdvižení 29.06.09, Slide 92

vastavný modul HBM se snímači RTN 29.06.09, Slide 93

HLC/MLB...vestavný blok pro kontejnery (220kg 4.4t) Z6B/ML...vestavný blok pro kontejnery (50 500kg) 29.06.09, Slide 94

200t C16 vestavný modul C16/MSL60T 29.06.09, Slide 95

Z6 - Vestavný modul 29.06.09, Slide 96

Příklad montáže bloků s vymezovacími táhly 3x1200 blok s táhlem 29.06.09, Slide 97

Příklad montáže bloků s vymezovacími táhly 4x90 0! Jeden snímač bez táhla! blok s táhlem 29.06.09, Slide 98

Příklad montáže bloků s vymezovacími táhly 2a a blok s táhlem 29.06.09, Slide 99

Příklad montáže bloků s vymezovacími táhly jeden blok bez táhla! blok s táhlem 29.06.09, Slide 100

Vestavný blok s C2A s vymezovacím táhlem, ochranou proti zdvižení, zemnicím kabelem, samostředicím výkyvným nástavcem 29.06.09, Slide 101

Vestavný modul s C2A (Schering Berlin) 29.06.09, Slide 102

vestavný blok se snímačem Z6 s vymezovací tyčí, s ochranou proti přetížení, výkyvným nástavcem 29.06.09, Slide 103

Poznámky k minimalizaci chyb a k ochraně vážicího systému 29.06.09, Slide 104

Teplotní zatížení Tepelné záření (jednostranně) F Teplotní gradient ( např. změna o 30K v několika minutách) WÄGEZELLE / LOAD CELL Type C2AC3 1 t = 2mV/V HOTTINGER BALDWIN MESSTECHNIK 29.06.09, Slide 105

! 29.06.09, Slide 106 Mechanické "zkraty" (bočníky) ~ Chyba!

silový bočník 29.06.09, Slide 107

Mechanický kompenzátor (vlnovec) Dlouhá vodorovná trubka Elastická spojka 29.06.09, Slide 108

Kompenzace a vyrovnání tlaků - problém s tlakovanými nádržemi Pexterní Přetlak: např. v chemických procesech Pinterní 29.06.09, Slide 109 Podtlak: např. při odpouštění materiálu ze zásobníku

Způsobí: každý svislý kus trubky (vedení) vytváří sílu F=p A (A=plocha průřezu trubkou). každý vodorovný kus trubky (vedení) vytváří krut okolo těžiště nádoby Možnosti kompenzace Měřit vnější i vnitřní tlak a kompenzovat vliv rozdílu na údaj váhy * Přivedením známého přírůstku tlaku je možno zjistit vliv tlaku na údaj váhy * Drechsel / Vetter "Wäge-, Abfüll- u. Verpackungsprozesse" P. 277 ff 29.06.09, Slide 110

Fv Kompenzátory Av Ah M Fh Těžiště Pinterní 29.06.09, Slide 111 Pexternní

Příklad: Tabulka chyb údaje váhy v závislosti na tlaku Zdroj: Drechsel, Vetter "Wäge-, Abfüll- und Verpackungsprozesse" 29.06.09, Slide 112

Systémy umístěné venku vlivy větru, sněhu, vody 29.06.09, Slide 113

F Měřicí chyba způsobená falešnou zátěží - Zatížení větrem Ochrana proti zvižení nutná! 29.06.09, Slide 114

d Přídavné zatížení Odlehčení Fw h b=h/2 A FzA B a FzB a bývá menší než d 29.06.09, Slide 115

a FA3 a = 0.75d Fw1 Fw2 FA1 a2 FA2 FA1 FA4 Fw1 FA2 FW1: a1 = 0.707d FW2: a2 = d Fw 2 Výpočet odlehčení 29.06.09, Slide 116 FA3 a1

msupp. m =m+m supp. Zohlednění přídavné zátěže: sněhem ledem nahromaděnou vodou 29.06.09, Slide 117

1 - Konstrukční opatření 2 - Elektronické Elektronika akceptuje jen změny větší, než stanovený limit, menší změny resetuje kg ČAS 29.06.09, Slide 118

Ekonomická řešení ve vážicí tecnologii: varianty a omezení 29.06.09, Slide 119

Snímač prodloužení Ber v úvahu (!): Teplotní vlivy Rozlišení Poloha těžiště Instalace Kalibrace Připojení Výměna Stěny, nebo podpěry zásobníku jako měrný element (většinou tepelně neupravená ocel, různá a neznámá síla stěny, atd.) 29.06.09, Slide 120

Příklad: snímač HBM SLB 700 může snímat deformaci podpěr v závislosti na váze náplně zásobníku 29.06.09, Slide 121

HBM Příklad: tenzometrický plný most HBM SG VY11 může snímat deformaci podpěr (pláště) v závislosti na váze náplně zásobníku 29.06.09, Slide 122

Snímač zatížení, nebo snímač přetvoření? Snímače zatížení Snímače přetvoření -vysoké rozlišení -jednoduchá náhrada -interní kompenzace vedlejších vlivů -Standardní výstupní signál -Přesnost je závislá na vlastnostech konstrukce, na které měříme -Při výměně nutno překalibrovat -Malý odstup signálu od rušivých signálů - Ekonomicky přístupnější?? Souhr: Snímače přetvoření by měly být užity jen v systémech, kde není z nějakého důvodu možno užít snímače zatížení (např. kde není možné nádobu zdvihnout atd.) 29.06.09, Slide 123

Im Tiefen See 45 D-64293 Darmstadt, Germany www.hbm.com hbm academy Tel. +49 6151 / 803 179 Díky za pozornost 29.06.09, Slide 124 Thomas.hesse@hbm.com