一、概述
高溫環(huán)境用稱重傳感器的國產(chǎn)化生產(chǎn)是近年才得以發(fā)展起來的。高溫環(huán)境，是指電子衡器設(shè)備所處的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度超出50°C及以上。如冶金企業(yè)的煉鋼鋼水包計(jì)量、鐵水包計(jì)量、鋼水包行車計(jì)量、熱送焦炭計(jì)量、熱送燒結(jié)礦計(jì)量、紅送鋼坯計(jì)量、線材軋制在線計(jì)量等。
原來，國內(nèi)冶金企業(yè)為了解決高溫稱重計(jì)量，從國外引進(jìn)，費(fèi)用昴貴，且配件備件困難。
為了解決高溫稱重計(jì)量，實(shí)現(xiàn)耐高溫稱重傳感器的國產(chǎn)化生產(chǎn)，節(jié)約外匯，降低設(shè)備成本，國內(nèi)傳感器廠家積極開展耐高溫稱重傳感器的研制。我國耐高溫稱重傳感器國產(chǎn)化的大致歷程是：
我國冶金企業(yè)根據(jù)惡劣高溫環(huán)境的需要提出需求→委托國外應(yīng)變計(jì)生產(chǎn)商研制高溫應(yīng)變計(jì)→國內(nèi)傳感器廠利用耐高溫應(yīng)變計(jì)生產(chǎn)制造耐高溫稱重傳感器→配套制造防高溫秤體→配上智能化稱重儀表→形成智能型耐高溫電子稱量裝置。
余姚市通用儀表有限公司是率先實(shí)現(xiàn)高溫稱重傳感器國產(chǎn)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)的廠家之一。耐高溫稱重傳感器采用進(jìn)口KFH系列高溫自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)和耐高溫貼片膠設(shè)計(jì)制造。應(yīng)用耐高溫焊錫和高溫電纜，焊錫的熔點(diǎn)達(dá)305℃，電纜工作溫度250℃～500℃；傳感器的彈性體與外殼全密封，IP67防護(hù)。
為使高溫傳感器國產(chǎn)化的生產(chǎn)與校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化，公司從1998年開始，投入大量人力物力，反復(fù)做材料試驗(yàn)、溫度試驗(yàn)、壓力試驗(yàn)和加工裝配工藝試驗(yàn)，從試驗(yàn)過程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)規(guī)律性，使高溫傳感器生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。穩(wěn)定和完善了TY耐高溫傳感器的制造工藝。
近年來，國家和地方政府對(duì)高溫環(huán)境計(jì)量應(yīng)用技術(shù)十分重視，特殊高溫環(huán)境檢測(cè)用產(chǎn)品被納入“國家高新技術(shù)產(chǎn)品目錄”。 余姚通用儀表公司的“耐高溫電子稱量裝置”被列為寧波市“創(chuàng)新基金”項(xiàng)目，為企業(yè)增加投入，扶持企業(yè)發(fā)展耐高溫產(chǎn)品。
浙江省衡器管理所的工程技術(shù)人員深入到傳感器生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，與余姚市通用儀表有限公司的技術(shù)人員一起反復(fù)試驗(yàn)，反復(fù)論證，共同起草了JJG（浙）68—2003《高溫負(fù)荷傳感器地方計(jì)量檢定規(guī)程》，經(jīng)浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)，于2003年3月在國內(nèi)首次發(fā)布。使高溫傳感器的檢驗(yàn)校準(zhǔn)有了統(tǒng)一規(guī)范。
二、TY耐高溫稱重傳感器的特點(diǎn)
（一）TY耐高溫稱重傳感器，采用進(jìn)口玻璃纖維增強(qiáng)型聚酰亞安基底卡碼溫度自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)設(shè)計(jì)制造，具有如下功能特點(diǎn)：
工作溫度：-196℃—+250℃，補(bǔ)償溫度：+10℃—+250℃。
采用進(jìn)口貼片膠和保護(hù)面膠，工作溫度：-196℃—+250℃。
采用進(jìn)口耐高溫焊錫，熔點(diǎn)溫度：+305℃ —365℃。
采用耐高溫引線與接線端子，耐溫250℃。采用耐高溫電纜和耐高溫接頭。
具有在長(zhǎng)期高溫?zé)岱洹h(huán)境溫度梯變或瞬變等惡劣條件下，能保持稱重或測(cè)力的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
可替代國外進(jìn)口耐高溫傳感器產(chǎn)品，耐高溫達(dá)250°C及以上，適用于如車載鋼水包、連鑄鋼水包、鋼水包行車吊、冶煉配料計(jì)量及其它高溫環(huán)境計(jì)量。
（二）、TY耐高溫稱重傳感器高溫性能指標(biāo)
（三）、TY高溫傳感器生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介
三、采用耐高溫稱重傳感器設(shè)計(jì)制造耐高溫電子秤
（一）耐高溫電子秤稱重原理與工作過程：被稱重高溫包→緩沖裝置→受力導(dǎo)向裝置→稱重箱體耐高溫稱重傳感器→信號(hào)傳輸裝置→智能化稱重控制器→顯示與控制。
（二）HSB型模塊式秤體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
模塊式耐高溫鋼包電子秤，利用導(dǎo)向柱與導(dǎo)套合為一體的優(yōu)點(diǎn)，在箱體上露出承重頭，稱量時(shí)，鋼包包耳座落在承重頭上進(jìn)行計(jì)量。模塊式秤體，由一組長(zhǎng)方體鋼結(jié)構(gòu)件焊接組成，內(nèi)部安裝稱重傳感器，秤體外形尺寸根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。秤體內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向和限位裝置，保證稱重傳感器不受任何側(cè)向力。
秤體結(jié)構(gòu)由全密封箱體、承壓頭、導(dǎo)向套、耐高溫傳感器、通風(fēng)管等幾部分組成。秤體從外表看，是一臺(tái)整體式全封閉鋼結(jié)構(gòu)焊接箱體，稱量時(shí)利用兩只承載頭進(jìn)行計(jì)量，信號(hào)線從秤體內(nèi)部走線，即使有鋼水外溢出也不會(huì)燒損傳感器。
秤體內(nèi)部傳感器的安裝固定采用限位式固定，用戶在維護(hù)更換時(shí)極為方便，整臺(tái)秤體安裝時(shí)只須割去原承重臺(tái)進(jìn)行替換，對(duì)位后與大梁焊接，無須任何螺絲進(jìn)行緊固，安裝方便。秤體與稱量箱如示意圖（圖1）
圖1
設(shè)計(jì)制作特點(diǎn)
1、解決了電子秤工作時(shí)的高溫威脅難題
應(yīng)用了耐高溫稱重重感器和耐高溫電纜，系統(tǒng)在≥250℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。設(shè)計(jì)了全密閉式稱量箱，傳感器安裝在全密閉箱體內(nèi)，耐高溫電纜從箱體內(nèi)引到大梁里面，即使鋼水外溢，也不會(huì)燒壞電纜。
2、傳感器抗沖擊設(shè)計(jì)
根據(jù)不同的應(yīng)用工況，采用不同結(jié)構(gòu)的傳感器：對(duì)連鑄回轉(zhuǎn)臺(tái)采用雙球面擺桿式傳感器，它具有300%的抗沖擊能力；對(duì)于車載鋼包秤，采用強(qiáng)度冗余的平面橋式傳感器，它除了能抗垂直沖擊外，還能抗水平?jīng)_擊力，以抗御鋼包車啟動(dòng)或剎車時(shí)產(chǎn)生的巨大沖擊力。
3、堅(jiān)固的稱量箱設(shè)計(jì)
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況，箱體全部焊接，使其成為一個(gè)剛度很強(qiáng)的構(gòu)件，傳感器由弧面承壓柱導(dǎo)入，這根圓柱又兼作導(dǎo)柱，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，減少了成本。另外，稱量箱側(cè)安裝了可方便開閉的門，以使傳感器的更換非常方便，更換一只傳感器，一個(gè)工人只需1小時(shí)左右即可完成，而不需要?jiǎng)佑脵C(jī)械設(shè)備。
4、接近導(dǎo)向架和最終導(dǎo)向架設(shè)計(jì)，保證鋼包的平穩(wěn)導(dǎo)入。
（三）、HSB鋼包電子秤主要技術(shù)參數(shù)
四、稱重信號(hào)傳輸走線方式
稱重顯示儀表及各種變送器因電子器件受允許工作溫度的影響限制，一般只能在0～40℃條件下長(zhǎng)期工作，因此如何將高溫區(qū)電子秤的稱重信號(hào)傳輸?shù)匠貐^(qū)進(jìn)行處理與顯示，是一個(gè)必須解決的重要問題。根據(jù)不同的使用情況，在設(shè)計(jì)中采用如下方法。
（一）采用CXZ—2型轉(zhuǎn)換器集流環(huán)信號(hào)傳輸裝置
如鋼坯連鑄回轉(zhuǎn)爐鋼包電子秤，由于轉(zhuǎn)臺(tái)為360°旋轉(zhuǎn)，傳感器信號(hào)線會(huì)被纏繞，信號(hào)無法進(jìn)行有線傳輸。可在回轉(zhuǎn)臺(tái)支承柱的筒腔內(nèi)設(shè)置一個(gè)接線盒和集流環(huán)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，引出的信號(hào)總線輸入到CXZ—2型轉(zhuǎn)換器集流環(huán)信號(hào)傳輸裝置。CXZ-2型傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換器，是一種把傳感器信號(hào)通過滑環(huán)傳輸?shù)较乱还ぷ鳝h(huán)節(jié)的信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置。信號(hào)轉(zhuǎn)換器的安裝結(jié)構(gòu)如圖2。
圖2：轉(zhuǎn)換器安裝示意圖
（二）采用無線傳輸方式
稱重?cái)?shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)由WFJ-F型稱重?cái)?shù)據(jù)發(fā)射機(jī)和WFJ-S型稱重?cái)?shù)據(jù)接收機(jī)組成（圖3），傳輸距離≥500m，適用于行車吊稱重計(jì)量和鋼包爐前稱重信號(hào)有線傳輸有困難的地方等。無線傳輸接收方式原理見圖4。
圖3：稱重?cái)?shù)據(jù)無線發(fā)送與接收
圖4：稱重?cái)?shù)據(jù)無線傳輸原理示意圖
5、結(jié)束語
為解決高溫環(huán)境稱重的特種計(jì)量，選用國產(chǎn)稱重傳感器設(shè)計(jì)改造鋼包車電子秤和大噸位行車電子秤，與國內(nèi)冶金企業(yè)廠家合作，進(jìn)行了一些有效的探索，先后完成多臺(tái)耐高溫電子秤的設(shè)計(jì)改造，取得了較好的應(yīng)用效果。HSB耐高溫鋼包電子秤被列為寧波市高新技術(shù)產(chǎn)品，獲市科技進(jìn)步獎(jiǎng)。“耐高溫電子稱量裝置”被列為寧波市“創(chuàng)新基金”項(xiàng)目，得到了國家科技部門的扶持。
高溫環(huán)境條件下計(jì)量用特種電子秤的設(shè)計(jì)應(yīng)用，目前仍是我國待攻關(guān)解決的課題，須要計(jì)量產(chǎn)品制造者與計(jì)控應(yīng)用者共同探索與實(shí)踐。
作者簡(jiǎn)介
羅伏隆，高級(jí)工程師，華南理工大學(xué)畢業(yè)；主要從事計(jì)控應(yīng)用與計(jì)控管理研究。先后在國營(yíng)八五五廠，湖南新化無線電專用設(shè)備廠，漣源鋼鐵集團(tuán)有限公司和余姚通用儀表有限公司任工程師、高級(jí)工程師。
先后在計(jì)算機(jī)與微電子、中國計(jì)量、工業(yè)計(jì)量、計(jì)控信息、自動(dòng)化信息、電子測(cè)試等科技雜志發(fā)表多篇科技與管理論文。
聯(lián)系電郵：hnhyulfl@126.com;
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