Производство новой месдозы

Производство новой месдозы (элемента весовой системы, рассчитанной на сверхнагрузки) и имитатора тензометрического датчика RANGER-A для калибровки весоизмерительных терминалов – совместная разработка специалистов китайской компании KELI Sensing Technology и ООО «КЕЛИ ПромКомплект».

Замена месдозы весового терминала

Санкции, ограничения на поставки и обслуживание импортной продукции, введенные недружественными России странами, в известной мере затруднили отечественным компаниям производство и эксплуатацию высокотехнологичного оборудования.

Так, в 2022 году многие металлургические предприятия России столкнулись с проблемами при ремонте и замене тензометрических датчиков на сверхмассивные нагрузки. Подобные устройства используются в металлопрокатных станах и другом оборудовании. Одна из проблем была связана с необходимостью заменить эксплуатирующиеся в составе системы контроля усилия месдозы. В общем случае месдоза (от нем. Meßdose – «измерительная банка») – это силоизмерительное устройство с упругим элементом и преобразователем упругой деформации в электрический сигнал. В ситуации, рассмотренной в настоящей статье, такими преобразователями служили тензорезисторы.

Чтобы изготовить для своих нужд месдозу, в которой были бы сохранены все технические характеристики уже эксплуатирующегося устройства, один из крупных отечественных производителей металлургической продукции обратился к специалистам ООО «КЕЛИ ПромКомплект». Следует подчеркнуть, что эта санкт-петербургская компания не только является официальным представителем крупнейшего предприятия по выпуску тензометрического оборудования KELI Sensing Technology (г. Нинбо, КНР) в России, но и непосредственно участвует в подготовке технического задания на необходимое российским предприятиям оборудование, в согласовании его характеристик, разработке принципиально новых технических решений и т.п.

Поэтому для разработки аналога датчика инженеры компании провели серию совместных конференций со специалистами заказчика и завода KELI Sensing Technology. На первом этапе, чтобы выяснить, в каком пространстве может вестись разработка, были созданы модели всех элементов той части, где установлена месдоза. В результате были предложены варианты тороидальных датчиков со специальным силопередающим узлом встройки (рис. 1).

11.pngРис.1 Вариант тороидального датчика со специальным силопередающим узлом встройки

Однако позже пришлось отказаться от данной концепции из-за того, что размеры области проектирования уменьшились в силу разных обстоятельств. Поэтому инженерам и технологам компании «КЕЛИ ПромКомплект» пришлось искать альтернативный путь, ведущий к созданию аналога существующей месдозы, имеющего совместимость со старыми узлами.

Опыта изготовления столь узкоспециализированных устройств у специалистов компании KELI не было, поэтому было решено отправить вышедшую из строя месдозу (рис. 2) на главный завод в городе Нинбо для изучения объекта и разработки технологии установки тензорезисторов в цельном массивном металлическом упругом теле. Суть этой технологии заключается в том, что в диске высверливают несколько несквозных отверстий и приклеивают туда тензорезисторы. При этом требуется создать как можно большее напряжение для увеличения точности показаний, но не настолько большое, чтобы датчик потерял свою прочность в сверхмассивных применениях (тысячи тонн). Эта задача была успешно выполнена. К настоящему времени китайским специалистам совместно с инженерами ООО «КЕЛИ ПромКомплект» удалось разработать датчик, в точности повторяющий характеристики оригинала (рис. 3). Уже готовы все чертежи и техническая документация, сама месдоза находится в производстве

12.jpgРис. 2. Вышедшая из строя месдоза, отправленная для исследования на завод KELI

15.pngРис. 3. Месдоза в узле встройки, разработанная специалистами KELI и ООО «КЕЛИ ПромКомплект»

Имитатор тензометрического датчика RANGER-A

Опираясь на результаты проведенных исследований, завод KELI, при участии специалистов ООО «КЕЛИ ПромКомплект», разработал имитатор тензометрического датчика RANGER-A для калибровки весоизмерительных терминалов. Его основная функция – имитация сигнала выходного напряжения тензодатчика сопротивления. Устройство способно осуществлять поверку и калибровку весовых или силоизмерительных приборов напрямую. С помощью имитатора RANGER-A можно калибровать как новые месдозы, так и другие тензометрические датчики.

Технические характеристики устройства приведены в табл. 1, внешний вид – на рис. 4. В процессе построения и отладки всей статической весовой системы калибровка весоизмерительного терминала играет важную роль. Например, с помощью терминала можно откалибровать весовую платформу на четырех или шести датчиках таким образом, что на какой бы части платформы ни оказалась нагрузка, на индикаторе в любом случае будет отображаться один и тот же вес. Правильная калибровка весоизмерительного терминала обеспечивает стабильность результатов работы весовой системы.

Таблица 1. Характеристики имитатора тензометрического датчика RANGER-A

 Характеристика  Значение
 Рабочий диапазон входных напряжений, В  5…15
 Максимальное входное напряжение, В  20
 Предел измерения, мВ/В  4,5
 Входной ток возбуждающего напряжения  ≈ возбуждающее напряжение (В)/ 350 Ом) +5 мA
 Входное сопротивление, Ом  ≈350
 Выходное сопротивление, Ом  ≈350
 Фиксированные выходы, мВ/В  -0,5; 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,5
 Диапазон выхода бесступенчатой регулировки (меняется с помощью поворота ручки-регулятора), мВ/В:
• грубая регулировка (COARSE)
• средняя регулировка (MEDIUM)
• точная регулировка (FINE)
 2,5 1,5 0,5
 Нелинейность,% F.S.  ≤0,02
 Длительная устойчивость, ppm/месяц  ≤50
 Выходной температурный коэффициент полного диапазона, ppm/°С  ≤±5
 Диапазон рабочих температур, °С  0…40

image (8).pngРис. 4. Имитатор тензометрического датчика RANGER-A: внешний вид устройства и панель управления


Кроме того, важную роль в надежной и точной работе весовых дозаторов играет программное обеспечение терминалов, а также оптимальная установка параметров дозирования по заданным значениям дозы.

  • Входные клеммы «+EXC», «–EXC» на панели управления имитатором (рис. 4) используются для коммутации с выходами источника питания весоизмерительного терминала: «+EXC» соединяется с выходом «+» терминала, а «–EXC» соответственно с выходом «–». Выходные клеммы «+SIG», «–SIG» применяются для коммутации с входным источником сигнала весоизмерительного терминала, соединение осуществляется по тому же принципу.
  • Ручка регулировки выходного постоянного сигнала используется для проверки и измерения нелинейности, повторяемости и других функциональных показателей весоизмерительного терминала. Вторая ручка регулировки выходного регулируемого сигнала применяется для аналоговой калибровки весоизмерительного терминала, контрольных испытаний ограничительной точки фиксированного контроля и испытаний отслеживания нулевой точки.
  • При работе имитатора его вход и выход подключаются к выходному источнику возбуждения весоизмерительного терминала. При этом коммутация должна быть надежной и обеспечивать достаточно малую величину переходного сопротивления.
  • В месте соединения клеммной колодки необходимо применять медный лепесток, поскольку в случае применения железных лепестков существует вероятность возникновения достаточно сильного термоэлектрического потенциала, что может привести к нестабильности искусственной нулевой точки.

После проверки соединения весоизмерительный терминал подключается к источнику питания. Для обеспечения высокой точности измерений необходимо «разогреть» терминал в течение 30 минут. Затем в зависимости от поставленной задачи выбирается одна из функций: «Грубая регулировка» (COARSE), «Средняя регулировка» (MEDIUM), «Точная регулировка» (FINE) или «Выключить» (OFF). Например, для датчика с калибровочной чувствительностью 2,0 мВ/В следует повернуть переключатель в левом верхнем углу имитатора в положение «OFF», нижний переключатель – в положение «0» на шкале «mV/V», после чего выполняется калибровка нулевой точки терминала. Потом нижний переключатель надо повернуть в положение «2.0» на шкале «mV/V», и будет выполнена калибровка полного диапазона терминала.

Если необходимо учесть какие-либо дополнительные внешние нагрузки, например, установить нулевую точку измерения не от нулевой точки тензодатчика, а с учетом веса грузоприемного устройства, то в этом случае после проведения расчетов и обращения к паспортным данным тензодатчика следует повернуть ручку-регулятор в левом верхнем углу имитатора в положение «MEDIUM» и многооборотным прецизионным потенциометром установить требуемое значение сигнала.

Тензометрические датчики для весоизмерительных систем находят широкое применение в большинстве областей человеческой деятельности – от пищевой индустрии до атомной энергетики. Применение подобных устройств целесообразно в сфере решения задач управления технологическими процессами (АСУ ТП) и в других весоизмерительных системах, не требующих обширного набора функций.

Продукция «КЕЛИ ПромКомплект»

В продуктовом портфеле компании «КЕЛИ ПромКомплект» можно найти тензодатчики для решения разнообразных задач любой сложности в широком диапазоне наибольшего предела измерения (НПИ). Их максимальная нагрузка колеблется от 400 г до 500 т, они могут быть изготовлены из легированной и нержавеющей стали, а также из алюминия и его сплавов.

Используя эти характеристики (область применения, НПИ и материал), заказчик может выбрать интересующий его тензодатчик на сайте «КЕЛИ ПромКомплект». Исполнение тензометрических датчиков может различаться, все зависит от требований и возможностей заказчика, а также от области использования и условий эксплуатации. Среди наиболее популярных исполнений – S-образное, консольное, колонное. Кроме тензометрических датчиков продуктовая линейка ООО «Кели ПромКомплект» включает весовые терминалы и дублирующие табло (индикаторы) для них, соединительные коробки из пластика, алюминия и нержавеющей стали, программируемые логические контроллеры нескольких серий в различных корпусах и другие изделия.

В заключение необходимо отметить, что переход промышленности России на платформу технологической независимости предполагает широкомасштабное использование существующих и перспективных возможностей международной интеграции с организациями и компаниями дружественных стран, в первую очередь имеются в виду страны ЕАЭС и БРИКС. Технические решения, созданные специалистами китайского предприятия при участии санктпетербургской компании, – яркий пример успешной совместной работы инженеров и технологов двух дружественных стран.

Другие кейсы

Каталог продукции