铸造用高精度天车电子秤设计

铸造天车是铸造及冶炼企业厂房内常见的主要吊装设备，而在天车上安装电子计量秤来显示浇铸重量是多数企业的首选，但是现在多数天车电子秤的精度不高、抗干扰能力小、运行不平稳等现象普遍存在。因此许多企业放弃使用精度相对高的传感器及称重系统，以牺牲精度来换取系统的稳定性。

中冶京诚 （营口） 中试基地铸钢厂是中冶京诚 （营口） 中试基地重要的铸造工厂之一，而铸造天车又是我们完成浇铸任务的主要设备。在以往浇铸中由于铸造天车没有计量设备，对大包内钢水重量掌握不准，经常给铸造工作带来一定困难，导致因铸件重量的盈缺给公司带来损失。因此在 200 t 浇铸天车上加载称重数据准确的电子秤对我们公司有着重要的意义。我们经过谨慎考虑和大胆改进，并结合现场实际情况在 2009 年成功地对铸钢厂 200 t 浇铸天车改造安装了高精度称重系统，并取得了满意的效果，为公司提出的提质降耗目标奠定了基础，经过一年的实践，使用效果良好。

1 天车电子秤概述

天车电子秤是一种非标准衡器，通常在一些钢铁厂、装备制造厂使用。在使用中有时因为温度太高或者是起重机起升高度不够，电子吊钩秤无法使用。尤其是在起吊吨位特别大的场合，改造使用电子吊钩秤的成本较大并且安全性也随之降低。正是这种情况，个别有实力的衡器厂和起重机厂联合开发出了行车秤。但是由于受制作工艺和传感器性能的影响，行车秤使用精度通常不高，一般在 0.5%~1%左右 （按照国家标准，行车秤只能归为四级秤，常用于工厂内部结算或者工艺控制）。但随着现代冶炼工艺的进步，对称重数据准确性的要求也逐步提高，所以低精度的简单天车电子秤已不能满足工业发展的要求，高精度的天车电子秤的推广势在必行。

1.1 天车电子秤系统结构

在天车电子秤系统中称重传感器、接线盒、称重显示仪表、通讯电缆都是构成高精度称重系统不可缺少的重要组成部分 （见图 1）。

1.2 天车电子秤测量原理

天车电子秤和其他电子衡器一样都是基于虎伯定律和惠斯顿电桥原理来测量力的大小。

根据虎伯定律，在弹性元件 （称重传感器） 上施加外力，弹性元件发生弹性形变，相应的造成贴在弹性元件上的应变式电阻阻值发生变化。其中应变式电阻是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随压力的应变面变化。对于金属导体，电阻变化率的表达式[1]为：

式中，μ—材料的泊松系数；ε—应变量。

在仪表供源不变的前提下，电路里的阻值发生了变化，电路里的输出电压就随之发生变化，经过一系列补偿形成和外力成正比的毫伏电压值传给称重仪表，称重仪表经过计算得出相应数据的真实值。称重仪表也可外接无线传输装置，通过一定频率将数据信号发射给位于称重室的称重数据接收机，通过称重显示大屏幕显示出来。