汽车衡限位对计量影响的分析与检测

汽车衡限位器,作为称重计量系统的一个附属机械配件,其功能相对独立,形态多种多样.从以往的技术角度来看并不复杂,但从使用和维护的角度来看,却常常出现限位卡死、传感器损坏、维护频繁、容易作弊等这样或那样的问题.笔者以长期从事衡器维护的视角和感触,在这里以数字化的汽车衡为例,对限位器的功能提出一辅助性设计方案,用于对计量设备的计量状态实行智能化、动态化的监测和预警,旨在提高设备的运行质量,降低维护成本.

1引言

汽车衡，是用于化工、商品混凝土、物流、港口、码头、厂矿、商家等用于大宗货物计量的主要称重设备。而汽车衡限位器，作为称重计量系统的一个附属机械配件，其功能相对独立，形态多种多样。从以往的技术角度来看并不复杂，但从使用和维护的角度来看，却常常出现限位卡死、传感器损坏、维护频繁、容易作弊等这样或那样的问题。

通常情况下，对于多台面的静态或动态汽车衡、较大尺寸的在线秤，其横向限位间隙一般不超过2mm，纵向限位间隙一般不超过3mm。可是因季节变换、气温波动、工况环境的转变，受秤体不同材质的影响，电子衡器的纵向限位间隙往往变化较大。倘若调得过大，从短时间来看好象电子秤好用了，但长期来看，由于秤体会随称重车辆的变速运动而极度摇摆，必然加速传感器的磨损甚至变形。轻则侧向力干扰重力称量，出现较大误差，重则自复位系统损坏，一年内要换掉多个传感器。从另一方面来看，对于限位间隙的调整，倘若调得过小，即使调整适度，也容易出现限位卡死，或调校频繁，调整时间点难以把握的问题。

那么，关于限位间隙的调整，如何才能既减轻维护人员的工作量，又能提高计量设备的运行质量呢？一个可行的方案是：在秤体侧面或底面较开阔的部位安装一直线位移传感器，用于对秤体水平方向的纵向位移进行检测，然后再将信号直接接入计算机系统，进行数据的动态监测。该直线位移传感器的引入，类同于动态汽车衡、动态轨道衡中重力传感器的数据检测与分析，所不同的是，前者检测的是水平方向上的直线运动位移，后者检测的是重力方向上的弹性形变位移。该传感器的引入可实现两大技术功能：

（1）通过计算机编程实现对限位间隙的可视化及预警功能。根据气温变化及秤体自身材质和结构的澎涨特性，作出正常状态与警戒状态的数字化、可视化的监测界面，可以及时预知、预调限位间隙的大小。

（2）通过比对秤体加载负荷后相关参数的分析，如秤体的运动频率、幅值变化、负重大小、上秤方式等数据及其关系，可以智能判断出秤体侧面或下部台面可能有异物挤压、支连，或者是秤体可能有沉降等情况，有效避免计量故障或计量作弊的发生。因为当秤体受挤压或支连后，不同重量、不同速度的物体从开始上秤到计量的稳定显示，再到下秤并恢复初始状态，其各项相关的运动参数是不一样的。如果秤体往复摆动的速度变慢或能量衰减明显变快，则表明秤体自由度受约束的情况发生变化，必然增大计量误差或出现计量故障。

对于直线位移传感器的选择，应以非接触式位移传感器为首选，如电涡流式、LVDT、光学式等。对其量程的选择，一般为0~6mm为宜。为了便于安装和维护，安装位置可选在秤体侧面或底面较开阔的部位，同时避免当装在秤体与引道之间时，容易造成对传感器的损伤。

对于轨道衡及部分在线秤，其限位间隙通常会较小，很多采用拉杆式限位器，同样可加装辅助的传感器，但在类别的选择上应有所区别，应选择振动传感器或双向应力（即交替受压应力与拉应力）传感器。其作用主要为有效监测限位器的安全工作状态，预知、预防计量设备的不安全故障，特别是有效判断拉杆的断裂或张紧。

目前我们公司对汽车衡器限位的保护，均采用在秤体与引道之间加装一铰接的金属连接盖板，用于减小冲击和振动，同时可有效避免上衡车辆遗落杂物到秤体与引道之间。此为一创新型设计，但弊端是容易影响衡器的计量精度，影响秤体自复位系统的自由度。因此，最好在铰接的盖板上加一弹簧，并对其行程予以限制，使盖板同引道小位移相分离，仅在车辆上衡时，在车轮压到它时才起到减小冲击和振动的作用，一旦车轮轧过，盖板便会自动上移。如果这样，盖板既可起到原来应有的作用，同时又能确保计量过程中衡器的自由度不受影响，保证计量精度。这种设计，还可以实现在上述直线位移传感器引入的情况下，不影响软件对衡器自由状态的判断。　　

另外，对部分有特殊要求的在线秤，若增加自动调节限位功能，还可确保计量设备的连续不间断运行，延长检修周期，及时发现或预防故障的发生。

当前，随着企业计量的发展，无人值守、自助打印、远程监控、远程对话呈普及态势，对于上文所述功能的实现，特别是在大中型企业，对于地理位置分散，澎涨大小参差不一的数十台甚至上百台电子衡器，如汽车衡、在线秤的计量维护中，更能凸显其无人值守、远程监测、集中管理的意义。