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称重传感器技术知识
精准称重守护安全,揭秘200kg防爆型S梁传感器关键技术
时间: 2021-10-10 23:19:15 浏览次数:0

在化学实验室的防爆区域,研究人员小心翼翼地将一桶高挥发性溶剂放置于称重平台;在粉尘弥漫的食品配料车间,操作工正精确计量一批关键原料的重量;在油气开采的前线,工程师们记录着压力容器内填料的实时质量… …在这些对安全极度敏感的环境中,每一次精确的称量都关乎人员生命与资产安全。传统的称重设备可能成为致命的点火源,此时,本质安全防爆型称重传感器便成为无可替代的关键守护者。其中,量程为200kg、具备本安防爆认证S梁式结构传感器(如符合PGH-EX参数型号的器件),凭借其独特优势,成为高危环境下的可靠选择。

核心原理:力学与电学的精密融合 这类防爆型传感器的核心在于其S型梁体结构设计应变传感技术的精妙结合:

  1. S梁弹性体:核心承力部件通常采用优质合金钢,经过精密加工而成独特的”S”形结构。这种设计兼具出色的抗侧向力能力和良好的刚度。当受到垂直载荷(如200kg的重物)作用时,梁体特定部位(称为应变区)会产生微小但精确可控的形变
  2. 应变片与惠斯通电桥:在S梁应变区的关键位置,牢固粘贴着高灵敏度电阻应变片。当梁体因受力变形时,应变片也随之伸缩,其电阻值发生线性变化。通常采用四片应变片构成一个惠斯通全桥电路。这种精妙的电路设计能将微小的电阻变化高效率地转换为差分电压信号输出,其幅值与被测载荷(200kg量程内)成正比,并显著提升信噪比与抗干扰性。
  3. 信号输出与处理:传感器输出的毫伏级模拟信号(mV/V),通过专用的本质安全栅本安型称重仪表进行隔离、放大和数字化处理,最终转化为直观的重量读数或用于控制流程。

防爆核心:本质安全(i)的深度解析 “本安防爆型”是此类传感器区别于普通型号的核心标识,其精妙之处在于:

  • 能量限制原理:通过本质安全防爆认证(如符合中国国标GB3836或国际IECEx标准)的传感器,其内部电路和外部连接(即使在开路、短路或元件损坏的故障状态下)所能释放的电火花能量或表面温度,被严格限制在极其微弱的水平。这一能量水平远低于特定危险环境(如存在氢气、乙炔等高燃点气体或粉尘混合物)所需的最小点燃能量。
  • 认证等级:关键标识如 Ex ia IIC T4 GaEx ib IIC T4 Gb 等,揭示了其适用的最高防护级别:
  • ia/ib:代表本质安全保护等级,ia级提供最高的安全裕度(允许两个独立故障时仍保持安全),适用于0区(爆炸性气体环境持续或长期存在)等最危险区域。
  • IIC:代表可应用于点燃能量要求最苛刻的IIC类气体环境(如氢气、乙炔)。
  • T4:表明传感器在故障状态下可能达到的最高表面温度不超过135°C,适用于T4组别气体(点燃温度>135°C)。
  • Ga/Gb:分别代表气体环境下的设备保护级别(EPL),Ga提供最高保护(适用于0、1、2区),Gb适用于1、2区。针对粉尘则有Da/Db标识。
  • 系统集成要求:本安性能的实现是一个系统概念。传感器在使用时必须与经认证与本安回路兼容的本安关联设备(如安全栅、本安仪表) 配合使用,整个回路的总能量才真正被限制在安全范围内。

应用场景:高危环境中的精准之锚 200kg量程的本安防爆S梁式传感器,凭借其中等量程、卓越防爆性能、坚固可靠的机械结构及优异的抗偏载能力,在众多关键工业领域扮演着不可或缺的角色:

  • 化工与制药:在生产、配料、灌装易燃易爆化学品、溶剂、粉末物料的高度危险区域(0区、1区、2区、21区、22区),精确控制反应原料比例、包装重量,确保工艺安全与产品一致性。
  • 石油与天然气:在钻井平台、炼油厂、天然气处理厂存在挥发性气体的1区、2区环境中,用于安全称量催化剂、添加剂、样品或设备组件。
  • 食品与饲料加工:在可能存在可燃粉尘(如面粉、糖粉、奶粉、饲料粉尘)的21区、22区环境,监控配料、混合和包装环节的重量,杜绝粉尘爆炸风险。
  • 新能源材料:在锂电池制造、氢能源等新兴领域,涉及锂粉、隔膜涂布、电解液处理等具有粉尘或蒸汽爆炸风险的工序,确保关键物料的精准投料。
  • 实验室安全:在需要处理易燃易爆化学品的科研实验室通风柜、防爆柜内,配置本安称重设备是保障人员与设施安全的强制要求。

选择与部署的关键考量 为特定应用选取合适的200kg防爆型S梁传感器并确保其长期可靠运行,需深入评估:

  • 环境匹配性:明确安装区域的爆炸性物质类型(气体、蒸汽、粉尘)、危险区域划分(0/1/2区还是20/21/22区)以及对应的温度组别/点燃温度。传感器的防爆认证等级必须完全符合或高于所在区域的要求。
  • 性能指标:确认额定容量(200kg)、精度等级(如C3)、灵敏度(mV/V)、非线性、重复性、滞后、蠕变等技术指标是否满足工艺精度需求。
  • 机械兼容性:考虑传感器的安装尺寸、高度、材质(如不锈钢耐腐蚀)、IP防护等级(防尘防水)、过载能力以及现场可用的安装空间和方式(如压式、拉式)。S梁结构通常具有良好的抗侧向力能力。
  • 认证合规性:确保提供的传感器具备权威机构颁发的有效防爆合格证,如国家防爆产品质量监督检验中心(NEPSI)等出具的认证。
  • 系统集成:严格遵循本安回路设计要求,配合使用认证匹配的本安关联设备(安全栅、称重仪表),确保整个信号通路的本质安全完整性。电缆必须使用认证的本安型屏蔽电缆,并按要求接地。

在危险与精准并存的领域,符合PGH-EX参数规格的200kg本安防爆S梁式传感器,代表了现代工业对安全与效率的极致追求。它将精密的力学感知与严苛的本质安全设计融为一体,成为高危环境中无声的重量守护者。

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