I v těžkém průmyslu je potřeba neustále něco vážit. Jedním z často vážených typů produktů jsou sypké a hrudkovité materiály typu uhlí, kamení, písek, obilí nebo brambory. Protože tyto komodity nelze jen obtížně vážit na klasických vahách, využívá se kontinuálního vážení během přepravy po dopravníku - pásové váhy.

Všude v těžkém průmyslu, kde je nutné přepravovat sypké a hrudkovité materiály, se využívá pásových dopravníků. V případě, že je nutné dopravovaný materiál kontinuálně za chodu vážit, provede se na konkrétní místo vestavba tzv. pásové váhy (belt weigher). Ta umožňuje za stálého pohybu pásu (gurty) vážit hmotnost materiálu, který je na něm dopravován. Není tedy nutné pás nikde zastavovat, ani materiál oddělovat nebo odsypávat. Mimo zobrazení okamžité hmotnosti materiálu v daném místě (kg/m), se hlavně měří dopravní výkon (hmotnost přepravovaného materiálu za hodinu - t/h) a celkové množství materiálu prošlého po pásu dopravníku (suma hmotnosti v kg nebo tunách).

Použití

• vážení přepravovaného materiálu
• automatické míchání a dávkování směsí - například výroba cementu nebo jiných vícesložkových stavebních hmot
• automatická nakládka materiálu do aut, vlaků, lodí apod.
• zvážení množství dovezeného a vyloženého materiálu
• vážení stavebních materiálů: písek, kamení, štěrk, cement, hlína, vápenec
• vážení dřevních materiálů: pilin, kůra, štěpky apod.
• vážení zemědělských produktů: brambory, obilí, mouka, cukr, sušené mléko a jiné sypké suroviny
• vážení uhlí, koksu, popela, kaolínu atd.
• úředně ověřené vážení jako úřední doklad pro spotřebitele

Možné nasazení:

• uhelné teplárny a elektrárny
• doly, lomy a pískovny
• výroba balených stavebních směsí
• zpracování dřeva a papíru
• zpracování a skladování zemědělských produktů

Princip pásových vah

Celá funkce pásových vah je založena na elektromechanické koncepci, kdy síla vzniklá zatížením pásu (belt) přepravovaným materiálem působí na válečky umístěné na konstrukci tzv. vážním mostu, je přiváděna přes pákový převod na silový snímač. Ten již převádí silové působení (zatížení vážního mostu) na elektrický signál, dále již zpracovávaný vážní elektronikou.

Pásová váha se tedy skládá z následujících částí:

• Vážní most (Weigh bridge) - mechanická část pásové váhy - konstrukce zajišťující přenos zatížení pohyblivých válečků dopravníku (weigh idlers) pákový převod (weigh carriage) a silový snímač (load cell)
  
• Silový snímač (Load cell, Load Reactor) - tenzometrický snímač síly - převodník působící síly/zatížení na elektrický signál. Je zamontován v mechanické konstrukci vážního mostu a je možné jeho výměnou provést hrubou změnu rozsahu zatížení pásové váhy
  
• Snímač dráhy/rychlosti (Displacement transducer/Speed sensor) - měří rychlost pohybu pásu v m/s, resp. prošlou dráhu v m a využívá se k výpočtu okamžitého i dlouhodobého dopravního výkonu v kg/h nebo t/h. Zároveň se využívá i k regulaci a kontrole pohybu pásu. Je přišroubován na konstrukci vážního mostu.
  
• Vážní elektronika (Weighing electronics) - provádí zpracování el. signálu od silového snímače a snímače dráhy, výpočet vážních parametrů a jejich zobrazení. Případně může provádět regulaci množství materiálu na páse

Vážní most

Mechanická konstrukce je tvořená kombinací pevně upevněných a pohyblivých částí tvořící přímý nebo pákový převod přenosu síly na tenzometrický snímač. Jeho jedna strana je připevněna na pevnou část konstrukce a druhá strana na pohyblivou. Vážní most v dopravníku nahradí 1 nebo 2 pevné válečkové pražce, tzn. že válečky již nejsou připevněny na pevnou konstrukci dopravníku, ale na pohyblivou konstrukci vážního mostu - viz obrázek 4. a 5.

Silový snímač

Silové snímač používané v pásových vahách jsou tenzometrické, to znamená, že převod působící síly na elektrický signál je zajišťován fóliovými kovovými odporovými tenzometry zapojené do plného Wheatstonova můstku, připevněného na mechanicky namáhaném hranolu z ušlechtilé oceli. Vše je obvykle zapouzdřené do tlustostěnného ocelového pláště v podobě vlnovce. Napájení i vedení signálů je zajištěno již zabudovaným kabelem.

Obr. 6. Tenzometrický silový snímač Sartorius

Snímač rychlosti / dráhy

Snímač rychlosti, resp. dráhy, je obvykle proveden ve formě převodníku rychlosti na počet impulsů/sekundu nebo prošlé dráhy na počet impulsů/m. Konstrukce je tvořena oběžného kola, jehož otáčení vlivem pohybu pásu dopravníku je snímáno indukčním snímačem (oběžné kolo s otvory) nebo tachodynamem (oběžné kolo bez děr) - viz obrázek 7. Jeho výstupem je posloupnost impulsů, jejichž počet je závislý na rychlosti otáčení kola. Snímač je obvykle upevněn na konstrukci vážního mostu tak, že je poháněn vnitřní stranou spodního pásu, tj. vracející se stranou dopravního pásu - viz obrázek 5. Na přesnosti měření rychlosti, resp. dráhy, je závislá přesnost měření dopravního výkonu.

Obr. 7. Příklad snímače rychlosti/dráhy

Vážní elektronika

Vážní elektronika lze obvykle skládá z: měřící elektronika - pro okamžité digitalizaci a zpracování signálů ze snímačů vážního mostu, zároveň provádí jejich napájení. Z toho důvodu je umístěna co nejblíže k vážnímu mostu a je uzavřena v odolné skříni. obslužná a regulační elektronika - pro realtime výpočty vážních parametrů a hodnot a jejich zobrazení prostřednictvím grafického displeje. Provádí tak funkci HMI (Human Machine Interface). Dále umožňuje přenos dat nadřazenému systému nebo například řízení množství materiálu na páse. Nejčastěji bývá umístěna ve velínu, v místě snadného přístupu obsluhy.

Obr. 8. Obslužná elektronika EWM 609 firmy Sartorius

Výrobky firmy Sartorius

Dle zatížení a výkonu lze zvolit vážní most:

• Jednoválečkový EBDK – pro zatížení do 30 kg/m, přepravní výkony do 100 t/h a šířku pásu do 800 mm
• Jednopražcový EBHE nebo dvoupražcový EBHZ – pro zatížení do 300 kg/m, přepravní výkony až 25 000 t/h a šířku pásu až 2,6 m.

Všechny vážní mosty mají ochranu proti přetížení, vykazují velkou mechanickou odolnost a dlouhodobou stabilitu parametrů umožňující vážení s přesností výrazně menší než ±0,5 %. Tím splňují s rezervou podmínku zařazení do 1. třídy přesnosti dle doporučení OIML R50.

Pro všechny vážní mosty lze zvolit elektroniku:
• EWM 609 – pro obchodní vážení s úředním ověřením pro třídu přesnosti 0.5, 1 nebo 2
• EWM 1000 – pro technologické vážení, úřední ověření neumožňuje

Vážní elektroniky EWM 609 a EWM 1000 poskytují:
• Přehledné a odolné ovládací rozhraní - dobře čitelný displej, informační LED a odolná membránová klávesnice, přehledné nastavovací menu
• Automatickou kalibraci
• Automatické nebo poloautomatické tárování
• Zobrazení okamžitého výkonu i zatížení pásu
• Tři počítadla prošlého materiálu s trvalým zobrazením na displeji během provozu
• Analogové a digitální vstupy a výstupy pro další signalizaci nebo připojení k dalšímu systému
• Komunikaci s PLC nebo PC po sběrnici Profibus, RS-485 nebo RS-232 + software
• Možnost připojení tiskárny pro vytištění protokolů
• Krytí IP 65 - odolnost proti prachu a stříkající vodě

Závěr

Pásové váhy patří mezi nahraditelné zařízení, bez kterého by nebylo možné efektivně obchodovat se sypkými materiály. Díky nim lze získat absolutní přehled o produkci, spotřebě a expedici produktů typu uhlí, písek apod. S předností až na desetiny procenta lze měřit množství po páse prošlého materiálu při dopravních výkonech od stovek kg/h až do stovek t/h. Moderní elektronika již umožňuje plně automatickou funkci i vzdálené řízení a komunikaci prostřednictvím průmyslové sběrnice. Mezi dlouholeté výrobce odolných a spolehlivých pásových vah patří i firma Sartorius Aachen, dříve známá jako firma Boekels. Pro případné bližší informace o zařízení firmy Sartorius a jejich prodeji v ČR a na Slovensku, kontaktujte autora článku:

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovská stránka výrobce, firmy Sartorius Aachen, předního světového výrobce pásových vah - www.sartorius.com

 

• Zajímavá anglicky psaná stránka o základní teorii okolo principu pásových vah - www.nisa.org