Welche Faktoren haben Einfluss auf die Genauigkeit meiner Lastzelle oder Waage?

Viele industrielle Dosier- und Wägesysteme sind mit Kraftaufnehmern oder Sensoren, auch Lastzellen genannt, ausgestattet. Diese Sensoren bilden jede Art von Kraft wie Spannung, Kompression, Druck oder Drehmoment in ein elektrisches Signal ab, welches daraufhin gemessen und analysiert werden kann. Es gibt verschiedene Arten von Lastzellen. Die Erfahrung hat gezeigt, dass sich insbesondere Schwingsaiten-Lastzellen aufgrund ihrer Flexibilität, Zuverlässigkeit und Genauigkeit ideal für kontinuierliche Wägeanwendungen eignen. Bei der Betrachtung der Lastzellengenauigkeit ist die Auflösung ein wichtiger Parameter, da sie die kleinste vom System erfassbare Gewichtsänderung beschreibt. Die Schwingsaiten-Lastzelle von Coperion K-Tron hat dabei eine Auflösung von 1:8.000.000 in 20ms des Wägebereichs.

Wie man die Genauigkeit einer Waage berechnet und misst

Um die tatsächliche Genauigkeit einer Waage zu bestimmen, müssen fortlaufend Proben des Materialflusses am Ausgang des Dosierers gemessen werden. In diesem Zusammenhang bietet Coperion K-Tron das K-Sampler-Paket an - ein Messsystem für die Bewertung und Validierung der Dosierleistung gravimetrischer Dosiersysteme. Das K-Sampler-System kann sowohl Dosierwaagen als auch die Referenzwaagen testen und misst den Materialfluss in Bezug auf die Wiederholbarkeit und Sollwertabweichung. Unter dem Parameter Wiederholbarkeit versteht man in diesem Kontext die Verteilung/Streuung der einzelnen Gewichtsproben um den arithmetischen Mittelwert, welche von den Eigenschaften des Schüttguts, der Abtastrate und dem Sollwert abhängig ist. Die Standardabweichung wird dann verwendet, um die Qualität des konstanten Materialflusses zu quantifizieren. Angenommen die Zufallsverteilung der einzelnen Gewichtsproben liegt um den Mittelwert, dann liegen 95,5% der Gewichtsproben innerhalb von 2 Sigma (2 Standardabweichungen) um den Mittelwert.

Die Sollwertabweichung beschreibt die Abweichung des mathematischen Mittelwertes der Gewichtsproben zum Sollwert, gemessen über eine kontinuierliche Dosierung von mindestens 30 Minuten. Die Abweichung vom Sollwert wird dabei als relativer Wert in % vom Sollwert und als absoluter Wert in Gramm über einen typischen Bereich von 20:1 des maximalen Materialflusses des Dosierers angegeben.

Prinzipiell sind Lastzellen eine wichtige Komponente eines Wägesystems. Um nicht von Störquellen beeinträchtigt zu werden und Schwankungen bzw. Ungenauigkeiten zu vermeiden, sollten Sie die folgenden Faktoren prüfen.

Drei Faktoren, die einen Einfluss auf die Genauigkeit von Lastzellen haben können

Umgebungsstörungen. Eine Masse, die bewegt wird, hat unweigerlich einen Einfluss auf die Umgebung und weitere Teile einer Anlage. So ist z.B. ein Extruder, der zusammen mit einem Differentialdosierer mechanisch verbunden ist, eine potentielle Störquelle (Vibrationen). Da der Extruder mit unterschiedlichen Füllständen und Geschwindigkeiten läuft, können Amplitude und Frequenz dieser Störung stark variieren. Durch die Verwendung einer Technologie mit einer hohen Abtastrate können diese Störungen nicht nur gemessen, sondern in Verbindung mit einem speziellen Filter auch effektiv ausgeblendet werden. In Kombination mit einer hochauflösenden Lastzelle ist so auch unter extremen Bedingungen ein genaues Wägen möglich.

Druck. Häufig sind Produktionsprozesse geschlossen – insbesondere dann, wenn schädliche oder gefährliche Materialien verarbeitet werden oder sich die Umgebung in irgendeiner Weise auf das Schüttgut auswirken kann. Dies hat zur Folge, dass jeglicher Druckaufbau innerhalb des Behälters als Kraft an andere Teile abgegeben werden kann und so die Messungen des Wägesystems beeinflusst. Demnach wirkt der Druck oberhalb der Wägeeinrichtung auf die Waage und erhöht so das Gewicht, während der Druck am Auslass sich nach oben auswirkt und folglich die Gewichtsmessung verringert. Ein typisches Beispiel hierfür ist ein Nachfüllventil für einen Wägebehälter oberhalb des Differentialsdosierers. Selbst wenn diese Gewichtsabweichungen als eher gering betrachtet werden, können sie einen großen Einfluss auf ein kontinuierliches Dosiersystem haben. Mit fortschrittlichen Wägesystemen in Verbindung mit einer Druckkompensation, entweder elektronisch oder mechanisch, ist es möglich, Druckeinflüsse zu verhindern und so ein sauberes Gewichtssignal sicherzustellen.

Temperatur. Unabhängig von der Wägetechnologie haben Temperaturänderungen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften eines Wägesystems. Sind Temperaturänderungen unvermeidbar, ist eine Kompensation erforderlich. Temperaturkompensierte Sensoren verfügen über die Möglichkeit, diesen Einfluss auszugleichen, um über den ganzen Temperaturbereich korrekte Werte zu liefern.