科氏力质量流量计的原理及应用.docx

科氏力质量流量计的原理及应用[摘要]本文深入研究了科氏力质量流量计的工作原理并在烟草生产的加香加料过程中代替传统液体体积流量计(电磁流量计)加香精度由原来06%左右提高到03%左右加料精度从08%左右提高到015%左右较大幅度提高了卷烟生产过程中批次内加香加料精度确保批间的稳定性。实现烟草行业由结果控制向过程控制的转变稳定和提高了卷烟产品质量。[关键词]科氏力质量流量计卷烟加香加料精度[中图分类号]TH89[文献标识码]A[文章编号]1007-4309(2010)07-0189-02随着行业自动化水平的提高对产品质量要求越来越严格传统的液体计量器具(电磁流量计)已逐步被更加精确的新一代流量仪表(科氏力质量流量计)所取代以往的电磁流量计所计量的是按液体流体的体积称取易受到流体密度、粘度、温度、压力等因素的影响造成质量流量误差。实验表明当密度变化30%时流体流量会产生30―40%的误差。科氏力流量计具有长期稳定、计量精确的特性测量时不受流体的任何特性影响是真正意义上的高精度的直接质量流量测量其测量误差仅为±02%×流量±零点漂移。1832年法国气象学家科里奥利在研究水轮机时发现流体在旋转管内流动时会对管壁产生一个力为描述旋转体系这个惯性将其命名为科氏力。例如:从北极点发出一枚炮弹假如地球不会自转从空中看轨迹就是一条直线。因地球会自转站在北极点看轨迹会发生偏移。偏移的原因就是有一种假想力的存在它是对旋转体系中做直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生直线运动偏移的描述。依据科氏力原理流量计测量管采用平衡单管(双管、U型、J型等)当流体以一定线速度流经安装在传感器内部的转动或振动测量管时测量管的转动或振动(相当于地球自转)会产生一个角速度由于转动或振动是受到外加电磁场驱动的有着固定的频率因而流体在管道中受到的科氏力仅与质量和运动速度有关F=2M×V×ω(F―科氏力、M―质量、ω―角速度)而流速×质量=质量流量因而通过测量流体在管道中受到的科氏力准确地得到流体的质量流量。由于传感器中部装有驱动线圈两端装有拾振线圈变送器提供的电压加到驱动线圈时测量管作往复的周期振动流体流经测量管就会产生科氏力效应使振管扭转振动。安装在振管两端的拾振线圈将产生相位不同的信号两端的信号差与流经传感器的流体质量成比例关系从而计算并显示出流体质量。不同的介质流经传感器时振管的主振频率不同据此解算出介质密度。同时安装在传感器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度。根据生产能力和卷烟加香加料的特点我厂选用德国ROTAMASS产小流量和批量控制的连续测量的E+H83型科氏力质量流量计取代电磁流量计卷烟加香加料精度大幅提高加香精度由原来06%左右提高到03%左右加料精度从08%左右提高到015%左右详见表1、表2。影响卷烟加香加料精度的既有系统的因素也有偶然的因素系统误差一般是恒定不可控的造成的原因是系统检测、信号传输、信号运算处理滞后性及累计误差影响。从混丝加香系统的控制原理看加香流量是依据加香前各皮带秤瞬间物料总重(主称纯丝和各配比称梗丝之和)传来的流量信号、脉冲信号以及设定的加香比例运算出加香理论值与通过质量流量计的瞬时流量信号得出的跟踪值经PID(控制器)比较调节数字模拟转换输出电流信号给变频器进而控制加香泵的转速从而实现烟丝流量按比例加香的目的。若出现系统误差应从检测信号入手如各电子皮带秤自身精度校正及各秤配比精度确认皮带秤和质量流量计归零稳定性等。对于偶然原因引起的精度可控波动依据PDCA循环从人、机、料、法、环、测等方面查找原因如人为的操作方法不当、管路损耗、料液的沉淀(颗粒)、剩余料的回吹、管路清洗等。要尽量稳定物料流量添加足够量的储料喂料装置或叶丝预储柜。加强设备保养减少停机次数减小质量流量计由于来料信号剧烈波动而引起的波动从而提高卷烟加香加料精度稳定产品质量。[收稿日期]2010年5月16日[作者简介]陈有利:吉林烟草工业有限责任公司长春卷烟厂工艺质检处工程师。姜海侠:吉林烟草工业有限责任公司长春卷烟厂。齐岩:吉林烟草工业有限责任公司品控部。