科氏力質(zhì)量流量計(jì)的原理及應(yīng)用|科氏力質(zhì)量流量計(jì)原理

　　[摘 要]本文深入研究了科氏力質(zhì)量流量計(jì)的工作原理,并在煙草生產(chǎn)的加香加料過程中代替?zhèn)鹘y(tǒng)液體體積流量計(jì)(電磁流量計(jì)),加香精度由原來0?6%左右提高到0?3%左右,加料精度從0?8%左右提高到0?15%左右,較大幅度提高了卷煙生產(chǎn)過程中批次內(nèi)加香加料精度,確保批間的穩(wěn)定性。實(shí)現(xiàn)煙草行業(yè)由結(jié)果控制向過程控制的轉(zhuǎn)變,穩(wěn)定和提高了卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。
　　[關(guān)鍵詞]科氏力 質(zhì)量流量計(jì) 卷煙加香加料 精度
　　[中圖分類號(hào)]TH89?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A?[文章編號(hào)]1007-4309(2010)07-0189-02
　　隨著行業(yè)自動(dòng)化水平的提高,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格,傳統(tǒng)的液體計(jì)量器具(電磁流量計(jì)),已逐步被更加精確的新一代流量儀表(科氏力質(zhì)量流量計(jì))所取代,以往的電磁流量計(jì)所計(jì)量的是按液體流體的體積稱取,易受到流體密度、粘度、溫度、壓力等因素的影響,造成質(zhì)量流量誤差。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)密度變化30%時(shí),流體流量會(huì)產(chǎn)生30―40%的誤差�？剖狭α髁坑�(jì)具有長期穩(wěn)定、計(jì)量精確的特性,測(cè)量時(shí)不受流體的任何特性影響,是真正意義上的高精度的直接質(zhì)量流量測(cè)量,其測(cè)量誤差僅為±0?2%×流量±零點(diǎn)漂移。
　　1832年,法國氣象學(xué)家科里奧利在研究水輪機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn),流體在旋轉(zhuǎn)管內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)管壁產(chǎn)生一個(gè)力,為描述旋轉(zhuǎn)體系這個(gè)慣性,將其命名為科氏力。例如:從北極點(diǎn)發(fā)出一枚炮彈,假如地球不會(huì)自轉(zhuǎn),從空中看,軌跡就是一條直線。因地球會(huì)自轉(zhuǎn),站在北極點(diǎn)看,軌跡會(huì)發(fā)生偏移。偏移的原因就是有一種假想力的存在,它是對(duì)旋轉(zhuǎn)體系中做直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),由于慣性相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體系產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)偏移的描述。依據(jù)科氏力原理,流量計(jì)測(cè)量管采用平衡單管(雙管、U型、J型等),當(dāng)流體以一定線速度,流經(jīng)安裝在傳感器內(nèi)部的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)測(cè)量管時(shí),測(cè)量管的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)(相當(dāng)于地球自轉(zhuǎn))會(huì)產(chǎn)生一個(gè)角速度,由于轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)是受到外加電磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的,有著固定的頻率,因而流體在管道中受到的科氏力僅與質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度有關(guān),??F=?2M×V×ω(F―科氏力、M―質(zhì)量、ω―角速度)?,而流速×質(zhì)量=質(zhì)量流量,因而通過測(cè)量流體在管道中受到的科氏力,準(zhǔn)確地得到流體的質(zhì)量流量。由于傳感器中部裝有驅(qū)動(dòng)線圈,兩端裝有拾振線圈,變送器提供的電壓加到驅(qū)動(dòng)線圈時(shí),測(cè)量管作往復(fù)的周期振動(dòng),流體流經(jīng)測(cè)量管就會(huì)產(chǎn)生科氏力效應(yīng),使振管扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。安裝在振管兩端的拾振線圈將產(chǎn)生相位不同的信號(hào),兩端的信號(hào)差與流經(jīng)傳感器的流體質(zhì)量成比例關(guān)系,從而計(jì)算并顯示出流體質(zhì)量。不同的介質(zhì)流經(jīng)傳感器時(shí),振管的主振頻率不同,據(jù)此解算出介質(zhì)密度。同時(shí)安裝在傳感器振管上的鉑電阻可間接測(cè)量介質(zhì)的溫度。
　　根據(jù)生產(chǎn)能力和卷煙加香加料的特點(diǎn),我廠選用德國ROTAMASS產(chǎn)小流量和批量控制的連續(xù)測(cè)量的E+H83型科氏力質(zhì)量流量計(jì)取代電磁流量計(jì),卷煙加香加料精度大幅提高,加香精度由原來0?6%左右提高到0?3%左右,加料精度從0?8%左右提高到0?15%左右,詳見表1、表2。?
　　影響卷煙加香加料精度的既有系統(tǒng)的因素也有偶然的因素,系統(tǒng)誤差一般是恒定不可控的,造成的原因是系統(tǒng)檢測(cè)、信號(hào)傳輸、信號(hào)運(yùn)算處理滯后性及累計(jì)誤差影響。從混絲加香系統(tǒng)的控制原理看,加香流量是依據(jù)加香前各皮帶秤瞬間物料總重(主稱純絲和各配比稱梗絲之和)傳來的流量信號(hào)、脈沖信號(hào)以及設(shè)定的加香比例運(yùn)算出加香理論值,與通過質(zhì)量流量計(jì)的瞬時(shí)流量信號(hào)得出的跟蹤值,經(jīng)PID(控制器)比較調(diào)節(jié),數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換,輸出電流信號(hào)給變頻器進(jìn)而控制加香泵的轉(zhuǎn)速,從而實(shí)現(xiàn)煙絲流量按比例加香的目的。若出現(xiàn)系統(tǒng)誤差應(yīng)從檢測(cè)信號(hào)入手,如各電子皮帶秤自身精度校正及各秤配比精度確認(rèn),皮帶秤和質(zhì)量流量計(jì)歸零穩(wěn)定性等。對(duì)于偶然原因引起的精度可控波動(dòng),依據(jù)PDCA循環(huán)從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等方面查找原因,如人為的操作方法不當(dāng)、管路損耗、料液的沉淀(顆粒)、剩余料的回吹、管路清洗等。要盡量穩(wěn)定物料流量,添加足夠量的儲(chǔ)料喂料裝置或葉絲預(yù)儲(chǔ)柜。加強(qiáng)設(shè)備保養(yǎng),減少停機(jī)次數(shù),減小質(zhì)量流量計(jì)由于來料信號(hào)劇烈波動(dòng)而引起的波動(dòng),從而提高卷煙加香加料精度,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。
　　?[收稿日期]2010年5月16日
　　?[作者簡介]陳有利:吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司長春卷煙廠工藝質(zhì)檢處工程師。姜海俠:吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司長春卷煙廠。齊巖:吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司品控部。

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