[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06%左右提高到03%左右,加料精度从08%左右提高到015%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±02%×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06%左右提高到03%左右,加料精度从08%左右提高到015%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。