在對(duì)PTA粉料的計(jì)量中，SH-04-S 型流量計(jì)出現(xiàn)了很多問題，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)計(jì)量。隨著運(yùn)用科里奧利力的扭矩式質(zhì)量流量計(jì)逐步推廣，我們對(duì)原有的流量計(jì)進(jìn)行了改造，更換為由德國(guó)SCHENCKPROCESS GmbH生產(chǎn)的S型質(zhì)量流量計(jì)。根據(jù)對(duì)2種稱量系統(tǒng)的使用和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的原理以及各自優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析對(duì)比，為選擇散料計(jì)量控制系統(tǒng)時(shí)提供參考。
1 S型扭矩式質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量控制原理
扭矩式流量計(jì)的控制原理如圖1所示。
物料由變頻控制的喂料器送到測(cè)量室，經(jīng)錐形的導(dǎo)向裝置后，落在測(cè)量電機(jī)驅(qū)動(dòng)的測(cè)量輪上，從導(dǎo)流槽拋出，測(cè)量電機(jī)通過杠桿和預(yù)壓緊彈簧裝置將扭矩信號(hào)傳送給載荷傳感器L/C，載荷傳感器將扭矩信號(hào)QNORM。轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，測(cè)量輪速度n通過傳感器G采集，通過頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息。轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息的扭矩信號(hào)和測(cè)量輪速度信號(hào)傳送到INTECONT的微處理，通過扭矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)計(jì)算當(dāng)前流量It。
It=KQNORM/n
其中：QNORM為L(zhǎng)/C上測(cè)得的扭矩；n為測(cè)量輪速度；K為流量計(jì)特征系數(shù)（與測(cè)量輪半徑、杠桿長(zhǎng)度有關(guān)）。
2 SH-04-S 型流量計(jì)
2.1 SH-04-S 型秤的測(cè)量原理
SANKYO PIO-TECH公司生產(chǎn)的SH-04-S型流量計(jì)由稱量料斗和GPC-D146-C（D）-B02型Miconline控制器組成。測(cè)力傳感器的變送器通過專用電纜與Miconline控制器相連，通過Miconline控制器對(duì)測(cè)力傳感器來的信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算出通過料斗粉末的流量。Miconline控制器可以控制安裝在流量計(jì)頂部的分流器及安裝在2組秤料斗內(nèi)部的閘板，從理論上它可以允許連續(xù)加料和部分連續(xù)加料。由于秤料斗內(nèi)的物料是利用高精度的電子測(cè)力傳感器和16位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器測(cè)量的，所以它可以執(zhí)行高精度測(cè)量。
SH-04-S型流量計(jì)結(jié)構(gòu)示如圖2所示。
SH-04-S的測(cè)量程序?yàn)椋?/p>
（1）為料斗A加料，稱量料斗B的質(zhì)量。
（2）在料斗A質(zhì)量接近目標(biāo)值時(shí)，停止加料。
（3）稱量料斗A的質(zhì)量，并將質(zhì)量（WT）輸入Miconline控制器。
（4）料斗A閘板打開，持續(xù)時(shí)間t，排出粉末。
（5）閘板關(guān)閉后，料斗A的質(zhì)量（WN）輸入Miconline控制器。排出粉末的質(zhì)量是（WT-WN），Miconline控制器將質(zhì)量加入其積分器。
（6）稱量料斗A完成，通過分流器改變擋板位置，將物料放入料斗B，稱量料斗B開始。
2.2 SH-04-S秤存在的缺陷
2.2.1 測(cè)量傳感器隔膜容易損壞
為了減少外力對(duì)測(cè)力傳感器的影響，在料斗的支撐軸上使用了彈性非常好的硅橡膠隔膜，通過硅橡膠的彈性形變來減少外力對(duì)測(cè)力傳感器的作用。但是，由于輸送的PTA粉料溫度在120℃左右，而且下游輸送裝置的密封不可能十分完好，輸送氣常常反竄至料斗內(nèi)，導(dǎo)致密封支撐軸處的隔膜由于溫度和壓力的影響，發(fā)生老化和破裂。隔膜破裂后，粉料就開始從支撐軸處泄漏，使流量計(jì)無法工作，同時(shí)泄漏的粉料還會(huì)造成環(huán)境污染。
2.2.2 閘板填料容易損壞
閘板和料斗之間的密封是通過鑲嵌在料斗底部的硅橡膠填料實(shí)現(xiàn)的。SH-04-S料斗的體積為0.3m3，要達(dá)到40t/h的計(jì)量能力，按PTA的堆密度0.9×103kg/m 來計(jì)算，則閘板每小時(shí)平均要開啟和關(guān)閉200次。在SH-04-S工作過程中，閘板頻繁的動(dòng)作常常導(dǎo)致填料的磨損，導(dǎo)致閘板和料斗間的密封性能變差，部分粉料會(huì)從料斗中漏出，使計(jì)量精度降低。
2.2.3 頻繁出現(xiàn)超時(shí)和超負(fù)荷故障報(bào)警
在實(shí)際運(yùn)行過程中，受上游料倉(cāng)料位和料倉(cāng)錐部物料“架橋"的影響，喂入流量計(jì)的物料不可能非常均勻。由于喂料器的喂料速度是手動(dòng)調(diào)節(jié)的。沒有自動(dòng)補(bǔ)償喂料量的功能，物料喂入的不均勻會(huì)導(dǎo)致SH-04-S頻繁發(fā)生超時(shí)和超負(fù)載報(bào)警，造成流量計(jì)無法正常工作。
3 扭矩式稱量系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和不足
扭矩式稱量系統(tǒng)是工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)控制精度要求越來越高與測(cè)量手段趨于完善相結(jié)合的產(chǎn)物，與傳統(tǒng)的計(jì)量系統(tǒng)相比有著顯著的優(yōu)點(diǎn)。
3.1 扭矩式流量計(jì)在使用過程中的優(yōu)點(diǎn)
3.1.1 實(shí)現(xiàn)連續(xù)實(shí)時(shí)控制
扭矩式稱量系統(tǒng)是利用科氏力原理，靠測(cè)量扭矩來計(jì)算流量的。只要物料流落在轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量輪上，而又不黏附于測(cè)量輪，作用力矩和反作用力矩就隨之產(chǎn)生，并且力矩的變化隨質(zhì)量流量而變化，測(cè)量沒有“盲點(diǎn)"，沒有滯后，可實(shí)現(xiàn)真正意義上的全過程實(shí)時(shí)控制。
3.1.2 流程緊湊，減少投資
2類稱量方式相比，SH-04-S稱量系統(tǒng)流程長(zhǎng)，占用空間比較大，SH-04-S的尺寸為2250mm ×1760mm，而S型扭矩式質(zhì)量流量計(jì)為1 200mm×730mm，相應(yīng)地所占空間也就要小得多。
3.1.3 無外部干擾，工況穩(wěn)定
扭矩式稱量系統(tǒng)中，只有1只載荷傳感器，利用杠桿原理測(cè)量扭矩，其檢測(cè)部分與外部隔離，無外部擾動(dòng)，而且密封性能比較好，不會(huì)出現(xiàn)粉料泄漏的情況。
3.1.4 計(jì)量的準(zhǔn)確性高
S型扭矩式流量計(jì)采用不銹鋼防泄漏密封結(jié)構(gòu)，測(cè)量室及其驅(qū)動(dòng)部分位于物料密封罩外，不受物料影響，可調(diào)量程比為1/10，計(jì)量精度為99.5%，能夠滿足PTA裝置在各種不同負(fù)荷時(shí)的精確計(jì)量。
3.1.5 S型扭矩式質(zhì)量流量計(jì)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，維修點(diǎn)少
質(zhì)量流量計(jì)正常的維修周期為10000h，易損件少，正常的維修量少。只需定期對(duì)測(cè)量輪軸承、電機(jī)上部/下部軸承和徑向軸密封環(huán)進(jìn)行定期潤(rùn)滑即可。
3.2 存在的不足
3.2.1 對(duì)輸送物料的性質(zhì)有一定的限制
S型扭矩式質(zhì)量流量計(jì)是計(jì)量散料流的一種準(zhǔn)確的測(cè)量系統(tǒng)，根據(jù)其原理，被測(cè)的散料流必須從它內(nèi)部通過。因而，當(dāng)物料黏著在測(cè)輪上時(shí)，尤其是外罩的內(nèi)壁板上時(shí)，會(huì)阻礙物料的流動(dòng)。這一點(diǎn)限制了質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用。因此，也產(chǎn)生了對(duì)于散料的要求，要求它能夠自由流淌，不會(huì)凝聚，不會(huì)黏著。凡是具有這些性質(zhì)的散料，如各種顆粒狀物質(zhì)、流動(dòng)性好的粉末等，都可以用質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量。
3.2.2 零點(diǎn)調(diào)整比較困難
扭矩式稱量裝置是精度要求的精密儀器，其零點(diǎn)靠頂壓彈簧的彈力來調(diào)節(jié)，零點(diǎn)特別是動(dòng)態(tài)零點(diǎn)的校驗(yàn)相當(dāng)困難，需要進(jìn)行實(shí)物校驗(yàn)，工作量大。質(zhì)量流量計(jì)的檢測(cè)信號(hào)是通過機(jī)械傳動(dòng)和杠桿來傳遞的扭矩信號(hào)，因此，一旦電機(jī)與測(cè)量輪間的傳動(dòng)力的彈性摩擦系數(shù)發(fā)生變化，測(cè)量誤差將加大，若彈夾軸承損壞，需要更換全套軸，并重新校驗(yàn)，故障后修復(fù)難度大，檢修費(fèi)用高。
3.2.3 輸送物料中不能夾帶惰性氣體
根據(jù)質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量原理可以知道，凡是通過質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量輪的任何東西都被計(jì)量為散料流流量。因此，必須嚴(yán)格控制質(zhì)量流量計(jì)內(nèi)部氣體的流動(dòng)。在輸送易燃易爆散料時(shí)，密封的惰性氣體容易在流量計(jì)內(nèi)部流動(dòng)，影響對(duì)散料的計(jì)量精度。因此，要密切注意密封的惰性氣體的流量，避免它在流量計(jì)內(nèi)部的流動(dòng)。同時(shí)，也應(yīng)該注意質(zhì)量流量計(jì)下游輸送裝置輸送氣的反竄，影響測(cè)量精度。
4 結(jié)論
SCHENCK公司的S型質(zhì)量流量計(jì)可以精確的計(jì)量PTA粉料的流量。應(yīng)用科氏力原理計(jì)量PTA等散料是固體流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，相對(duì)于其他稱量系統(tǒng)是一個(gè)突破性的進(jìn)步[1]。一旦克服機(jī)械方面的不足，將會(huì)取代傳統(tǒng)的粉料計(jì)量方法，可以大大提高固體散料的計(jì)量精確度。
參考文獻(xiàn)：
[1] 陳群，陳銓.質(zhì)量流量計(jì)與失重式給料器在PTA計(jì)量控制中的對(duì)比[J].聚酯工業(yè)，2001，14（1）：60
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