固體質(zhì)量流量計在PTA裝置的應(yīng)用
在對PTA粉料的計量中，SH-04-S 型流量計出現(xiàn)了很多問題，無法實現(xiàn)連續(xù)計量。隨著運用科里奧利力的扭矩式質(zhì)量流量計逐步推廣，我們對原有的流量計進行了改造，更換為由德國SCHENCKPROCESS GmbH生產(chǎn)的S型質(zhì)量流量計。根據(jù)對2種稱量系統(tǒng)的使用和維護經(jīng)驗，對質(zhì)量流量計的原理以及各自優(yōu)缺點進行了分析對比，為選擇散料計量控制系統(tǒng)時提供參考。
1 S型扭矩式質(zhì)量流量計測量控制原理
扭矩式流量計的控制原理如圖1所示。
物料由變頻控制的喂料器送到測量室，經(jīng)錐形的導(dǎo)向裝置后，落在測量電機驅(qū)動的測量輪上，從導(dǎo)流槽拋出，測量電機通過杠桿和預(yù)壓緊彈簧裝置將扭矩信號傳送給載荷傳感器L/C，載荷傳感器將扭矩信號QNORM。轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，測量輪速度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)字信息的扭矩信號和測量輪速度信號傳送到INTECONT的微處理，通過扭矩和轉(zhuǎn)速信號計算當(dāng)前流量It。
It=KQNORM/n
其中：QNORM為L/C上測得的扭矩；n為測量輪速度；K為流量計特征系數(shù)（與測量輪半徑、杠桿長度有關(guān)）。
2 SH-04-S 型流量計
2.1 SH-04-S 型秤的測量原理
SANKYO PIO-TECH公司生產(chǎn)的SH-04-S型流量計由稱量料斗和GPC-D146-C（D）-B02型Miconline控制器組成。測力傳感器的變送器通過專用電纜與Miconline控制器相連，通過Miconline控制器對測力傳感器來的信號進行處理，計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力傳感器和16位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器測量的，所以它可以執(zhí)行高精度測量。
SH-04-S型流量計結(jié)構(gòu)示如圖2所示。
SH-04-S的測量程序為：
（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，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 測量傳感器隔膜容易損壞
為了減少外力對測力傳感器的影響，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測力傳感器的作用。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，使流量計無法工作，同時泄漏的粉料還會造成環(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現(xiàn)的。SH-04-S料斗的體積為0.3m3，要達(dá)到40t/h的計量能力，按PTA的堆密度0.9×103kg/m 來計算，則閘板每小時平均要開啟和關(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，部分粉料會從料斗中漏出，使計量精度降低。
2.2.3 頻繁出現(xiàn)超時和超負(fù)荷故障報警
在實際運行過程中，受上游料倉料位和料倉錐部物料“架橋”的影響，喂入流量計的物料不可能非常均勻。由于喂料器的喂料速度是手動調(diào)節(jié)的。沒有自動補償喂料量的功能，物料喂入的不均勻會導(dǎo)致SH-04-S頻繁發(fā)生超時和超負(fù)載報警，造成流量計無法正常工作。
3 扭矩式稱量系統(tǒng)的優(yōu)點和不足
扭矩式稱量系統(tǒng)是工業(yè)化生產(chǎn)對控制精度要求越來越高與測量手段趨于完善相結(jié)合的產(chǎn)物，與傳統(tǒng)的計量系統(tǒng)相比有著顯著的優(yōu)點。
3.1 扭矩式流量計在使用過程中的優(yōu)點
3.1.1 實現(xiàn)連續(xù)實時控制
扭矩式稱量系統(tǒng)是利用科氏力原理，靠測量扭矩來計算流量的。只要物料流落在轉(zhuǎn)動的測量輪上，而又不黏附于測量輪，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，測量沒有“盲點”，沒有滯后，可實現(xiàn)真正意義上的全過程實時控制。
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，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，利用杠桿原理測量扭矩，其檢測部分完全與外部隔離，無外部擾動，而且密封性能比較好，不會出現(xiàn)粉料泄漏的情況。
3.1.4 計量的準(zhǔn)確性高
S型扭矩式流量計采用不銹鋼防泄漏密封結(jié)構(gòu)，測量室及其驅(qū)動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，計量精度為99.5%，能夠滿足PTA裝置在各種不同負(fù)荷時的精確計量。
3.1.5 S型扭矩式質(zhì)量流量計連續(xù)運行時間長，維修點少
質(zhì)量流量計正常的維修周期為10000h，易損件少，正常的維修量少。只需定期對測量輪軸承、電機上部/下部軸承和徑向軸密封環(huán)進行定期潤滑即可。
3.2 存在的不足
3.2.1 對輸送物料的性質(zhì)有一定的限制
S型扭矩式質(zhì)量流量計是計量散料流的一種準(zhǔn)確的測量系統(tǒng)，根據(jù)其原理，被測的散料流必須從它內(nèi)部通過。因而，當(dāng)物料黏著在測輪上時，尤其是外罩的內(nèi)壁板上時，會阻礙物料的流動。這一點限制了質(zhì)量流量計的應(yīng)用。因此，也產(chǎn)生了對于散料的要求，要求它能夠自由流淌，不會凝聚，不會黏著。凡是具有這些性質(zhì)的散料，如各種顆粒狀物質(zhì)、流動性好的粉末等，都可以用質(zhì)量流量計計量。
3.2.2 零點調(diào)整比較困難
扭矩式稱量裝置是精度要求極高的精密儀器，其零點靠頂壓彈簧的彈力來調(diào)節(jié)，零點特別是動態(tài)零點的校驗相當(dāng)困難，需要進行實物校驗，工作量大。質(zhì)量流量計的檢測信號是通過機械傳動和杠桿來傳遞的扭矩信號，因此，一旦電機與測量輪間的傳動力的彈性摩擦系數(shù)發(fā)生變化，測量誤差將加大，若彈夾軸承損壞，需要更換全套軸，并重新校驗，故障后修復(fù)難度大，檢修費用高。
3.2.3 輸送物料中不能夾帶惰性氣體
根據(jù)質(zhì)量流量計的測量原理可以知道，凡是通過質(zhì)量流量計測量輪的任何東西都被計量為散料流流量。因此，必須嚴(yán)格控制質(zhì)量流量計內(nèi)部氣體的流動。在輸送易燃易爆散料時，密封的惰性氣體容易在流量計內(nèi)部流動，影響對散料的計量精度。因此，要密切注意密封的惰性氣體的流量，避免它在流量計內(nèi)部的流動。同時，也應(yīng)該注意質(zhì)量流量計下游輸送裝置輸送氣的反竄，影響測量精度。
4 結(jié)論
SCHENCK公司的S型質(zhì)量流量計可以精確的計量PTA粉料的流量。應(yīng)用科氏力原理計量PTA等散料是固體流量計的發(fā)展趨勢，相對于其他稱量系統(tǒng)是一個突破性的進步[1]。一旦克服機械方面的不足，將會完全取代傳統(tǒng)的粉料計量方法，可以大大提高固體散料的計量精確度。
參考文獻(xiàn)：
[1] 陳群，陳銓.質(zhì)量流量計與失重式給料器在PTA計量控制中的對比[J].聚酯工業(yè)，2001，14（1）：60
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