基于流量测量技术的称重系统

　　工业原料的自动称重,大多采用称重传感器作为测量元件,可编程逻辑控制器作为控制部分来实现。但是,由于称重传感器自身的缺陷造成了实际测量精确度并不高。作者依据被测流体的特性,结合流量测量技术,提出利用科氏力质量流量计直接测量流体质量,可大幅提高称量的精度。

　　1　工况分析

　　被测化工原料是52型氯化石蜡和邻苯二甲酸二辛酯。氯化石蜡简称石蜡,是氯化石蜡衍生物的统称;52型氯化石蜡是石蜡的一种,它的氯含量为52%,是一种油状粘稠液体;邻苯二甲酸二辛酯是一种淡黄色油状液体。它们的产品标准如表1和表2所示。

　　2　现有称重系统

　　2·1　系统组成

　　该系统由三部分组成,其中测量元件为称重传感器,控制部分为可编程逻辑控制器,执行元件为电磁阀。系统示意图如图1所示。

　　2·2　工作原理

　　该自动称重系统依靠原料的自身重力经电磁阀1,2向称量罐泄料,可编程逻辑控制器通过采集称重传感器4,5的输出信号来控制电磁阀1,2的启动和停止,实现对化工原料的自动称量。

　　2·3　误差分析

　　由于称量罐吊装在称重传感器4,5上,横向没有支撑。所以,当储料罐从高处向称量罐放料时,会对称量罐造成冲击,致使称重传感器产生横向摆动。而抗偏心和侧向负荷能力差正是称重传感器的缺点,[1]因此称量时会产生较大误差。一般情况下,该系统的测量精确度为±0·80%左右。

　　3　改进后的称重系统

　　这里使用流量计代替称重传感器作为测量元件,因此流量计是该系统主要部分,只有选择合适的流量计才能保证测量的精度。下面首先讨论流量计的选型。

　　3·1　流量计的选型

　　目前,为了获得高的测量精确度,大多采用容积式流量计、涡轮流量计和科氏力质量流量计测量液体流量,现对这三种流量计分析如下。

　　3·1·1　容积式流量计

　　容积式流量计在油性产品的计量方面积累了丰富的经验,其中ISO2714:1980《液态烃—用除计量泵以外的定排量(容积式)仪表系统的体积测量》就包含了许多实践经验。[2]但是,流体温度对容积式流量计的测量精确度影响较大,例如:当椭圆齿轮流量计计量室和齿轮均为铸钢时,测量值变化为+0·36%/10℃;[3]均为铸铁时,测量值变化为+0·33%/10℃;计量室为铸铁,齿轮为铸铝时,则为+0·14%/10℃。[4]由于生产线为昼夜连续运转,生产期间内温度差异大,因此此处不宜采用容积式流量计。

　　3·1·2　涡轮流量计

　　当所测流体的黏度变化时,涡轮流量计的测量精确度和范围度都有明显的变化。黏度升高,范围度减小,误差向负向移动,因而涡轮流量计不适于高黏度流体的测量。