SMC41冲击式固体流量计及其在固体物料定量控制中的应用

　　一、引　　言

　　在工业生产中经常要对各种固体物料流量进行监控和对该种物量进行累积。成形的固体物料可能是微小细粒,也可能是大到拳头般的块状物。冲击式流量计由于其流量范围宽,密封性好,可靠性高,附着不发生流量零点偏移等特点,成为最佳选择方案。

　　二、冲击式流量计原理

　　冲击式流量计发送器是以动量原理进行工作。图1所示,粉粒体从一定高度h例如从电磁给料机上自由下落时,在检测板上产生冲击力(F0)的水平成分与该粉粒体的瞬时重量流量(G)成比例关系。这就是冲击式流量计的原理。

式中Fh——检测板的总水平分力,g

　　G——重量流量,g/s

　　h——自由下落高度,cm

　　g——重力加速度,981cm/s²

　　θ——检测板倾斜角

　　L——检测板上粉粒流动长度,cm

　　V——在检测板上流动的粒子群的平均速度,cm/s

　　M——粉粒与冲板表面的摩擦系数

　　A——与粉粒反弹有关的系数

　　B——与摩擦有关的系数

　　由以上可知,只要物料落下的高度h,检测板倾斜角θ,物料在板上流动长度L以及物料的物性(A、B、M)一定,检测板所受到的总水平分力与粉粒体瞬时重量流量G成比例关系。

　　三、SMC41固体冲击式流量计系统的组成和结构

　　SMC41固体流量计由冲击式流量计发送器及SMC41流量显示积算仪构成。SMC1固体流量计发送器主要由整流器、主流路、检查闸、检测头4部分组成。整流器设计如图2所示,目地对加料物质减速,使物料满足上述自由下落的特性,以保证测试值的准确性。整个测量流路中,气流的存在将影响测量精度,为此我们增加一个压力变送器来获得流路中压力值对流量进行补偿校正,如果压力超限或抖动太大,将报警提醒工作人员检查回路密封状况。压力变送器为电流输出,直接远传给流量显示积算仪。

　　检测头是流量计发送器的核心,结构示意图如图2所示,实际为一杠杆测力机构,主杆以交叉十字簧片作为杠杆支点,将冲板的正比于物料流量的水平分力Fh以一定的杠杆比放大加于拉式传感器上,杠杆比与流量量程有关。

　　由于传感器受力时为微应变,并且交叉十字弹簧只传递水平方向的力,这样传感器所受拉力正比于冲板的水平分力,即传感器感知了固体物料的流量。拉力传感器采用电流输出形式,直接远传给流量显示积算仪。SMC41流量显示积算仪功能框图见图3。流量电流信号进入仪表后,首先进行I/V转换为1～5V电压,AD651对此电压作V/F变换,再经光隔离后送高速计数器,计数器闸门时间由程序设定,此时一方面频率每一个脉冲代表一定量化了的物料流过,对此脉冲计数即对物料积算,即快速实时对物料流过量进行了累积;另一方面计数值除闸门时间得到频率值,进一步获得输入电压值,这样就完成了一次A/D转换,经过数据滤波、线性补偿就获得了瞬时流量平均值。SMC41流量计必须经过实物标定后才可以使用。标定结果,满量程流量按5段划分,将流量计发送器输出的电流值与对应实际测量的物料瞬时流量平均值做成折线,存于掉电保护RAM之中,测量中软件将输入的流量电流信号放入对应折线段,进一步获得物料瞬时流量平均值,根据此值输出标度后的流量电流及报警开关量。为了防止流量计在无流量时由于现场振动流量值不为零,带来累积误差,设置流量零点切除单元,当测量流量低于此单元值时,不积算,瞬时流量为零;流量零点切除单元由用户根据现场振动情况设定,这对于现场实际流量测量是有意义的。