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    質量流量計在混煉膠生產過程中的應用

    作者:江蘇創輝自動化儀表有限公司
    1.工藝油在橡膠制品中的應用
    在生產混煉膠的過程中,工藝油使用適量對橡膠制品有良好的軟化效果,它可增加可塑性,對炭黑粉狀的配合劑有潤濕作用,使之容易分散于膠料,能提高硫化膠的彈性,耐屈撓龜裂性能和耐磨性,并有助于提高丁苯膠的粘著力,可見工藝油在混煉膠的重要性。如果使用不當超出公差范圍,將降低橡膠制品的質量。
     
    2.問題的提出
    多年以來,在向混煉膠加油的過程中,使用了幾種方法,但效果都不理想,主要表現在增加勞動力(人工稱量人注塞泵體積測量不準確還需要換算,電子秤稱量,零點飄移現象嚴重,維護量大,給生產帶來不便。
     
    3.質量流量計的測量原理
    我們采用CO RIM ASS質量流量
    計,通過安裝調試及實際運行,效果很好,解決了前面提到的各種問題。
    質量流量計的原量是根據德國力學科里奧利斯發明的,即科里奧利斯原理(簡稱科氏力)而制成的CORIM ASS質量流量計,如圖1所示。這種流量計分為一次表(傳感器)和二次表(監視器)。
    當一根管子繞著原點旋轉時,讓一個質點從原點通過管子向外端流動,即質點的線速度由零逐漸增大,也就是說質點被賦給能量,隨之而產生的反作用力Fc將使管子的旋轉速度減緩,即管子運動發生滯后。相反,讓一個質點從外端通過管子向原點流動,即質點的線速度由大逐漸減小趨向于零,也就是說質點的能量被釋放出來,隨之而產生的反作用力Fc將使管子的旋轉速度加快,即管子的運動超前。
    這種能使旋轉著的管子運動速度發生超前或滯后的力Fc就稱為科氏力。
    我們將繞著同一根軸線以同相位旋轉的兩根相同的管子外端用同樣的管子連接起來,見圖2,當管子內沒有質點流過時,連接管與軸線是平衡的,而當管子內有質點流過時由于科氏力的作用,兩根旋轉管發生相位差,連接管就不再與軸線平行??偠灾?,管子的相位差大小取決于管子變形的大小,而管子變形的大小僅僅取決于流經管子的流體質量的大小,這就為利用科氏力直接測量流體的質量奠定了基礎。
    我們將管子的圓周運動切割下一段圓弧,使管子在圓弧內反復旋轉,即將單向旋轉運動變成雙向振動,則連接管在沒有流量時為平行振動,而在有流量時就變成反復扭動。要使管子振動是非常方便的,即用激磁電流進行激勵,在管子兩端利用電磁感應分別取得正弦信號1和2,兩個正弦信號相位差的大小就直接反映出質量流量的大小,如圖3所示。
    CO RIM ASS M FS1000測量系統采用單管串聯型的測量管,如圖4所示它具有以下優點:
    (1)測量管采用流量大橫截面管、彎曲半徑大,保證了測量時壓力損失zui小,在給定的測量范圍內,消除了渦凹危險。
    (2)由于具有雙測量管,因而對外夾的振動不敏感,抗干擾性強。
    (3)由于雙測量管是由單管串聯而成,不用分流,流量絕對相等,因而零點穩定了。
    (4)測量管管壁厚,zui脆弱的焊縫在zui不受力的測量管直管段中部,見圖4,測量和振蕩支點避開了焊縫,其受力狀態為扭動而不是彎曲,從而保證儀表具有很長的壽命。
    (5振動頻率低,僅100Hz左右,轉換器可以對每一Hz信號進行多點采樣,從而提高測量精度。
    (6)CO RIM ASS測量系統用一個質量很重的鑄件做為基座,利用真空釬焊的工藝方法將測量管組合成一體。這種結構能夠承受由于安裝法蘭不平衡中心線不直安裝盡寸超差等因素引起的各種應力,使測量管始終處于正常振蕩狀態,大大降低了對安裝的要求傳感器采用全密封焊接內充氣保護。
     
    4.與密煉機配套應用
    在與密煉機配套加工混煉膠時,由于介質流過傳感器時就有振蕩信號被送到二次儀表(監視器),這時在二次儀表顯示屏上就可顯示出此時介質流過的重量、比重、溫度,同時在二次儀表中向外輸出脈沖信號,再把脈沖信號送到計數器(控制器),當脈沖數達到預先設定值時,計數器(控制器)就有一個觸點信號輸出。這個觸點信號可以直接控制交流接觸器或電動閥。
    5.與幾種流量計、電子秤比較
    (1)雙柱塞油泵
    這種油泵只能輸出體積信號,但體積的大小是隨溫度變化的,這就需要保持恒溫,在生產實際中工藝油的溫度是很難保持恒定的。
    (2)螺桿式流量計
    這種流量計在介質流過時,螺桿隨之轉動,螺桿轉動一圈輸出一個觸點信號,體積受溫度影響在沒有介質流過時,只要電動機轉動,螺桿也隨之轉動,誤差大。
    (3)電子秤稱重
    電子秤稱重零點飄移嚴重,經常需要維護調試,給生產帶來諸多不便。
    以上三種油泵的信號是靠機械傳動發出的,因此,不管是否有介質流過都有信號輸出。電子秤的壓力傳感器在惡劣的環境下零點飄移嚴重。而質量流量計卻不發生這種現象

    6.質量流量計的優點
    (1)可直接測量體積質量,并直觀地在二次儀表中顯示出來。
    (2)不受密度、溫度、壓力因素的影響。
    (3)具有兩個獨立的測量功能,每個功能互不關聯,包括對流量、密度、溫度的測量。質量可以直接測量顯示;當要求體積流量時,將質量流量除以介質的密度,而密度則由該計通過頻率來測定;在傳感器內部,測量管上加有一個溫度傳感器來測量溫度質量、密度溫度三個單量均可比較直觀在二次儀表顯示屏上顯示出來
    (4)該流量計精度高準確度高,線性好
    (5)質量流量計的測量一般不受介質的限制,它不象一般的體積流量表對測量介質有一定的局限性。如:電磁流量計介質必須導電,否則將不能測量:又如螺桿式和柱塞式這兩種流量計在密度大的情況下,馬達就帶不動了,而CO RIMASS流量計就沒有這種局限性,一般的介質只要能流過管子都可以直觀地進行測量。
     
    7.改進措施
    在引進流量計的試驗中,由于通往密煉機大輸油管,在密閉室內部進口處往往被膠料塞住,所以在傳感器的前面加有一臺齒輪油泵,問題是當數值達到預先設定值時,電動機斷電后還有1-2s的慣力,因此這時的實際重量就要比計數控制器的設定值多幾十克。解決的辦法有兩種,一種是將慣力多輸出的量在設定時減去,另一種是在傳感器前加一個電動控制閥,控制閥與馬達同步動作,這樣就解決了存在的不足,用這種辦法每個單量zui多不超過士10g。
     
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