科里奥利粉体定量给料秤计量系统的研发与应用
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AMF系列科里奥利质量流量计用户手册加拿大处弗洛有限公司TRUFLOW CANADA INC.目录0前言 (1)设备检查 (1)公司信息 (1)1安全说明 (1)1.1法律和指令 (1)1.2危险区域安装 (1)2原理及应用 (2)2.1测量原理 (2)2.2应用 (2)2.3设计 (2)3AMF系列技术规格 (3)3.1技术参数 (5)4安装 (6)4.1安全预防措施 (6)4.2安装简介 (6)4.3安装形式 (7)4.4变送器电气连接 (11)4.4.1电源线连接 (11)4.4.2脉冲输出接线 (11)4.4.3RS-485通讯口接线 (11)4.4.4电流环/HART输出接线 (11)5调试 (12)5.1电源 (12)5.2调零 (12)6服务/维护..............................................................126.1维护 (12)6.2运输/存储 (12)6.3维修 (12)6.4技术支持 (12)7.订购信息 (13)附录A故障分析 (16)附录B质量流量计变送器MODBUS协议使用手册17 B.1常规技术数据 (17)B.2电气连接 (17)B.2.1RS-485连接 (17)B.2.2通信设置 (17)B.3MODBUS协议 (17)B.3.1Modbus RTU (17)B.3.2数据类型 (17)B.3.3常用寄存器 (18)B.3.3.1过程测量寄存器 (18)B.3.3.2通信配置寄存器 (18)B.3.3.3过程控制寄存器 (20)B.3.3.4传感器参数寄存器 (22)附录C显示器操作手册 (23)C.1基本信息 (23)C.1.1显示单元 (23)C.1.2按键定义 (23)C.2功能表介绍 (23)C.2.1主界面详解 (23)C.2.2设置和查看界面 (24)变送器配置和产品定制信息 (26)0前言1)手册内容包含使用本设备所需的全部信息。
科里奥利质量流量计1 概论科里奥利质量流量计(以下简称CMF )是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中,产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。
基于科里奥利原理的流量仪表的开发始于20世纪50年代初,但直到70年代中期,由美国高准(MicroMotion)公司首先推向市场。
到80年代中后期各国仪表厂相继开发,迄1995年世界已有40家以上仪表制造厂推出各种结构的CMF 。
到1995年世界范围CMF 装用量估计在18万~20万台之间,1995年销售量估计在4万~4.5万台之间。
我国CMF 的应用起步较晚,从80年代中期引进成套装置附带进口少量仪表开始,到技术改造所需单台进口一定数量,迄1997年估计装用量在3500~4500台之间。
1997年我国已有4家制造厂自行开发CMF 供应社会,如太行仪表厂已有完整的IZL 系列;还有几家制造厂组建合资企业或引进国外技术生产系列仪表。
2 原理和结构如图1所示,当质量为m 的质点以速度υ在对p 轴作角速度ω旋转的管道内移动时,质点受到两个分量的加速度及其力。
1)、法向加速度 即向心力加速度αr ,其量值等于ω2r ,方向朝向P 轴;2)、切向加速度αt 即科里奥利加速度,其量值等于2ωυ,方向与αr 垂直。
由于复合运动,在质点的αt 方向上作用着科里奥利F c =2ωυm ,管道对质点作用着一个反向力-F c = -2ωυm 。
当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度υ流动时,任何一段长度Δx的管道都将受到一个ΔF c的切向科里奥利力。
(1)式中A——管道的流通内截面积。
由于质量流量计流量即为δm,δm=ρυA,所以(2)因此,直接或间接测量在旋转管Array道中流动流体产生的科里奥利力就可以测的得质量流量,这就是CMF的基本原理。
然而通过旋转运动产生科里奥利力是困难的,目前产品均代之以管道振动产生的,即由两断端固定的薄壁测量管,在中点处以测量管谐振或接近谐振的频率(或其高次谐波频率)所激励,在管内流动的流体产生科里奥利力,使测量管中点前后两半段产生方向相反的挠曲,用光学或电磁学方法检测挠曲量以求得质量流量。
科里奥利质量流量计工作原理
科里奥利质量流量计是一种常用的流量测量仪器,它利用科里奥利效应来测量气体的质量流量。
其工作原理如下:
1. 气体进入流量计后,流经一个热电偶和一个辅助热电偶。
热电偶的位置要求在气体的流动方向上。
2. 两个热电偶都受到一个恒定的加热电流作用,使其保持在一定的温度差(通常为10℃)。
3. 气体流过热电偶时,根据科里奥利效应,热电势的大小与流过热电偶的气体的质量成正比。
4. 由于气体的质量流量与流过热电偶的气体的质量有关,所以可以通过测量热电势的大小来得到气体的质量流量。
5. 测量到的电位信号经过放大和处理后,可以将其转换为标准的电流信号或数字信号,以便进行进一步的分析和记录。
总结起来,科里奥利质量流量计通过测量气体流过热电偶时引起的热电势变化来间接地得到气体的质量流量。
这种测量原理简单可靠,并且对气体的压力和温度变化不敏感,因此在工业自动化控制和科学研究领域得到广泛应用。
波特兰® PORTLANDKXT(M)科氏力秤煤粉定量给料系统操作与维护说明书(3.2版)(设备安装、运行前,请仔细阅读说明书)特别警示:1、系统试运行前,必须检查清理煤粉仓、稳流给料机、流量计、螺旋泵设备中存在的杂物。
2、系统运行前,务必保证压缩空气供给,系统运行中压缩空气不能停供。
系统短时间停运,一般不停止压缩空气供给。
3、系统调试完成后,请勿随意调整所有阀门的开度。
合肥水泥研究设计院建材机械厂地址:合肥市望江东路60号(230051)电话:(0551)3439276、2439277传真:(0551)3416295E-mail:portland@总述一、KXT的结构二、KXT的工作原理三、工艺要求和操作四、维护保养五、参数说明和故障排除KXT(M)系统安装工作完成后,进入调试阶段。
调试工作包括空载(不带料)调试和负载(带料)调试两部分。
负载调试结合窑烧成系统试运转同时进行。
调试工作由卖方负责,买方配合卖方共同完成。
系统调试正常后,移交买方,由买方负责常规操作和日常维护。
1、操作1.1系统起动:控制柜电源始终通电,一旦停电,恢复供电后,触摸屏显示“启动结束”框,用手触摸此框,屏上显示“起动画面”,三者变黑。
这时系统起动完成,并处于中控自动方式。
按键时要求输入密码“100”。
1.2正常画面说明:正常画面上有自动/本机控制//起//停键。
1.3. 中控控制有两种方式:1.3.1中控自动:AS开关位于“中控”,按此三键变黑,进入中控自动控制,这是中控操作员经常使用的方式。
在这种方式下,操作员只要在DCS 操作屏上启动喂煤系统,然后给出设定流量,就可使瞬时流量随时跟踪设定流量。
1.3.2中控手动:AS开关位于“中控”,按正常画面上的之变白,动跟踪。
可由中控直接控制给料机转速, 设定值= 满量程,给料机转速最高,设定值= 0,给料机停转。
该方式只在特殊情况下才使用。
1.4本机控制两种方式这是供调试人员使用的两种方式,请操作员不要使用。
科里奥利式质量流量计的改进设计科里奥利质量流量计(Coriolis Mass Flowmeter,以下简称科氏质量流量计)能直接对质量流量的参数进行测量,且较同类产品测量的精度高,稳定性好。
但我国的科氏流量计市场却被少数几家国外品牌所垄断,售价很高。
研究分析表明,国内的科氏流量计与国外同类产品比较主要在精度和稳定度方面有较大的差距。
本文针对科氏流量计对测量精度和稳定度的要求,从振动原理、信号测量到驱动控制技术等方面进行较全面的研究和实验,应用嵌入式系统的硬件和相应的软件算法对科氏流量计进行了改进设计。
进行的工作和取得的主要成果如下。
(1)现存的微弯型科氏质量流量计变送器在对小流量信号进行测量时,在测量精度和稳定度上无法达到理想效果。
针对这一问题,基于原有处理信号的算法,对其进行改进和优化,利用两级滤波与四点拉格朗日插值方法相结合的“组合算法”,能更加彻底的滤除噪声,实现过零点检测计算。
对后期得到的数据进行平均处理,使测量结果具有良好的精度和稳定度。
(2)采用模糊PID控制方法对测量管振动进行控制,极大地增强了测量管振动的抗干扰能力。
实验结果表明,测量管从起振到振幅稳定使用传统PID控制时则需要13s,而使用模糊PID控制只需要4s左右。
特别地,当测量管内流体突然变成气液二相流时,传统控制下需要22秒能恢复正常振动,而模糊控制方法只需要13s。
(3)在综合前述研究成果的基础上,研制出一款流量计变送器。
与国外15mm口径微弯型传感器相匹配进行空管零点测试,并在实验平台上进行水流量测试实验,测试结果表明,变送器在长时间内均能具有很好的零点稳定性,且在20:1的量程比范围内达到了0.5级测量精度,且重复性达到万分之三。
实验测试证实了改进设计后的变送器系统能很好地提高微弯型传感器的测量精度和稳定度。
科里奥利质量流量计工作原理
科里奥利质量流量计是一种测量流体质量流量的装置,其工作原理基于科里奥利效应。
该效应是指当流体通过特定几何形状的管道时,会产生一定方向上的流体振荡,从而产生一个横向偏转的力。
科里奥利质量流量计由一个U形管道和两个压力传感器组成。
当流体通过U形管道时,由于管道的几何形状而产生一个横
向压力差。
这个压力差会被传感器检测到,并将信号发送给流量计的控制系统。
控制系统根据传感器信号计算出流体的质量流量。
这个计算是基于科里奥利效应的数学模型,考虑到流体的密度、管道的几何形状和流体的流速等因素。
通过测量流体的质量流量,科里奥利质量流量计可以在广泛的工业领域中应用,例如石化、食品加工和能源等行业。
它具有高精度、稳定性好和不受流体压力和温度变化的影响等优点。
总之,科里奥利质量流量计利用科里奥利效应来测量流体的质量流量,在工业自动化控制中起到了重要的作用。
发表于《》KXT科氏力秤煤粉计量与控制系统的研究1、什么是变频器?变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能操纵装置。
2、PWM和PAM的不同点是什么?PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写,按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度,以调剂输出量和波形的一种调值方式。
PAM是英文Pu lse Amplitude Modulation(脉冲幅度调制)缩写,是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度,以调剂输出量值和波形的一种调制方式。
3、电压型与电流型有什么不同?变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波石电感。
4、什么原因变频器的电压与电流成比例的改变?异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的,在额定频率下,如果电压一定而只降低频率,那么磁通就过大,磁回路饱和,严峻时将烧毁电机。
因此,频率与电压要成比例地改变,即改变频率的同时操纵变频器输出电压,使电动机的磁通保持一定,幸免弱磁和磁饱和现象的产生。
这种操纵方式多用于风机、泵类节能型变频器。
5、电动机使用工频电源驱动时,电压下降则电流增加;关于变频器驱动,如果频率下降时电压也下降,那么电流是否增加?频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。
6、采纳变频器运转时,电机的起动电流、起动转矩如何样?采纳变频器运转,随着电机的加速相应提升频率和电压,起动电流被限制在150%额定电流以下(按照机种不同,为125%~200%)。
用工频电源直截了当起动时,起动电流为6~7倍,因此,将产生气械电气上的冲击。
采纳变频器传动能够平滑地起动(起动时刻变长)。
起动电流为额定电流的1.2~1.5倍,起动转矩为70%~120%额定转矩;关于带有转矩自动增强功能的变频器,起动转矩为100%以上,能够带全负载起动。
中图分类号:TQ172.614文献标识码:B文章编号:1007-6344(2013)09-00098-08固体物料一般粒度>10mm的称为块状物料,粒度为1~10mm的称为粒状物料,粒度<1mm的称为粉状物料。
本文所论述的粉体物料是指粉状物料以及其与小颗粒状物料的混合物料。
粉体物料细度高、流动性较好、易扬尘、压力传导性强,并随着仓压、水分、充气状态、粒度变化其流动性能变化很大。
造成在存储、输送、给料计量过程既容易起拱、粘附、结块、堵料,也容易发生塌仓、窜料、冲料、跑料。
从而使流量、计量和定量给料控制造成很大困难和麻烦。
成为固体物料给料计量控制领域问题较多、技术复杂、难度较大的部分。
水泥的整个生产工艺过程,都离不开粉体物料的计量和流量控制。
由于粉体物料的性质,流动状态和各生产环节的工艺要求差异变化较大,所采用的给料计量设备也多种多样。
常用的有:粉体物料定量给料(机)秤、固体物料流量计(包括溜槽式和冲量式等)、转子秤(包括:菲斯特型和粉研型等)、科里奥利质量流量计、失重给料秤、螺旋秤、粉体物料核子秤等,具体采用哪种给料计量设备,需根据生产环节的工艺使用要求、物料性质和现场条件确定。
在系统设计和选择设备方案时,应根据系统的具体实际情况、新技术设备发展情况,采用科学合理的匹配方案。
在当今的给料计量系统中,不能保持连续、稳定、可控的供料、卸料的问题屡见不鲜,常常导致计量控制设备不能稳定正常运行。
所以,本文在对水泥生产过程主要粉体计量控制环节的设备选用介绍的同时,首先对供料仓和预给料装置的设计选用基本要求作简要介绍。
综述粉体物料的给料计量控制孙秉礼(合肥汇龙计量设备有限公司,合肥市230051)摘要:水泥等许多工业生产过程都伴随粉体物料给料计量和配料控制,成为产量、质量控制,节能降耗,过程自动控制和经济技术管理不可缺的手段。
粉体物料的种类较多,流动、粘滞状态等特性差异大,变化多,给计量控制带来很大困难和麻烦,成为散装固体物料计量控制的难题。
科里奥利质量流量计原理科里奥利质量流量计(以下简称CMF)是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中,产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接测量质量流量的仪表。
20世纪70年代后期商品化实用性CMF由美国Micro Motion公司首先推向市场,到80年代中后期各国仪表厂相继开发。
迄1995年,世界已有40家以上推出各种结构的CMF,世界范围装用量估计在18万~20万台之间。
1995年世界年销售量估计在4万~4.5万台之间。
在我国CMF应用起步较晚,从80年代中期引进成套装置附带进口少量仪表开始,到技术改造所需单台进口,迄1997年估计装用量在3500~4500台之间。
1997年我国已有4家制造厂自行开发CMF供应社会,如太行仪表厂已有完整的LZL系列,还组建有几家合资企业引进国外技术生产系列仪表。
1. 原理与结构当质量为m的质点以速度V在对P轴作角速度ω旋转的管道内移动时,质点受两个分量的加速度及其力:①法向加速度,即向心加速度αr,其量值等于ω2r,朝向P轴;②切向角速度αt,即科里奥利加速度,其值等于2ωV,方向与αr垂直。
由于复合运动,在质点的αt方向上作用着科里奥利力Fc=2ωVm,管道对质点作用着一个反向力-Fc=-2ωVm。
当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度V流动时,任何一段长度Δχ的管道将受到一个切向科里奥利力ΔFc ,ΔFc=2ωVρAΔx(1)式中A--管道的流通截面积,由于质量qm=ρV A,所以ΔFc=2ωqmΔx(2)因此,直接或间接测量在旋转管中流动流体的科里奥利力就可以测得质量流量。
然而,通过旋转运动产生科里奥利力是困难的,目前CMF均代之以管道振动产生,即由二端固定的薄壁测量管,在中点处以测量管谐振或接近谐振的频率(或其高次谐波频率)所激励,在管内流动的流体产生科里奥利力,使中点前后两半段产生方向相反的桡曲,用电磁学(或光学),方法检测桡曲量以求得质量流量。
科里奥利质量流量计工作原理
科里奥利效应是指,当电流通过导体时,在磁场的作用下,导体表面会产生一种沿导体长度方向的附加磁场。
这个附加磁场会引起导体表面的电位移,从而产生横向的电势差。
科里奥利效应的具体表达式为:V=K*I*B*d
其中,V是电势差,K是科里奥利常数,I是电流大小,B是磁感应强度,d是导体长度。
1.导体布置:科里奥利质量流量计通常由两根平行排列的导体组成,称为测量管。
这两根导体之间通入待测流体。
导体的尺寸和材料对仪器的精度和稳定性有重要影响。
2.加热:为了使流体能够被测量,测量管需要被加热。
加热可以通过外部加热器进行,或者使用流体自身的杂质携带热量。
3.测量电位差:在测量管的两个端点处分别安装电极。
当电流通过测量管时,由于科里奥利效应产生的附加磁场,导体表面会发生电位差。
通过测量电极之间的电位差,可以计算出流体的质量流量。
4.数据处理:通过将测量到的电位差数据与流体的温度和压力进行校正,可以得到准确的质量流量。
需要注意的是,科里奥利质量流量计在使用时对流体的物理性质和热力学特性有一定要求。
特别是对于高温、高压和腐蚀性流体,需要选用适宜的材料和设计,以确保精确和可靠的测量。
总结起来,科里奥利质量流量计通过测量导体中电流和磁场的相互作用来测量流体的质量流量。
它利用科里奥利效应,通过测量电位差来确定
导体中流体的质量流量。
科里奥利质量流量计具有精度高、响应快、结构简单等优点,广泛应用于工业流量测量和科学研究领域。
2024年科里奥利质量流量计市场调查报告引言科里奥利质量流量计是一种测量流体质量流量的高精度仪器,广泛应用于化工、石油、电力、环保等领域。
本报告旨在对科里奥利质量流量计市场进行调查,了解市场规模、竞争格局以及未来发展趋势。
调查方法本次调查采用了市场调研和数据分析两种方法。
市场调研通过问卷调查和访谈的方式,获取了终端用户和供应商对科里奥利质量流量计的需求和认知。
数据分析主要基于已有的市场数据和相关报告,对市场规模、增长率和竞争格局进行了分析。
市场规模根据调查数据显示,科里奥利质量流量计市场在过去几年保持了稳定增长。
2019年,全球科里奥利质量流量计市场规模达到X亿元,预计到2025年将达到Y亿元。
市场呈现出稳定增长的趋势,主要源于以下几个方面的因素:1.工业自动化的推进驱动了科里奥利质量流量计的需求增长。
2.环境保护政策的加强促进了对科里奥利质量流量计的需求。
3.新兴领域如新能源、生命科学等对科里奥利质量流量计的应用不断扩大。
市场竞争格局科里奥利质量流量计市场竞争格局较为集中,主要有以下几个主要厂商:1.艾默生电气:作为全球领先的工业自动化解决方案提供商,艾默生电气在科里奥利质量流量计领域具有较强实力。
2.西门子:作为世界著名的跨国工业制造企业,西门子在科里奥利质量流量计市场拥有一定的市场份额。
3.贝克休斯:贝克休斯是科里奥利质量流量计领域的知名企业,产品质量和技术创新赢得了市场的认可。
此外,还有一些中小型企业在市场中占据一定份额,如ABB、霍尼韦尔等。
市场机会与挑战科里奥利质量流量计市场面临着诸多机遇和挑战。
下面列举了市场的主要机会和挑战:机会1.工业自动化的持续发展将增加科里奥利质量流量计的需求,市场前景广阔。
2.新能源产业的快速发展为科里奥利质量流量计的应用提供了新的机会。
3.新技术的应用,如物联网和人工智能,为科里奥利质量流量计的创新和发展提供支持。
挑战1.高精度的要求和复杂的应用环境使科里奥利质量流量计的设计和制造面临较大挑战。
科里奥利质量流量调研报告1、工作原理众所周知,当一个位于旋转系内的质点作朝向或者离开旋转中心的运动时, 将产生一惯性力。
如图1所示,当质量为dm 的质点以匀速"在一个围绕旋转轴 P 以角速度切旋转的管道内轴向移动时,这个质点将获得两个加速度分量:(1) 法向加速度a r (2) 切向加速度a t正方向符合右手定则,如图1所示。
为了使质点具有科里奥利加速度a t ,需在a t 的方向上加一个大小等于2血 m 的力,这个力来自管道壁面。
反作用于管道壁面上的力就是流体施加在管道上 的科里奥利力F c 。
方向与气相反。
从图1可以看出,当密度为p 的流体以恒定流速"沿图1所示的旋转管流动 时,任一段长度A X 的管道都将受到一个大小为△[的切向科里奥利力: 式中,A 为管道内截面积。
由于质量流量q ^=puA ,因此:基于上式,只要能直接或者间接地测量出在旋转管道中流动的流体作用于管 道上的科里奥利力,就可以测得流体通过管道的质量流量。
在过程工业应用中,要使流体通过的管道围绕P 轴以角速度切旋转显然是 不切合实际的。
这也是早期的质量流量计始终未能走出实验室的根本原因。
经过图1科里奥利力的产生原理(向心加速度),其值等于成r ,方向指向P 轴。
(科里奥利加速度),其值等于2g 方向与外垂直,几十年的探索,人们终于发现,使管道绕P轴以一定频率上下振动,也能使管道受到科里奥利力的作用。
而且,当充满流体的管道以等于或接近于其自振频率振动时,维持管道振动所需的驱动力是很小的。
从而从根本上解决了CMF的结构问题。
为CMF的迅速商用化打下了基础。
经过近二十年的发展,以科里奥利力为原理而设计的质量流量计已有多种形式。
根据检测管的形状来分,大体上可以归纳为四类,即:直管型和弯管型;单管型和多管型(一般为双管型)。
弯管型检测管的仪表管道刚度低,自振频率也低,可以采用较厚的管壁,仪表耐磨、耐腐蚀性能较好,但易存积气体和残渣引起附加误差。
中图分类号:TQ 72.4 文献标识码:B 文章编号: 008-0473(20 6)06-00 0-03 DOI 编码: 0. 6008/ki. 008-0473.20 6.06.004科里奥利粉体定量给料秤计量系统的研发与应用李维美河南丰博自动化有限公司,河南 郑州 450001摘 要 从科里奥利粉体定量给料秤测量原理及特点出发,研发出FB-CRC型入窑煤粉计量控制系统、FB-CRM型入窑生料粉计量控制系统、FB-CCM(水泥)散装秤计量控制系统等,实现对粉体物料的精准计量。
关键词 粉体物料 科里奥利 测量原理 计量技术0 引言在现代水泥工业中,物料的计量贯穿着整个生产过程,从各种原材料、燃料等物料入厂到水泥产品出厂,都离不开计量。
根据其工艺特点,粉状物料的计量准确性和控制稳定性在整个计量过程中至关重要,直接影响着生产和产品质量,那么针对不同的粉体物料选择适合的计量设备可以为提高水泥产品质量、降低消耗提供可靠的保障。
水泥生产中,煤粉、生料粉、粉煤灰、矿粉、水泥等粉体物料计量长期以来面临计量不准的问题,这成为了水泥企业降本增效的主要障碍之一。
其原因主要是:粉体物料一般都具有容重小、流动性好、易吸潮等特性,容易发生冲料和结拱。
河南丰博自动化有限公司(以下简称丰博公司)针对粉体物料的特性,运用多项核心粉体技术专利,成功推出科里奥利粉体定量给料秤,成功应用于多家水泥厂粉体物料的计量与控制。
1 科里奥利粉体定量给料秤测量原理及特点1.1 科里奥利计量原理质点在均匀转动参照系中作相对径向运动时,受到的真实力由三部分组成,即惯性离心力、向心摩擦力和科里奥利力,见图1。
科里奥利力是沿切向的。
科里奥利力的矢量表达式为:F c =-2mω×v ′式中:ω—转动角速度;v ′—相对速度; m —质量。
由于质点是在均匀转动参照系中作径向运动,角速度ω不变,质点在任意一位置上的相对速度v ′为确定值(且不受质量影响)。
因此表达式中科里奥利力F c 的量值变化只与质量相关。
因此,通过精确测量F c 的量值即可获得物料的准确流量。
图1 科里奥利计量原理根据物体在均匀转动参照系中运动时受到科里奥利力作用的描述,科氏秤内设有测量盘,测量盘上径向分布数块测量叶片,测量盘在电机驱动下匀速回转。
需计量的物料落到测量盘中心,经过分料锥改变流向后,被叶片捕获,在离心力的作用下沿叶片向外缘运动。
在运动过程中,物料受到了径向的摩擦力F r 和反向的离心力F x ,以及沿切向的科氏力F c 的作用,F c 引起一个反作用运动力矩M ,而F r 、F x 对驱动轴不会产生反作用力矩。
通过测量科里奥利力F c 对测量盘的作用力矩即可获得物料的质量流量。
M = m ·ω·R 21.2 科里奥利粉体定量给料秤特点(1)计量精度≤±0.5%;(2)控制精度≤±1%;(3)系统不受正负气压影响;2016年第6期 新世纪水泥导报No.6 2016 Cement Guide for New Epoch 专题论述(4)齿轮组传力机构,内部采用气密封,有效解决了秤体零点漂移的问题;(5)选用高精度称重传感器,精度达C3等级;(6)取得了多项专利技术;(7)秤密封好环保无扬尘;(8)秤体高度≤1.5 m,节省空间,安装简便。
2 粉体物料计量方案2.1 入窑煤粉计量熟料的烧成工段是水泥厂生产流程中最重要的工艺环节之一, 对于这个环节来说, 操作的可靠性、运行的高效性以及减少产生的污染至关重要。
考虑到现行环保法律所规定的一氧化碳和氮氧化合物排放量的限值, 一次能量(燃料) 和二次能量( 驱动系统)的低消耗以及工艺过程的安全管理都需要精确地制成用于回转窑中燃烧的燃料——空气混合物。
燃料喂料系统是仅次于气力输送系统设计的一个重要方面。
煤粉喂料所需的计量系统需要达到瞬间极弱振荡性和长期稳定性,除了这些要求以外, 合适的煤粉喂料系统必须设计成能够很容易地与工厂形成一体化并且易于维修,才能确保操作可靠性高。
丰博公司FB-CRC型入窑煤粉计量控制系统-科里奥利粉体定量给料秤的组成是:稳流给料装置+科里奥利粉体质量流量计+喷流锁风装置,见图2。
图2 FB-CRC 型入窑煤粉计量控制系统根据入窑煤粉的物料特性及工艺流程布置,为了调节散粒状物料的流量, 需要一个合适的可控制的预喂料机,即FB-CSF稳流给料机。
从气力输送管线的清洁气体端到科里奥利流量计进口的旁路管线确保科立奥利流量计进、出口两端保持微正差压。
因此, FB-CRC科里奥利流量计的测量单元能直接喂至输送管线上,螺旋泵就不需要了。
该系统已成功应用, 它大大地简化了煤粉喂料的工艺及降低了整体安装高度, 真正体现了FB-CRC 科里奥利粉体定量给料秤的优点。
在此系统中, 带垂直旋转轴的是稳流给料机,它是最适合于喂煤粉,作为可控的预喂料机。
是在水平方向移动散粒状物料,同时该喂料机将位于它上面的库与输送管线的压力隔断。
大进口直径与合适的搅拌机作用下避免了散粒状物料的起拱,并平均地向各室填料。
辽宁某公司等企业的实践有力地证实了FB-CRC科里奥利粉体定量给料秤达到的快速采集测量数据保证了喂料的高短期精度和长期稳定精度。
与其它喂料原理不同,FB-CRC科里奥利粉体定量给料秤的实际喂料速率信号不受外界干扰的影响, 例如:风或振动,具有极高的稳定性。
就窑的控制而论,该抗外界干扰性能可使窑得到更高的操作可靠性。
直接喂料到输送管线,无需喂料螺旋输送泵,使得输送管线上的压力将大大降低。
这一点使得节约费用成为可能, 不仅减少了喂料螺旋泵的投资,而且降低了风机的功率,在实际生产中二次能量降低了1/3。
精确的短期喂料, 已具备控制窑内仅有少量过剩空气的条件。
因此,要加热的空气总量将降到最低, 热平衡更好。
煤粉流量的过喂料常导致煤粉的不完全燃烧,所产生的一氧化碳将对窑尾收尘器的安全构成危险。
好的短期精度,能避免收尘器关机和环境污染,降低有害排放物超过限值的危险。
2.2 生料粉的计量预分解窑是当前水泥工业中最主要的窑型。
水泥熟料煅烧的关键是稳定水泥窑煅烧过程中料、煤、风这三个主要参量匹配的热工制度。
窑系统的用煤量取决于窑系统生料的喂料量,窑系统的用风量取决于系统的用煤量,而窑系统的生料喂料量又取决于窑内实际的煅烧状况。
因此稳定烧成系统的热工制度,是增加窑的产量、提高熟料质量、降低系统能耗的关键环节。
如果把窑的煅烧过程看作一个控制系统时,系统的核心就是我们的窑操人员,而喂料系统、喂煤系统和风量调节系统仅仅是整个窑系统的子系统。
对于整个窑煅烧过程这样一个复杂系统来说,即使一个非常熟练的窑操人员,要稳定这样一个非线性、多变量、强耦合、时变和滞后的复杂系统——尤其是子系统的自身的稳定性较差时,也是非常吃力的。
我们再来看一看影响窑煅烧系统稳定2016年第6期No.6 2016 李维美:科里奥利粉体定量给料秤计量系统的研发与应用 专题论述2性的三个主要参量:入窑生料量、窑(含炉)系统的喂煤量以及窑(炉)系统的用风量。
入窑生料量的大小决定了这个窑的产量,它受制于窑的设计和窑内实际煅烧情况,其参考输入是由窑操人员根据操作过程的实际情况来决定的。
窑(炉)的喂煤量是由入窑生料量的多少决定的,它提供了窑煅烧的能源。
窑系统的风量取决于窑(炉)的喂煤量,它提供煤粉燃烧所必须的氧气。
从控制的角度大致可以这样认为,窑(炉)喂煤系统是入窑生料系统的随动系统,其参考输入(喂煤的设定量)是入窑生料量的时间函数;而用风系统是喂煤系统的随动系统,其参考输入是喂煤量的时间函数。
由此我们可以看出,即使不考虑窑系统各参量的非线性、耦合、时变等复杂因素,入窑生料系统的高准确性和稳定性是窑系统稳定的极为关键的环节和至关重要的节点,同时也是稳定熟料质量和成本进一步优化的关键。
丰博公司FB-CRM型入窑生料粉计量控制系统方案-科里奥利粉体定量给料秤:流量调节阀+科里奥利粉体质量流量计,见图3。
图3 入窑生料粉计量控制系统方案系统由手动开关阀、两组气动开关调节阀作为控制执行机构,科里奥利粉体质量流量计作为流量检测反馈机构组成一个闭环控制系统。
科里奥利质量流量计是真正的质量计量流量计,由驱动机构、扭矩测量机构、测量轮等组成,测量轮实现对科里奥利力的检测,科里奥利力的大小实时反映了物料的质量流量,与物料的密度无关,并且科里奥利力不受上下游气压影响,零点不受外界影响,计量精度可达到≤±0.5%,准确的计量提高系统反馈输入准确度,提高控制回路的控制响应准确度,整体提高系统的控制精度(控制误差可达到≤±1.0%)。
综上所述,开关调节阀+科里奥利质量流量计系统是目前生料入窑计量控制的理想方案。
入窑生料粉喂料稳定是烧成系统热工制度稳定的基础,同时也是稳定熟料质量和降低成本的关键。
2.3 散装成品水泥的计量在水泥生产线中,水泥散装环节自动化和智能化程度低,工人工作环境最差。
散装环节目前普遍以人工操作为主,存在效率低、受人为因素干扰大、工人劳动强度高、安全事故频发等诸多问题。
同时导致的后果有:(1)由于散装与计量环节分离且计量与控制手段落后,导致装车难以精确定量,为避免超载,单车重复装卸的情况较为普遍,特别在道路限载检查严格地区,这种现象格外突出;(2)粗放控制和管理带来的二次扬尘污染和资源浪费等问题,成为制约水泥厂绿色发展的主要问题之一。
丰博公司FB-CCM(水泥)散装秤计量控制方案,同生料粉计量系统类似,即气动流量控制阀+科里奥利粉体质量流量计。
2.4 其他计量控制水泥中粉煤灰添加的计量控制,以及在现代新型建材超细粉和添加剂的计量控制等,同入窑煤粉计量方案类似,除去底部的喷流锁风装置,便是该方案系统,即FB-CMF型科里奥利粉体定量给料机秤:稳流给料装置+科里奥利粉体质量流量计(方案图见煤粉计量部分)。
3 结束语综上所述,在设计中选择好适合物料的计量设备,避免一切不利于物料通过计量设备的因素,才能保证计量的精确和稳定,从而为全厂生产连续、稳定、高质量的熟料和水泥提供保障。
随着计量设备技术的发展,影响粉体计量精度的原因除计量设备本身外,还有储料单元和控制单元,三者密不可分,是一个有机的整体,是保证粉体物料流量计量的必要条件。
粉状物料基本单元及输送环节中的物料的变化都会对流量产生影响。
所以,粉体计量控制是一个系统工程,它不仅要靠调节装置的改善和控制软件的优化来不断提高系统的调节品质,同时它还跟系统工艺有密不可分的联系。
只有从系统工程的角度出发,才能把握好粉体计量控制的发展方向,满足现代水泥工业自动化生产的需要。
(收稿日期:2016-06-12)2016年第6期 新世纪水泥导报No.6 2016 Cement Guide for New Epoch 专题论述。