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加料流量计在线监测系统设计与应用

2011年12月06日 来源:烟草在线专稿 作者:王先兵、陈建军、龙清
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  烟草在线专稿  目前烟草行业在线校正加料流量计相当困难,普遍采用定期送到计量专业部门进行检定,但加料流量计安装拆卸非常困难,且容易导致损坏以致影响生产;并且流量计校正周期较长,在周期内流量计突发故障无法监控以致难以及时发现,容易产生重大的质量隐患。针对上述情况,本文立足芙蓉王制丝专线,设计了加料流量计在线监测系统,并应用于厂芙蓉王制丝专线加料工序,能较好的在线监测加料流量计准确性,保证了加料精度,减少了加料流量计的拆卸校正次数,并且解决了流量计突发故障难以监控的难题,消除了潜在质量隐患,较好地促进了芙蓉王的生产质量和生产效率的提高,具有一定的实际应用和参考价值。

  一、前言

  在卷烟制丝过程中,加香加料是制丝工艺过程中的关键环节之一,加香加料的精度直接影响到卷烟的感官质量,因此该工序被烟草行业视为重点核心工序。2003年新版《卷烟工艺规范》提出了“加料掺配精度≤1%”,对卷烟制丝工艺加料精度提出了更高的要求。

  为了能够保证糖料的掺配精度,必须保证加料流量计计量准确性,为加料流量控制环节提供准确的流量反馈信号。由于在线校正加料流量计相当困难,目前国内烟草系统对加料流量计普遍采用定期将加料流量计拆卸下来,送到计量专业部门进行检定,但加料流量计安装拆卸非常困难,且容易导致损坏以致影响生产。

  同时,流量计校正周期较长,在周期内流量计突发故障无法监控以致难以及时发现,容易产生重大的质量隐患。

  为此本文针对本厂芙蓉王制丝专线,设计了加料流量计在线监测系统,并应用于厂芙蓉王制丝专线加料工序,能较好的在线监测加料流量计准确性,不仅能即时反馈其工作情况,而且不需定期校正,从而减少了流量计的拆卸次数,并且较好的解决了流量计突发故障难以监控的难题,消除了潜在质量隐患。从而保证了生产的正常运行,具有一定的实际应用和参考价值。

  二、加料流量计作用及存在问题分析

  加料的目的主要是为了改善卷烟内在质量,如果加料比例偏差大,就会使卷烟产品质量波动,甚至使消费者对产品质量产生怀疑。所以,应严格控制加料的瞬时精度。[2]我厂加料系统主要由核子秤、PLC控制模块、齿轮泵、加料流量计以及气动薄膜阀等组成。

  1、加料流量计的作用

  加料系统的工作过程为[3]:系统开始工作,进行预填充,齿轮泵运转,把料液压入管道,单向阀打开,延时一定时间,预填充完成,系统进入待料状态。当核子秤检测到物料信息,将测得的烟叶流量信号输入PLC控制器,控制器根据加料比例及烟叶流量计算出理论需加料量。系统将驱动加料泵运转进行加料,同时由加料流量计测得实际瞬时流量并通过DP网络传输给PLC控制器,将理论流量与实际流量两者按程序进行PID运算处理,输出模拟电流信号,直接传送给伺服系统,控制加料泵的转速,达到控制加料流量的目的,使瞬时加料流量尽量与理论加料流量相符,以满足该工序的工艺要求。具体工艺流程为图1:

图1 加料系统工作流程图

  从图1中可知,加料流量的主要作用是进行管线中料液瞬时流量和流经料液累积量的测量。瞬时流量信号反馈到PLC模块,进行为PID加料流量控制提供数据参考;料液累积量信号则反馈到PLC模块,进行累计加料精度的计算。

  2、加料流量计存在问题分析

  芙蓉王专线加料流量计采用的是西门子MASS 6000质量流量计,型号为器件型号:PROMASS 83,精度较高,能较好的保证加料系统加料精度。但因加料系统的加料精度的大小直接由加料流量计决定,因而在生产中必须保证加料流量计的正确性。

  目前对于流量计的在线准确性校正相当困难,主要是采用定期将加料流量计拆卸下来,送到计量专业部门进行检定,但是其拆卸和安装困难,且易导致损坏以致影响生产,因而成为了芙蓉王生产线生产中面临的一大技术难题。

  三、加料流量计在线监测系统设计与应用

  1、工作原理

  本系统是针对加料流量计在线监测而设计的,通过在线增加贮料罐,利用重量检测传感器实时采集贮料罐料液重量的变化与流量计累积量的变化进行对比分析,以判断加料流量计计量的准确性。其工作原理为图2。

图2加料流量计在线监测系统工作原理图

  其中:从数据采集到数据采集的时间周期为,加料流量计偏差计算P值的计算公式为,当P值大于0.1%时,表示流量计计量不准确,监控系统进行报警,并停止加料系统工作。

  2、加料流量计在线监测系统的构成

  加料流量计在线监测系统的构成主要包括储料罐2个,重量检测传感器,控制器(PLC),电气转换器、质量流量计。具体安装位置为图3

图3 加料流量计在线监测系统主要部件安装示意图

  3、控制器的选择

  目前在自控领域,选用控制器,主要有以下种选择:单片机、可编程控制器PLC、工业计算机。考虑到该系统需控制多个开关量和模拟量,需完成多种算术运算、逻辑运算,而且较强的通讯功能,另外考虑到工业现场温度较高,湿度较大,且粉尘较大,故选用PLC作为控制器,加上触摸屏作人机界面。可维护性较好,且编程语言较符合电气维修人员工作习惯。

  四、结语 

  本加料流量计监测系统已成功运用于芙蓉王制丝专线,能非常好的监测加料流量计的准确性,较好的保证了加料精度要求,减少了加料流量计的拆卸校正导致的质量损坏次数,保证了生产的正常运行,一定程度上促进了芙蓉王的生产质量和生产效率的提高,同时为国内烟草企业提供了一定的技术参考价值。

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