高精度桶装液体灌装生产线的研制(下)
高精度桶装液体灌装生产线的研制(下)
2.4 流量计选择
流量计种类繁多，流量计的选择主要根据物料特性和现场工艺条件决定，对于精度要求很高的灌装一般只能选择质量流量计。
一台质量流量计的计量系统包括一台传感器和一台用于信号处理的变送器。质量流量计依据牛顿第二定律：力=质量×加速度（F=ma）
如图2所示，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2ωr，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Δx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。
由于存在关系式：mq=ρVA
所以：ΔFc =2ωqmΔx （2）
综合性能比较好的质量流量计现有EMERSON、E+H、KROHNE等，对现有灌装系统的设计流量而言，流量计本身的计量误差有两部分组成：名义测量误差和零点稳定性误差，即：最大测量误差=名义测量误差±零点稳定性误差。
流量计的精度是整个灌装系统灌装精度的最关键因素，从整个灌装系统考虑，选用精度较高、重复性较好、性能稳定的质量流量计对保证系统达到设计要求至关重要。
2.5 控制系统组成和控制方案
控制方案说明
为尽可能减少现场布线，使系统更合理，功能更完备，操作更方便，在PLC1处设立一个MB+主站，在生产线上输入输出设备较为集中的地方设立几个MB+分站，如上图。
由于系统的灌装精度要求极高，如果采用一般的流量仪表和模拟量数据采集计算，将无法达到使用要求，因此，我们在方案设计上除了选用国际上知名品牌的质量流量计作为测量仪表外，还在数据采集和控制终端上采用了国际上最先进的施耐德公司的QUANTUM系列产品作为主控制器；为快速采集12台质量流量计的频率输出脉冲，又配置了三个高速计数模块（5通道/模块，100kHz），其采集速度快，硬件配置简单、方便。
3 整条生产线特点
（1）整条线主体材质为316L,流体密封采用EPDM，满足防强腐蚀和食品级的要求。
（2）自动化程度高，控制技术先进。
（3）采用质量流量计的灌装速度是电子称重式的接近两倍；
（4）采用质量流量计的灌装精度比电子称重式的更高，最高达到0.1%以内,而且正负偏差可以人为设定；
（5）设备简洁，占地面积小，工作可靠，维修少。
4 结论
对于大容量液体的高精度灌装采用质量流量计计量是一种可靠、简洁的技术方案，和电子称重式比较具有更高的灌装精度和灌装速度，且投资少，是一种值得推广的灌装技术
作者：李文友，叶保华
信息来源:包装与食品机械
