1、簡(jiǎn)介：在水泥行業(yè)，入窯生料及煤粉的計(jì)量與控制，對(duì)穩(wěn)定窯的熱工制度、提高熟料的產(chǎn)質(zhì)量、降低能耗起著極其重要的作用。由于粉體物料固有的特性，特別是煤粉，容重小、流動(dòng)性好，給計(jì)量帶來(lái)了很大的困難。目前，國(guó)內(nèi)新型干法生產(chǎn)線上，人窯生料與煤粉的計(jì)量，大多采用失重秤、皮帶秤、沖板流量計(jì)及溜槽流量計(jì)等，使用效果較好的大多為引進(jìn)產(chǎn)品。如德國(guó)申克公司近幾年推出的質(zhì)量流量計(jì)，計(jì)量精度為士0. 5%，中日合資北京燕山粉研精機(jī)公司的環(huán)天平型流量計(jì)，計(jì)量精度為士1. 0%。這兩家公司的粉體流量計(jì)計(jì)量精度較高，但價(jià)格十分昂貴，一般中小水泥企業(yè)無(wú)法承受。國(guó)內(nèi)引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的沖板流量計(jì)、溜槽流量計(jì)等產(chǎn)品價(jià)格略低一些，但計(jì)量精度較差，定量控制穩(wěn)定性也不理想，使用效果欠佳。還有的廠喂煤系統(tǒng)根本就沒(méi)有計(jì)量裝置。這些都嚴(yán)重影響窯的正常生產(chǎn)和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為此，開(kāi)發(fā)可靠、、經(jīng)濟(jì)的粉體計(jì)量設(shè)備，研制低投資型入窯生料及煤粉的計(jì)量控制系統(tǒng)，對(duì)促進(jìn)水泥工業(yè)技術(shù)裝備的發(fā)展意義重大。合肥水泥研究設(shè)計(jì)院研制開(kāi)發(fā)了一種新型的計(jì)量裝置—科氏力粉體物料流量計(jì)，它的計(jì)量精度達(dá)到士0. 5%。該儀器體積小，占用空間小，無(wú)粉塵污染，定量給料控制穩(wěn)定性好。該流量計(jì)用于入窯生料和煤粉系統(tǒng)，可獲得令人滿意的效果。本文將對(duì)其計(jì)量原理及應(yīng)用效果作一介紹，供參考。

2、原理介紹：
   由力學(xué)原理可知，質(zhì)點(diǎn)在恒速轉(zhuǎn)動(dòng)的坐標(biāo)系中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)(相對(duì)速度為Vr)時(shí)，產(chǎn)生科氏加速度ak，同時(shí)受到與此加速度方向相同的慣性力的作用。此力用發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象的科學(xué)家Coriolis的名字命名，我們稱之為科里奧利力或科氏力，用F。表示。該力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向垂直。當(dāng)質(zhì)點(diǎn)在坐標(biāo)系中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為徑向時(shí)，科氏力Fc沿切線方向，如圖1所示。當(dāng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)為圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，科氏力Fc沿徑向，如圖2所示。

圖1相對(duì)運(yùn)動(dòng)為徑向

圖2相對(duì)運(yùn)動(dòng)為圓周運(yùn)動(dòng)
    科氏力Fc用矢量表示為Fc = – 2rnw xv，其中，m為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，。為坐標(biāo)系勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，v}為質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)速度。
    基于上述原理，流量計(jì)內(nèi)設(shè)計(jì)了測(cè)量盤。測(cè)量盤徑向設(shè)置數(shù)塊葉片，如圖3所示。測(cè)量盤在電機(jī)主軸的驅(qū)動(dòng)下，作高速回轉(zhuǎn)。被計(jì)量的粉料落到測(cè)量盤上，經(jīng)過(guò)分料錐改變流向后，被高速轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片捕獲，在離心力的作用下，沿徑向向外緣運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，粉料受到了徑向的摩擦力FK和反向的離心力Fz，以及沿切向的科氏力Fc的共同作用。Fc引起一個(gè)反作用運(yùn)動(dòng)力矩M，這個(gè)力矩由驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)補(bǔ)償，而FR與Fz對(duì)驅(qū)動(dòng)軸不會(huì)產(chǎn)生反作用力矩。

            圖3是科氏力粉體流量計(jì)的測(cè)量原理。

3、流量計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
   流量計(jì)可設(shè)計(jì)成三種結(jié)構(gòu)型式，即上置式、內(nèi)置式、下置式。其區(qū)別是基于電機(jī)、傳感器與流量計(jì)殼體的位置關(guān)系。電機(jī)、傳感器在殼體外面，且位于殼體上部的，稱之為上置式;位于殼體下部的稱之為下置式;內(nèi)置式，顧名思義，電機(jī)與傳感器位于流量計(jì)殼體內(nèi)部。
    三種結(jié)構(gòu)型式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，在作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮。對(duì)于內(nèi)置式，還要考慮電機(jī)的通風(fēng)散熱等問(wèn)題。不論采用何種結(jié)構(gòu)型式，流量計(jì)都是由殼體、電機(jī)、傳動(dòng)軸、傳感器、進(jìn)料口以及設(shè)在殼體內(nèi)的測(cè)量盤組成。本文介紹的是上置式，如圖5所不。
    物料由進(jìn)料口進(jìn)人殼體，落到水平轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量盤上。隨著測(cè)量盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，物料從測(cè)
    力矩M的計(jì)算公式推導(dǎo)如下(如圖4所示)，假定葉片的內(nèi)半徑、外半徑分別為R, , Rz，測(cè)量盤旋轉(zhuǎn)的甫速度為。，半徑r-r十dr處的粉料dm受到的科氏力為擊。。根據(jù)公式，則dF} = 2dm " w " dr/dt = 2dm/dt "w " dr = 2Q " w " dr，式中，dm為dr區(qū)間內(nèi)停留的粉體，Q為粉體流量。則作用于驅(qū)動(dòng)軸的力矩“盆:·dFc舒x 2Q。·dr}}C:M二。Q (R2一R} )。由上式可知，該力矩與粉體流量Q成正比，又與科氏力成正比，若間接得到此力矩，即可求得粉體流量Q。這就

量盤的中心向外作徑向運(yùn)動(dòng)。物料離開(kāi)測(cè)量盤后經(jīng)出料口卸出。傳感器設(shè)置在傳動(dòng)軸上，用于檢測(cè)科里奧利力的大小。

圖5上置式流量計(jì)

4、流量計(jì)的電子控制裝置:
   傳感器輸出正比于瞬時(shí)流量大小(即正比于科氏力大小)的電信號(hào)，送到科氏力粉體流量控制儀，控制儀將此電信號(hào)進(jìn)行放大處理，變換成電壓信號(hào)，再送到微處理器，經(jīng)微處理器運(yùn)算處理，得到4位數(shù)的瞬時(shí)流量顯示(單位為t/h)和6位數(shù)的累計(jì)量顯示，較低位一個(gè)字可代表0.1kg,  lkg或10kg，具體可通過(guò)累計(jì)系數(shù)選定?？刂苾x具有上下限聲光報(bào)警(上下限值由用戶從面板選定)、A/ M切換功能。當(dāng)選擇A方式時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定量給料，自動(dòng)定量的控制精度為11. 0%，給定值可以由面板按鍵給定或由上位計(jì)算機(jī)給定，給定值究竟來(lái)自面板還是上位機(jī)，可由控制儀的SV切換鍵選擇。在A方式下，儀器的MV輸出(控制喂料機(jī)轉(zhuǎn)速的模擬量信號(hào))一般為4~20mA.根據(jù)用戶要求也可以是0~5V或1~5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。當(dāng)選擇M方式時(shí)，MV輸出的大小由儀器面板的增減鍵調(diào)節(jié)，即喂料量大小由鍵盤選定。本儀器同時(shí)具有PV輸出(代表瞬時(shí)流量的模擬量信號(hào))，一般為4~20mA ,也可以是0~5V或1~5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
    控制儀的外形為80 x 160的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)盤裝機(jī)箱，小巧輕便，外形美觀;鍵盤為輕觸式觸摸鍵，瞬時(shí)流量和累計(jì)流量均用醒目的數(shù)碼管顯示，累計(jì)流量停電后仍能顯示1小時(shí)，而且能長(zhǎng)期保持，永不丟失。控制儀的原理見(jiàn)圖6.

5、粉體定量給料系統(tǒng)的應(yīng)用：
   人窯生料及煤粉的定量給料系統(tǒng)，由稱重倉(cāng)、穩(wěn)流定量給料裝置、科氏力粉體流量計(jì)組成，如圖7所示。

圖6控制儀的原理

    稱重倉(cāng)可對(duì)流量計(jì)在線標(biāo)定，確保流量計(jì)的高精度計(jì)量，同時(shí)利用稱重傳感器控制倉(cāng)內(nèi)料位。系統(tǒng)采用了一種新開(kāi)發(fā)的水平回轉(zhuǎn)式穩(wěn)流給料裝置，通過(guò)變頻調(diào)速，隨意調(diào)節(jié)給料量，與流量計(jì)構(gòu)成閉環(huán)控制，按設(shè)定流量要求給料，同時(shí)該穩(wěn)流裝置具有穩(wěn)流、鎖風(fēng)、鎖料等功能，即使是流動(dòng)性很好的煤粉也不會(huì)發(fā)生沖料、跑料現(xiàn)象。在穩(wěn)流裝置不斷地改變給料量的情況下，流量計(jì)也能十分地計(jì)量下料量。
   下面為該系統(tǒng)用于生料及煤粉計(jì)量的實(shí)物標(biāo)定情況。

圖7粉體定量給料系統(tǒng)

6、結(jié)語(yǔ)：
   (1)由科氏力粉體流量計(jì)組成的定量給料系統(tǒng)具有給料穩(wěn)定、調(diào)節(jié)速度快、計(jì)量精度高、工藝流程簡(jiǎn)單、布置緊湊等特點(diǎn)。
   (2)該流量計(jì)不受風(fēng)路、振動(dòng)等外界因素的影響;對(duì)粉料的性質(zhì)沒(méi)有特殊要求，測(cè)量盤上不存在粘料問(wèn)題，計(jì)量過(guò)程在完全密閉狀態(tài)下完成。
   (3)科氏力粉體流量計(jì)可用于人窯生料、煤粉的計(jì)量控制，散裝水泥的計(jì)量，以及多種·粉體物料的定量搭配過(guò)程等，也可用于小顆粒、非磨蝕性的糧食類物品的計(jì)量。
   (4)該系統(tǒng)占據(jù)空間小，計(jì)量及控制精度高、投資小，完全可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。