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液体涡街流量计应用十分广泛

发布时间:2014-11-25

  涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的一种具有国际先进水平的新型流量计。由于它具有其他流量计不可兼得的优点,自七十年代以来得到了迅速发展,据有关资料显示,现在日本,欧美等发达国家使用涡街流量计的比例大幅度上升,已广泛应用于各个领域。

  在化工和食品工业中桶装液体的灌装非常普遍,对于中等以上的灌装量(10Kg以上),灌装方式一般采用电子称重式和流量计式,其中电子称重方式国内已有大量的应用,由于流量计技术的发展,特别是这几年我们采用涡街流量计计量的成功经验,我们认为中等容量以上的高精度灌装采用涡街流量计计量更为合理,现介绍我们自主开发的一条采用涡街流量计高精度计量强腐蚀粘性液体的自动生产线,该线几乎涵盖桶装液体灌装线的各方面功能,具有典型意义。

  2、灌装生产线概述

  2.1物料特性及工艺条件

  1)灌装物料温度:5~35℃

  2)物料密度:有机酸约1.2g/cm3、有机酸盐约1.3g/cm3

  3)物料粘度:有机酸约50CP、有机酸盐约150CP

  4)进料管道进口压力:≥0.2Mpa,波动范围±10%

  5)整套装置符合GMP卫生要求

  灌装容量:25L(方桶);200L(圆桶);1000L(IBC桶)

  灌装精度:(质量精度):0.1%,灌装精度符合欧洲“OIMLR61-11996issue”标准

  灌装速度:25L桶(30Kg):6桶/分钟;200L桶(250Kg):1桶/分钟;1000L桶(1200Kg):1桶/4分钟

  2.2工艺流程

  空桶整理——空桶进灌装工位——检测定位——灌装头下降——灌装阀打开——开始灌装——质量计量——到达90%×(设定值-补偿值)——调节阀节流变小——到达100%×(设定值-补偿值)——灌装阀关闭——真空吸附——满桶出灌装工位——转向——挂盖——旋盖——贴标——码垛——缠绕——成品输出

  2.3灌装系统概述

  整个灌装系统有质量流量计、控制阀、灌装头、支架、导轨、气动执行机构、控制系统等组成(见原理图)

  (1)灌装系统精度

  灌装系统精度主要取决于质量流量计的精度、灌装速度和系统的稳定程度。

  (2)过流量控制

  灌装时实际灌装量肯定大于质量流量计的设定流量,必须通过PLC程序的设定,要求流量计提前发出信号来控制灌装阀的关闭,从而保证实际灌装量与质量流量计的设定量一致。

  (3)流量控制(灌装速度控制)

  为了保证灌装系统的精度,灌装系统的灌装速度设计为快慢二档,流量控制阀通过控制流量大小自动控制灌装速度的快慢。由于该控制阀的开度精确量不会影响到灌装精度,使用目前市场上的自动调节阀,既成本昂贵且体积巨大安装不便又需要增加控制要求,所以流量控制阀采用自行设计的三位蝶阀,即最大开度(完全开启)、1/3开度(可手工设定和调节)、完全关闭,其优越性突出,性能稳定。

  (4)防滴漏

  灌装完毕后,残留在灌装头表面的粘性物料要一定的时间才能流尽,这样物料就会滴到容器外表造成污染,该灌装系统设计时采用真空发生器回吸系统确保无滴漏。真空发生器抽吸流量大、结构简单、成本低、真空产生及解除快、安装维修方便。

  (5)灌装头

  灌装头的灌装阀采用自行设计的气动截至阀,结构简单、开合迅速、易清洗、密封好,采用氟橡胶密封符合食品级。

  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