昆山科爾源儀器儀表有限公司
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閱讀：73發(fā)布時(shí)間：2025-7-13
廣東南方制堿有限公司是以生產(chǎn)輕質(zhì)純堿、重質(zhì)純堿、為主的化工企業(yè)。在重質(zhì)純堿生產(chǎn)過程中，必須將進(jìn)入水合機(jī)的輕質(zhì)純堿進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)量，輕質(zhì)純堿流量作為主變量，脫鹽水流量作為從變量，使加入水合機(jī)的輕質(zhì)純堿和脫鹽水量成一定比例進(jìn)行比值調(diào)節(jié)。投產(chǎn)初期，我公司采用了E+H公司生產(chǎn)的固體物料沖板流量計(jì)，使用幾年后，由于電腦顯示儀表發(fā)生故障，使得電腦顯示儀表的輸出信號(hào)（4~20 mA）不能與輕質(zhì)純堿的瞬時(shí)流量成線性關(guān)系，所以不能進(jìn)行自動(dòng)比值調(diào)節(jié)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。為此，我們向E+H公司進(jìn)行維修咨詢，但E+H公司已不再生產(chǎn)該固體物料沖板流量計(jì)了。已將該轉(zhuǎn)讓給美國拉姆齊公司。因此，我公司向拉姆齊公司購買1臺(tái)電腦顯示儀表，共花費(fèi)人民幣6.5萬元，使用情況良好。在2002年因遭雷擊，電腦顯示儀表的CPU損壞，無法再繼續(xù)使用。如果再買該公司的儀表，一是費(fèi)用太高，二是進(jìn)口的儀表維修也不方便，不能滿足我公司連續(xù)生產(chǎn)的需要，因此，我們考慮用國產(chǎn)儀表來替代進(jìn)口儀表。
E+H公司固體物料沖板流量計(jì)操作手冊無電路圖提供，只提供了原理方框圖，通過我們對現(xiàn)場實(shí)物電路進(jìn)行研究，繪制電路圖，知道了固體物料沖板流量計(jì)一、二次儀表傳輸信號(hào)是電流脈沖信號(hào)，它是兩線制的，即一次儀表是無源的，靠二次儀表提供電源，如果采用廣州南儀自動(dòng)化公司生產(chǎn)的ICS系列電子皮帶秤的電腦顯示儀表來替代進(jìn)口儀表，則必須對南儀公司生產(chǎn)的皮帶秤電腦顯示儀表進(jìn)行改造。改造的方案是：對原有生產(chǎn)設(shè)備不作改動(dòng)，E+H公司固體物料沖板流量計(jì)一次儀表不作改動(dòng)，對南儀公司電腦顯示儀表增加1個(gè)15V直流電源給一次儀表供電和一個(gè)脈沖頻率調(diào)制器（PFM）對一次儀表的電流脈沖信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)送入電腦顯示儀表輸入端，因此，從原理上講，國產(chǎn)儀表可以取代進(jìn)口儀表。
改造完成后，通過實(shí)物校驗(yàn)，達(dá)到了原來進(jìn)口儀表的功能，且精度高、穩(wěn)定性好，從1年的使用情況看，取得了很好的效果。改造費(fèi)用為1.8萬元，比購買進(jìn)口儀表節(jié)省了4.7萬元。
1 沖板流量計(jì)組成及工作原理
固體物料沖板流量由沖板、輸出軸、組合彈簧、差動(dòng)變壓器、測量轉(zhuǎn)換器、脈沖頻率調(diào)制器、電腦顯示儀表組成。
被測物料沖擊到?jīng)_料板上，這個(gè)力通過輸出軸作用到組合彈簧上，帶動(dòng)差動(dòng)變壓器中的鐵芯前后發(fā)生位移，從而感應(yīng)出毫伏正弦波電壓信號(hào)。差動(dòng)變壓器的交流電壓是由測量轉(zhuǎn)換器送電的，差動(dòng)變壓器的輸出壓信號(hào)在測量轉(zhuǎn)換器中放大、矯正，并通過V/F轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)榭垢蓴_的PFM――測量信號(hào)，這個(gè)電流脈沖PFM――測量信號(hào)通過兩線制線路輸送給脈沖頻率調(diào)制器，經(jīng)過脈沖頻率調(diào)制器PFM解調(diào)，將頻率信號(hào)輸出給電腦顯示儀表，經(jīng)電腦顯示儀表運(yùn)算處理后，即可獲得固體物料瞬時(shí)流量或?qū)?yīng)的4~20 mA電流信號(hào)給調(diào)節(jié)器進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。
固體物料沖板流量計(jì)系統(tǒng)方框圖如圖1。
2 電路分析（電路圖略）
2.1 測量轉(zhuǎn)換器
由放大器A1A將差動(dòng)變壓器產(chǎn)生的電壓（毫伏級正弦波）信號(hào)放大成幅度為3V的正弦波，經(jīng)A1B電平比較后，產(chǎn)生幅度為5V的鋸齒波，再經(jīng)A3A與非門整形后產(chǎn)生幅度為5V的方波。然后由A4光電隔離，再經(jīng)A5調(diào)制器把50~2 kHz的頻率信號(hào)疊加在二線制15V直流電源上，經(jīng)A2驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)傳給電腦顯示儀表中增加的脈沖頻率調(diào)制器A6上。
2.2 脈沖頻率調(diào)制器
由A6解調(diào)后，將15V直流電源上疊加的50~2kHz有效頻率信號(hào)分解出來，然后經(jīng)B與非門整形成5V方波。再經(jīng)光電隔離，輸出50~2 kHz的頻率信號(hào)給電腦顯示儀表，輸入端口A01。
脈沖頻率調(diào)制器的電源由電腦顯示儀表提供的直流電源為+5V，再由脈沖頻率調(diào)制器上DC/DC電源升壓后得到15V直流電源，提供給現(xiàn)場一次儀表的測量轉(zhuǎn)換器。
2.3 電腦顯示儀表
電腦顯示儀表把脈沖頻率調(diào)制器輸出的50~2 kHz頻率信號(hào)經(jīng)A01、V12C整形濾波后輸出給8253計(jì)數(shù)器，把50~2 kHz的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)給CPU單片機(jī)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后進(jìn)行工程單位運(yùn)算，通過數(shù)碼管顯示其固體物料的瞬時(shí)流量和計(jì)量時(shí)間段的累積量。
3 改造后的沖板流量計(jì)特點(diǎn)
1）固體物料沖板流量計(jì)的沖板密封安裝在輸料管道中，物料在輸送過程中，不存在失料、堵料等不利因素對稱重精度的影響，為準(zhǔn)確計(jì)量提供了保證；
2）一、二次儀表為全密封型，有利于在粉塵大的環(huán)境中使用；
3）一、二次儀表性能穩(wěn)定，故障率低；
4）南儀自動(dòng)化公司生產(chǎn)的電腦顯示儀表具有自動(dòng)去皮功能，不需要人為調(diào)整差動(dòng)變壓器鐵芯零點(diǎn)位置。
4 調(diào)試和校驗(yàn)
首先在電腦顯示儀表中輸入計(jì)量程序和各參數(shù)。在沖板沒有物料前，操作電腦顯示儀表面板上的去皮按鍵，對其進(jìn)行自動(dòng)去皮3次，電腦顯示儀表自動(dòng)檢測零點(diǎn)并輸入內(nèi)存，然后在相應(yīng)單元里預(yù)置各有關(guān)參數(shù)。
系統(tǒng)運(yùn)算公式為：
式中：W――累積值；
Q ――瞬時(shí)流量，kg/s；
t ――運(yùn)算的計(jì)量時(shí)間，s。
這樣得到了測量時(shí)間段內(nèi)的累積值，如果第1次測量的累積值超過標(biāo)準(zhǔn)值4~0.5%的誤差范圍，則反復(fù)對其進(jìn)行標(biāo)定系數(shù)修正，其修正計(jì)算公式為：
PT新 = PT舊?a/b
式中：a――標(biāo)準(zhǔn)值；
b――累積值。
然后將計(jì)算后的PT值輸入給電腦顯示儀表，重復(fù)以上校驗(yàn)過程使其相對誤差在±0.5%范圍內(nèi)為止。相對誤差計(jì)算公式為：
式中：δ――相對誤差；
a――標(biāo)準(zhǔn)值；
b――累積值。
改造后的沖板流量計(jì)校驗(yàn)結(jié)果如表1。
表1 改造后的沖板流量計(jì)校驗(yàn)結(jié)果
| 次序 | 標(biāo)準(zhǔn)值，Kg | 累積值，Kg | 誤差，% |
| 1 | 200 | 200.80 | 0.4 |
| 2 | 200 | 199.50 | 0.25 |
| 3 | 200 | 200.50 | 0.25 |
| 4 | 200 | 200.60 | 0.3 |
| 5 | 200 | 200.50 | 0.25 |
在使用過程中，每次對固體物料沖板流量計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，都能滿足±0.5%的誤差要求。計(jì)量結(jié)果精度高、穩(wěn)定性好，使用1年來沒有發(fā)生故障。
5 結(jié)語
1）只要計(jì)算研究進(jìn)口儀表的原理和性能特點(diǎn)，在進(jìn)口儀表發(fā)生故障損壞時(shí)，選用國產(chǎn)儀表進(jìn)行改造，可以采用國產(chǎn)儀表替代進(jìn)口儀表，且成本低、售后服務(wù)好。
2）運(yùn)用廣州南儀自動(dòng)化公司皮帶秤電腦顯示儀表的自動(dòng)去皮功能。在控制室操作按鍵就可以對系統(tǒng)進(jìn)行零位調(diào)整，減少了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也提高了儀表測量精度。
3）實(shí)物標(biāo)定非常方便，由于儀表穩(wěn)定性好、測量精度高、保證了儀表長周期的運(yùn)行。
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