1、簡介：在水泥行業(yè)，入窯生料及煤粉的計量與控制，對穩(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、流動性好，給計量帶來了很大的困難。目前，國內(nèi)新型干法生產(chǎn)線上，人窯生料與煤粉的計量，大多采用失重秤、皮帶秤、沖板流量計及溜槽流量計等，使用效果較好的大多為引進產(chǎn)品。如德國申克公司近幾年推出的質(zhì)量流量計，計量精度為士0. 5%，中日合資北京燕山粉研精機公司的環(huán)天平型流量計，計量精度為士1. 0%。這兩家公司的粉體流量計計量精度較高，但價格十分昂貴，一般中小水泥企業(yè)無法承受。國內(nèi)引進技術(shù)生產(chǎn)的沖板流量計、溜槽流量計等產(chǎn)品價格略低一些，但計量精度較差，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)根本就沒有計量裝置。這些都嚴(yán)重影響窯的正常生產(chǎn)和企業(yè)的經(jīng)濟效益。為此，開發(fā)可靠、、經(jīng)濟的粉體計量設(shè)備，研制低投資型入窯生料及煤粉的計量控制系統(tǒng)，對促進水泥工業(yè)技術(shù)裝備的發(fā)展意義重大。合肥水泥研究設(shè)計院研制開發(fā)了一種新型的計量裝置—科氏力粉體物料流量計，它的計量精度達到士0. 5%。該儀器體積小，占用空間小，無粉塵污染，定量給料控制穩(wěn)定性好。該流量計用于入窯生料和煤粉系統(tǒng)，可獲得令人滿意的效果。本文將對其計量原理及應(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)點在恒速轉(zhuǎn)動的坐標(biāo)系中作相對運動(相對速度為Vr)時，產(chǎn)生科氏加速度ak，同時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。該力的方向與相對運動的方向垂直。當(dāng)質(zhì)點在坐標(biāo)系中的相對運動為徑向時，科氏力Fc沿切線方向，如圖1所示。當(dāng)相對運動為圓周運動時，科氏力Fc沿徑向，如圖2所示。

圖1相對運動為徑向

圖2相對運動為圓周運動
    科氏力Fc用矢量表示為Fc = – 2rnw xv，其中，m為質(zhì)點的質(zhì)量，。為坐標(biāo)系勻速轉(zhuǎn)動的角速度，v}為質(zhì)點相對于坐標(biāo)系的運動速度。
    基于上述原理，流量計內(nèi)設(shè)計了測量盤。測量盤徑向設(shè)置數(shù)塊葉片，如圖3所示。測量盤在電機主軸的驅(qū)動下，作高速回轉(zhuǎn)。被計量的粉料落到測量盤上，經(jīng)過分料錐改變流向后，被高速轉(zhuǎn)動的葉片捕獲，在離心力的作用下，沿徑向向外緣運動。在運動過程中，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引起一個反作用運動力矩M，這個力矩由驅(qū)動電機來補償，而FR與Fz對驅(qū)動軸不會產(chǎn)生反作用力矩。

            圖3是科氏力粉體流量計的測量原理。

3、流量計的結(jié)構(gòu)特點：
   流量計可設(shè)計成三種結(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、傳感器與流量計殼體的位置關(guān)系。電機、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，電機與傳感器位于流量計殼體內(nèi)部。
    三種結(jié)構(gòu)型式各有其優(yōu)缺點，在作結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須充分考慮。對于內(nèi)置式，還要考慮電機的通風(fēng)散熱等問題。不論采用何種結(jié)構(gòu)型式，流量計都是由殼體、電機、傳動軸、傳感器、進料口以及設(shè)在殼體內(nèi)的測量盤組成。本文介紹的是上置式，如圖5所不。
    物料由進料口進人殼體，落到水平轉(zhuǎn)動的測量盤上。隨著測量盤的轉(zhuǎn)動，物料從測
    力矩M的計算公式推導(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動。物料離開測量盤后經(jīng)出料口卸出。傳感器設(shè)置在傳動軸上，用于檢測科里奧利力的大小。

圖5上置式流量計

4、流量計的電子控制裝置:
   傳感器輸出正比于瞬時流量大小(即正比于科氏力大小)的電信號，送到科氏力粉體流量控制儀，控制儀將此電信號進行放大處理，變換成電壓信號，再送到微處理器，經(jīng)微處理器運算處理，得到4位數(shù)的瞬時流量顯示(單位為t/h)和6位數(shù)的累計量顯示，較低位一個字可代表0.1kg,  lkg或10kg，具體可通過累計系數(shù)選定?？刂苾x具有上下限聲光報警(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，可以實現(xiàn)自動定量給料，自動定量的控制精度為11. 0%，給定值可以由面板按鍵給定或由上位計算機給定，給定值究竟來自面板還是上位機，可由控制儀的SV切換鍵選擇。在A方式下，儀器的MV輸出(控制喂料機轉(zhuǎn)速的模擬量信號)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。當(dāng)選擇M方式時，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。本儀器同時具有PV輸出(代表瞬時流量的模擬量信號)，一般為4~20mA ,也可以是0~5V或1~5V的標(biāo)準(zhǔn)信號。
    控制儀的外形為80 x 160的國際標(biāo)準(zhǔn)盤裝機箱，小巧輕便，外形美觀;鍵盤為輕觸式觸摸鍵，瞬時流量和累計流量均用醒目的數(shù)碼管顯示，累計流量停電后仍能顯示1小時，而且能長期保持，永不丟失?？刂苾x的原理見圖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、穩(wěn)流定量給料裝置、科氏力粉體流量計組成，如圖7所示。

圖6控制儀的原理

    稱重倉可對流量計在線標(biāo)定，確保流量計的高精度計量，同時利用稱重傳感器控制倉內(nèi)料位。系統(tǒng)采用了一種新開發(fā)的水平回轉(zhuǎn)式穩(wěn)流給料裝置，通過變頻調(diào)速，隨意調(diào)節(jié)給料量，與流量計構(gòu)成閉環(huán)控制，按設(shè)定流量要求給料，同時該穩(wěn)流裝置具有穩(wěn)流、鎖風(fēng)、鎖料等功能，即使是流動性很好的煤粉也不會發(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，流量計也能十分地計量下料量。
   下面為該系統(tǒng)用于生料及煤粉計量的實物標(biāo)定情況。

圖7粉體定量給料系統(tǒng)

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