摘要：HXD是我廠制絲車間的關鍵設備，引自英國狄更生公司。HXD管路系統包括蒸汽管路系統、燃油管路系統、工藝水管路系統、清洗及消防水管路系統、液化氣管路系統和壓縮空氣管路系統五部分。在HXD中蒸汽有兩種作用：一種是將模擬水或控制水引射到工藝管道內，另一種是直接往工藝管道內加注純蒸汽來影響加工煙絲的膨脹率。在引射作用中，根據HXD的工作狀態由電磁閥控制蒸汽的噴射，蒸汽的*大施加量大約在270Kg/H；在純蒸汽的施加中，根據設定蒸汽量的大小，通過薄膜閥的調節，再經流量傳感器的檢測，使蒸汽的施加量穩定在設定值，薄膜閥、PID調節器和流量傳感器等構成蒸汽流量的控制回路。但是在實際生產中，我們發現HXD蒸汽流量計的不足之處，并進行改進，取得良好效果。

1、改造前存在的問題

在實際過煙絲過料途中，發現電磁閥、薄膜閥都已經打開，而監控畫面上，蒸汽流量卻顯示為零，一點蒸汽都沒有通過管道，同時傳回PLC的蒸汽流量信號也為零，這樣PLC程序誤判斷蒸汽流量不夠，不能夠滿足水分控制的需要，加大薄膜閥的開度，造成事實上蒸汽大量加入到管道里，引起HXD烘絲出口水分波動非常大，出現太多不合格的煙絲，從而造成工藝事故。

2、問題的分析與解決

在蒸汽流量顯示為零的情況下，HXD的出口水分波動很大，說明其實蒸汽是有通過管道，就是蒸汽流量計沒有采集到信號，從而造成程序錯亂，煙絲大量不合格。經過檢查，發現廠家采用的是孔板流量計。雖然孔板流量計由于已標準化且結構簡單、牢固；易于復制，通用性強，價格低廉而獲得相當廣泛的大量應用。然而，孔板流量計由于它自身結構上的缺陷也有一些重大的缺點；如流出系數不穩定，線性差，重復性不高，準確度因受諸多因素影響也不高，易積污和易被磨損，壓損較大，量程比(范圍度)小。

孔板流量計組成由三部分組成：節流孔板、差壓變送器、引壓管。

工作原理：在流體管道中安裝孔板，使流體流過它時其前后產生壓力差，此壓力的大小與流體流量大小有密切關系，然后用差壓變送器將此信號檢測出來，進行指示及積累。它的取壓方法節流元件產生的差壓輸出信號是從節流裝置前后取出的。不同的取樣方法將直接影響輸出差壓值的大小。因此，不同的取樣方法，對于同一節流裝置，流量系數也不一樣。一般取壓方法：

1)角接取壓法這種取壓法是把兩個取壓點都靠近孔板前后兩個端面，由于它與孔板靠的很近，帶來了一些優點，即在結構上易于實現較均勻的環型取壓；安裝時直管段的要求較低，兩個取壓點之間除孔板的厚度外，沒有其它管道部分，因此管道的內摩擦損失也較小，取壓不會因摩擦力的變化而變化。其缺點是：對于取壓點位置的選擇及節流裝置的安裝要求很嚴。

2)法蘭取壓。這種取壓方法，不管被測管道直徑和節流裝置的系數大小無關，取壓點的位置完全一樣，都位于孔板前后25.4mm處。這種取壓方法在制造和使用上都比較方便，通用性較強。在很多**法蘭被規定為標準取壓方法。廠家采用的孔板流量計就是因為兩個取壓檢測口積污被堵塞，沒有辦法取到蒸汽壓力，造成蒸汽壓力傳回為零的信號或者遠小于實際值。

翻閱技術資料，決定找個別類型的蒸汽流量計替換孔板蒸汽流量計，經過對比決定采用渦街流量計。

渦街流量計為流體振動流量計，由渦輪變換部分和顯示儀表部分組成，其精度可以達到0.02%。

其結構為入口導流器、出口導流器、軸承、渦輪、殼體等幾部分組成。它的工作原理為當介質流經渦輪流量計時,流體由入口導流器進入流量計，由于導流器的作用，使流體平行流經渦輪，從而流體沖擊渦輪，便推動渦輪旋轉。實踐證明，渦輪葉片的角速度與流體的流速成正比，因而通過對葉輪轉速的測量就得到體積流量的大小。葉輪的轉速就是通過固定在殼體上的一個電磁線圈來測得的，這個電磁線圈叫做檢拾線圈，當撿拾線圈中被通電時它就產生磁場，而葉輪是導磁的，在制作時在葉輪的外面有一些有規律的小孔，當葉輪旋轉時線圈下的導磁介質的密度發生變化，從而影響線圈發出的磁場，使線圈上產生一定的脈沖，這些脈沖信號與葉輪的轉速成正比。線圈的脈沖經過放大器放大，然后進入測量儀表。由此可見顯示儀表其實就是一臺脈沖計數器，它接收從渦輪流量計發出的脈沖信號和現場的溫度、壓力、密度、含水分析信號，然后經過計算處理，并顯示體流量和凈流量。優點顯：

1)輸出為脈沖頻率，其頻率與被測流體的實際體積流量成正比，它不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響；

2)測量范圍寬，一般范圍度可達10:1以上；

3)精確度為中上水平；

4)無可動部件，可靠性高；

5)結構簡單牢固，安裝方便，維護費較低；

6)應用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸氣。

渦街的輸出頻率與流量成線性關系，當它與調節閥，調節器級成一個控制系統時，相當于一個時滯和時間常數都小到可忽略的一個滯后環節，可視為比例環節，廣義對象的特性完全取決于回路中其他環節，對控制系統幾無影響，孔板的輸出與流量成線性關系，回路增益隨著流量而變化，雖然利用調節閥的流量特性來補償廣義對象的線性影響，但效果并不明顯，因此，必須引入開方器，開方器的引入雖然使廣義對象的特性不隨工作點而變化，明顯改變了調節品質，但在小流量時反應快、靈敏、容易引起系統，調節誤差增大。

3、改造后的情況

采用渦街流量計后，蒸汽流量不僅在上位機監控畫面可見，在現成自帶的顯示屏上也可以清晰顯示。而且關鍵不存在取壓口積污堵塞，蒸汽流量可以準確測量出來，傳輸回PLC，從而保證HXD出口水分穩定，確保工藝質量。

4、結論

通過對HXD蒸汽流量計的替換，有效地解決了原系統存在的問題，使設備能夠更好地服務于生產。通過改進也加強了對新廠新設備的技術消化與吸收，為今后的發展打下了良好的基礎。