文档介绍：一种新型高精度智能液体添加装置

摘要:
文章以烟草生产用加香设备为例,指出提高液体添加控制精度的必要性;并提出一种新装置。该装置将“精
密数控技术与柱塞泵原理”相结合组成一种全新的产品;在较大流量范围达到了 % 的高精度。这是液体控制
执行器数字化、智能化的创新发展!可替代计量泵、调节阀、加香、加药设备;能提高产品质量、节约原料降
低成本。在仪表、化工、制药、石油、烟草、饮料、食品等方面有广泛的应用价值!
关键词:
加香加料液体输送流量精确控制比例添加机电一体化

烟草制丝线上因生产工艺的需要,在许多环节设有加香加料点。在这个位置上的加香加料装
置,应该根据到达烟丝的流量大小,按规定比例及时均匀添加液体的香精香料。这些添加装置有
多种,原理都是“比例随动”控制系统。它们的控制精度是一个十分重要的技术参数。它的优劣
不仅影响到成品香烟的质量,还关系到原料成本。为此《卷烟工艺规范》中曾要求加香精度为 %。
国内烟草制丝线加香加料设备的现状怎么样呢?

目前的制丝线上运行有多种加香加料装置;例如“采用高精度的流量传感器”方式的、“采
用恒气压作用于储料罐”方式的、“采用对储料罐称重”方式的、“采用压差传感器称重”方式
的等等。虽然形式多样,实现“添加”工作的执行机构才是影响系统控制精度的关键所在。常用
的执行机构有柱塞泵、调节阀、齿轮泵等。下面对它们分别进行介绍分析。
1. “柱塞泵”是计量泵的一种。它的单次定量精度较高,可达 % 。现实使用中常常采用
“多泵交替并用”和“变频”驱动”。但流量控制范围小,工作输出液体的流量有间歇脉动特性。
见附图七。目前在烟草生产线上已经较少使用。
2. “调节阀”方式,其原理见图一。
从调节阀方式的原理图中可以看出,这是一种典型的闭环液体流量模拟控制方式。影响其控
制精度的主要因素有:⑴调节阀的精度。⑵流量计的精度。我们知道,调节阀的精度一般为:不
带定位器±5% 带定位器±1% 。根据“木桶原理”,就是采用高精度(如±%)的流量传感器,该
系统控制精度也会劣于±1% 。

流量控制信号
调节器流量设定
流量反馈
调节阀
流量计
液体出口
带压力液体入口
附图一

3. 目前烟草生产常用的是“齿轮泵+变频器”方式。其工作原理见图二。图上显示这也是一
个液体的闭环控制系统。它用流量计做传感器。计算机或仪表作调节控制器。齿轮泵是执行器。
齿轮泵是由泵壳和一对互相啮合的齿轮组成;依靠齿轮在旋转时互相啮合和脱开而输送液体的。

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旁路阀
齿轮泵
流量计液体出口
液体入口
流量反馈
电机流量设定
~ 变频器调节器

齿轮泵的齿间隙是液体流量的最小定量单位容积,可以说齿轮泵的分辨率是较高的。但是齿轮泵
在输送液体时,低转速工作的流量控制特性较差。它正常工作的转速是从数百转开始的。可想而
知在需要它输出较小流量时,实际输出流量将超过目标流量!所以,这样的系统中不得不在齿轮
泵上并联了一个“旁路阀”;用它把一部分液体由“旁路”返回到输入端!这就造成它输出的液体
流量有较大的不确定性,控制精度必然会变差!如附图三中看到