摘 要：江苏省徐州卷烟厂在“九五”技改工程中采用了许多新技术，其中，制丝线香料厨房因采用HK-CMF科氏质量流量计进行控制，使烟丝的香精香料掺兑准确度得到了很大提高，对稳定卷烟产品的内在质量起到了重要作用。

关键字：HK-CMF科氏质量流量计 制丝线香料 流量控制

    江苏省徐州卷烟厂在“九五”技改工程中采用了许多新技术，其中，制丝线香料厨房因采用HK-CMF科氏质量流量计进行控制，使烟丝的香精香料掺兑准确度得到了很大提高，对稳定卷烟产品的内在质量起到了重要作用。

    一、烟丝生产过程中对香精香料掺兑流量控制的要求

    卷烟产品在烟丝生产过程中，需添加一定数量的香精香料，用于调制产品的吸食口味。通常情况下，香料的配制和储存在香料厨房内进行，然后通过管道输送到生产线。由于每一种卷烟品牌需添加的香精香料种类较多且比例小，因此，如果控制准确度不高，添加比例稍有失调，就极易改变产品的吸味，造成产品质量波动，甚至生产出不合格的产品。

    一般说来，烟丝加香（料）的工艺流程为：

    配制→香料罐→计量泵（增压）→管道输送→流量计→喷嘴（混合压缩空气）→烟丝

    制备加香用的香精溶液量为烟丝总量的1%~2%，控制误差为1%左右。如添加剂比例为1.5%，误差要求为1%，当烟丝流量为5000kg/h 时，则加香流量应为75kg/h，误差为0.75kg/h（75kg/h×1%=0.75kg/h）。此外，因多数料液具有腐蚀性、黏度大等特性，所以要求计量料液的装置要具有耐腐蚀、易冲洗、稳定性好、计量准确度高等特点。

    二、选择HK-CMF质量流量计作为加香流量控制器件

    我厂原制丝生产线对加香流量的控制采用HKE电磁流量计来实现。“九五”技改项目建设过程中，我们大胆采用新技术、应用新产品，经全面分析论证，选择了厦门宏控公司生产的HK-CMF质量流量计来控制加香流量。

    1.HK-CMF质量流量计的工作原理

    HK-CMF质量流量计是运用流体质量流量对振动管振荡的调制作用（即科里奥利力）为工作原理的流量计。它以直接质量测量为目的，一般由传感器和变送器两个部分组成。

    如图1所示。当质量为（δm的流体质点，以速度V沿管道AB运动，同时，管道AB又以A点为圆心以角速度Ω转动。当该质点做上述复合运动时，在任意一点处。质点具有两个加速度分量：向心加速度α_r，方向指向A点；科氏加速度α_k，方向向上，量值为2ΩV。为使流体质点具有科氏加速度，需要在方向施加一个大等于2ΩVδm的力，这个力来自管道而流体质点反作用于管道上的力Fc是科氏力，方向如图所示。

    Fc=2ΩVδm                 （1）

    如图2所示，若流体密度为ρ，以速度V沿管道AB流动，设管道横截面积为S。则任一段长度为ΔX管道上的科氏力ΔFc为：

    ΔFc=-Δmα_k               （2）

    式中：Δm－长度ΔX管道中的流体质量，Δm=ρSΔX

    可以推出：

    ΔFc=-2ρSΔX（Ω×X）     （3）

    由于上述管道中的流体。其Ω与V 的夹角为90℃，质量流量qm＝ρSV，所以：

    qm=ΔFc/2ΩΔX             （4）

    从式（4）中可以看出，测量出旋转管道中流体的科氏力就可以直测得质量流量。

    2.HK-CMF质量流量计的优点

    HK-CMF质量流量计具有一些其他流量计所不具备的优点。如：直接测量质量流量；具有较高的测量准确度；测量的流体流量范围广，满足小流量的测量要求；对应对迎流流速分布不敏感，因而无上下游直管段要求；测量值对流体黏度不敏感，流体密度变化对测量值的影响微小；长期稳定性好；易于维护保养、故障率低、寿命长等。
    
    HKE电磁流量计与科氏质量计主要性能对照表见表1：

    从表1中可以看出，科氏HKC质量流量计的总体性能要优于HKE电磁流量计，尽管其价格较高、结垢后对控制准确度影响较大，但其准确度高而且适用于低流量控制，这正是我们所需要的。

表1 HKE电磁流量计与科氏HKC质量流量计主要性能对照

	HKE电磁流量计	科氏HKC质量流量计
控制准确度	1.0	0.15~0.5
低流量控制	难实现	可以实现
结垢影响	小	大
大黏度	需为导电液	可以适应
量程比	10:1	20:1
故障率	一般	低
维护保养	难	易
使用寿命	一般	长
价格	适中	昂贵

    三、投入运行后的效果

    我厂烟丝生产线自2001年投入运行以来，仅对HK-CMF质量流量计及其管道进行定期清洗，几乎没有进行其他项目的维护与保养，HKC质量流量计的故障发生率为零，而且每次定期校准/检定时，其误HK-CMF于0.5%。从3年来的全国卷烟产品质量抽查结果看，我厂的卷烟产品无论是吸味还是各项理化指标均达到优良标准，产品质量稳定，深受广大消费者的喜爱。

    表2为一组生产某一牌号卷烟产品混丝段加香的实际运行数据。

表2 某牌号卷烟产品混丝段加香的实际运行数据

批次	时间	烟丝累计 量（kg）	设定加香 比例	理论加香 量（kg）	实际加香 量（kg）	实际误差	工艺误差要求
1	2001.10.16 15:46:18	5067.70	0.4%	20.27	20.32	0.25%	±1%
2	2002.4.2 15:35:32	4976.30	0.4%	19.91	19.95	0.20%	±1%
3	2002.9.25 15:40:10	5716.10	0.4%	22.86	22.82	-0.17%	±1%
4	2003.4.4 15:28:43	5383.70	0.4%	21.53	21.63	0.46%	±1%
5	2003.11.12 15:37:54	5263.20	0.4%	21.05	21.09	0.19%	±1%
6	2004.3.15 15:52:57	5781.20	0.4%	23.12	23.02	0.35%	±1%

    表2所列数据是从历年来的运行记录中，针对某一品牌按照预定的日期随机抽取的6组数据。从表中不难看出，该流量计运行稳定性较好，其实际工作误差不超过仪表的误差范围[±（0.15%~0.5%）]，能满足工艺允差要求，有效保证香料掺兑比例的精确控制。

    而我厂原3000kg/h制丝线使用的HKE电磁流量计，其实际流量控制误差一般在0.8%~1.2%范围内，不仅控制准确度较低、故障率较高（平均每3个月出现1次故障），而且保养维护较麻烦。

    四、经验与体会

    通过新线的运行，我们体会到：

    1.使用HK-CMF质量流量计能较好地满足生产工艺控制准确度的要求，是小流量控制的首选产品；
    2.一次投资，长期受益。虽然其价格较高，但其运行成本较低而且易于维护和保养；
    3.每生产完一个品牌，就要及时进行管道冲洗，不仅可以清理掉生产线上各品牌所残留的香料，而且达到了保养管道和流量计的目的。

    此外，定期对HK-CMF质量流量计进行校准和检定，也是降低故障、保证其准确度的有效手段，从而提高整条生产线的有效作业率。

    综上所述，笔者认为：HK-CMF质量流量计是当前烟草加工企业用于小流量精确控制的首选流量计之一，可以在烟草加工业中推广应用。