摘 要：江蘇省徐州卷煙廠在“九五”技改工程中采用了許多新技術，其中，制絲線香料廚房因采用HK-CMF科氏質量流量計進行控制，使煙絲的香精香料摻兌準確度得到了很大提高，對穩定卷煙產品的內在質量起到了重要作用。

關鍵字：HK-CMF科氏質量流量計 制絲線香料 流量控制

    江蘇省徐州卷煙廠在“九五”技改工程中采用了許多新技術，其中，制絲線香料廚房因采用HK-CMF科氏質量流量計進行控制，使煙絲的香精香料摻兌準確度得到了很大提高，對穩定卷煙產品的內在質量起到了重要作用。

    一、煙絲生產過程中對香精香料摻兌流量控制的要求

    卷煙產品在煙絲生產過程中，需添加一定數量的香精香料，用于調制產品的吸食口味。通常情況下，香料的配制和儲存在香料廚房內進行，然后通過管道輸送到生產線。由于每一種卷煙品牌需添加的香精香料種類較多且比例小，因此，如果控制準確度不高，添加比例稍有失調，就極易改變產品的吸味，造成產品質量波動，甚至生產出不合格的產品。

    一般說來，煙絲加香（料）的工藝流程為：

    配制→香料罐→計量泵（增壓）→管道輸送→流量計→噴嘴（混合壓縮空氣）→煙絲

    制備加香用的香精溶液量為煙絲總量的1%~2%，控制誤差為1%左右。如添加劑比例為1.5%，誤差要求為1%，當煙絲流量為5000kg/h 時，則加香流量應為75kg/h，誤差為0.75kg/h（75kg/h×1%=0.75kg/h）。此外，因多數料液具有腐蝕性、黏度大等特性，所以要求計量料液的裝置要具有耐腐蝕、易沖洗、穩定性好、計量準確度高等特點。

    二、選擇HK-CMF質量流量計作為加香流量控制器件

    我廠原制絲生產線對加香流量的控制采用HKE電磁流量計來實現。“九五”技改項目建設過程中，我們大膽采用新技術、應用新產品，經全面分析論證，選擇了廈門宏控公司生產的HK-CMF質量流量計來控制加香流量。

    1.HK-CMF質量流量計的工作原理

    HK-CMF質量流量計是運用流體質量流量對振動管振蕩的調制作用（即科里奧利力）為工作原理的流量計。它以直接質量測量為目的，一般由傳感器和變送器兩個部分組成。

    如圖1所示。當質量為（δm的流體質點，以速度V沿管道AB運動，同時，管道AB又以A點為圓心以角速度Ω轉動。當該質點做上述復合運動時，在任意一點處。質點具有兩個加速度分量：向心加速度α_r，方向指向A點；科氏加速度α_k，方向向上，量值為2ΩV。為使流體質點具有科氏加速度，需要在方向施加一個大等于2ΩVδm的力，這個力來自管道而流體質點反作用于管道上的力Fc是科氏力，方向如圖所示。

    Fc=2ΩVδm                 （1）

    如圖2所示，若流體密度為ρ，以速度V沿管道AB流動，設管道橫截面積為S。則任一段長度為ΔX管道上的科氏力ΔFc為：

    ΔFc=-Δmα_k               （2）

    式中：Δm－長度ΔX管道中的流體質量，Δm=ρSΔX

    可以推出：

    ΔFc=-2ρSΔX（Ω×X）     （3）

    由于上述管道中的流體。其Ω與V 的夾角為90℃，質量流量qm＝ρSV，所以：

    qm=ΔFc/2ΩΔX             （4）

    從式（4）中可以看出，測量出旋轉管道中流體的科氏力就可以直測得質量流量。

    2.HK-CMF質量流量計的優點

    HK-CMF質量流量計具有一些其他流量計所不具備的優點。如：直接測量質量流量；具有較高的測量準確度；測量的流體流量范圍廣，滿足小流量的測量要求；對應對迎流流速分布不敏感，因而無上下游直管段要求；測量值對流體黏度不敏感，流體密度變化對測量值的影響微小；長期穩定性好；易于維護保養、故障率低、壽命長等。
    
    HKE電磁流量計與科氏質量計主要性能對照表見表1：

    從表1中可以看出，科氏HKC質量流量計的總體性能要優于HKE電磁流量計，盡管其價格較高、結垢后對控制準確度影響較大，但其準確度高而且適用于低流量控制，這正是我們所需要的。

表1 HKE電磁流量計與科氏HKC質量流量計主要性能對照

	HKE電磁流量計	科氏HKC質量流量計
控制準確度	1.0	0.15~0.5
低流量控制	難實現	可以實現
結垢影響	小	大
大黏度	需為導電液	可以適應
量程比	10:1	20:1
故障率	一般	低
維護保養	難	易
使用壽命	一般	長
價格	適中	昂貴

    三、投入運行后的效果

    我廠煙絲生產線自2001年投入運行以來，僅對HK-CMF質量流量計及其管道進行定期清洗，幾乎沒有進行其他項目的維護與保養，HKC質量流量計的故障發生率為零，而且每次定期校準/檢定時，其誤HK-CMF于0.5%。從3年來的全國卷煙產品質量抽查結果看，我廠的卷煙產品無論是吸味還是各項理化指標均達到優良標準，產品質量穩定，深受廣大消費者的喜愛。

    表2為一組生產某一牌號卷煙產品混絲段加香的實際運行數據。

表2 某牌號卷煙產品混絲段加香的實際運行數據

批次	時間	煙絲累計 量（kg）	設定加香 比例	理論加香 量（kg）	實際加香 量（kg）	實際誤差	工藝誤差要求
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所列數據是從歷年來的運行記錄中，針對某一品牌按照預定的日期隨機抽取的6組數據。從表中不難看出，該流量計運行穩定性較好，其實際工作誤差不超過儀表的誤差范圍[±（0.15%~0.5%）]，能滿足工藝允差要求，有效保證香料摻兌比例的精確控制。

    而我廠原3000kg/h制絲線使用的HKE電磁流量計，其實際流量控制誤差一般在0.8%~1.2%范圍內，不僅控制準確度較低、故障率較高（平均每3個月出現1次故障），而且保養維護較麻煩。

    四、經驗與體會

    通過新線的運行，我們體會到：

    1.使用HK-CMF質量流量計能較好地滿足生產工藝控制準確度的要求，是小流量控制的首選產品；
    2.一次投資，長期受益。雖然其價格較高，但其運行成本較低而且易于維護和保養；
    3.每生產完一個品牌，就要及時進行管道沖洗，不僅可以清理掉生產線上各品牌所殘留的香料，而且達到了保養管道和流量計的目的。

    此外，定期對HK-CMF質量流量計進行校準和檢定，也是降低故障、保證其準確度的有效手段，從而提高整條生產線的有效作業率。

    綜上所述，筆者認為：HK-CMF質量流量計是當前煙草加工企業用于小流量精確控制的首選流量計之一，可以在煙草加工業中推廣應用。