提升质量流量计精度核查效率的方法

摘要：质量流量计是烟草企业制丝生产线重要的检测元器件，其主要应用于加料加香和加水等设备上，其精度的准确与否直接影响产品的质量。为了确保质量流量计精度的可靠，生产企业需要定期组织人员对质量流量计进行精度的期间核查。由于质量流量计在烟草企业使用的数量较多，因此往往需要花费较多的人力和时间来进行期间核查。本文通过对传统质量流量计精度核查方法进行优化，通过设计开发自动采样系统，使得原先需要两人才能完成的精度核查工作只需一人就可以完成，从而一方面大大提升精度核查的效率，另一方面还解决了传统人工采样存在的人工误差缺陷，提高了精度核查的准确性。

关键词：质量流量计；精度核查；效率；采样；PLC

一、传统质量流量计精度核查方法的弊端

质量流量计主要用于烟草企业的加料加香和加水等设备中，其精度的准确与否直接影响产品的质量[1]。为了确保质量流量计精度的可靠，烟草生产企业需要定期对所有的质量流量计进行精度的期间核查，从而验证其精度是否在工艺要求的范围内。传统的质量流量计精度核查需要两个人配合完成，通常完成一台需要将近45分钟的时间。由于质量流量计是烟草企业最为常用的检测设备，一般烟草企业至少都有几十台的质量流量计，因此往往做一轮下来需要花费较大的人力和时间。同时传统的质量流量计精度核查方法还存在一个较大的缺陷——人工采样。在人工采样时，采样的两个人一人负责用水桶接水采样，另一人要负责读取流量计表头的数据。当表头数据读取人员在记录采样结束时的数据时，用水桶采样的人员就需要在同一时刻进行换桶采样，只有两个人的动作是同步的，采样的水和读取的流量计上的数据才会匹配，做出的精度测试数据才是准确的，否则就需要重新采样。这在无形中降低了质量流量计精度核查的效率，并且由于有人为误差的存在，其精度核查的可靠性也会受到影响[2]。为了优化质量流量计的精度核查方法，需要对传统质量流量计的精度测试方法进行了拆解分析，从而寻找出能够提升精度核查效率的方法。传统的质量流量计精度核查步骤如图1所示，从图中可以看出质量流量计的精度核查主要花费的时间是在采样上，且需要2人，如果能够优化采样方式，让其只需1人操作，就可以让另一个人再去做一台，这样在相同的时间内就可以做两台，效率上就提升了一倍。通过调查发现，事实上采样时间需要用到2人的时间仅仅只是在采用开始和采样结束时，由于采样开始和采样结束时，需要更换采样桶和记录流量计表头数据，因此需要两个人配合完成。为了能够实现采样时只需一人就能完成，就需要实现采样的自动化，并且如果实现了采样的自动化也可以有效避免因为人工采样所带来的人工误差，可以在一定程度上提升精度核查的可靠性。

二、解决方案

为了解决质量流量计人工采样存在的效率低且准确度较差的问题，需要设计一套自动采样系统，将过去质量流量计精度核查操作中的人工采样改为自动采样。同时为了实现更加自动化的质量流量计精度核查，将原先精度核查中加水、预填充、采样和排污（排空）都进行了自动化的设计改造，具体工作流程如图2所示，质量流量计精度测试系统启动后将自动完成加水、设定泵频率进行预填充，当精度核查人员发出采样命令时，系统将进行自动采样。当采样完成后，精度核查人员可以继续采样或是直接进行排空操作。如果进行排空操作，系统将对料罐和管道内的水进行排污。相对于人工采样，自动采样反应快、状态切换时间短、误差可以相互抵消和补偿，自动采样的精度可靠性远远大于人工采样。

同时为了确保质量流量计精度核查自动控制系统能够满足精度测试的要求，我们对精度核查系统进行了采样精度的分析。采样实际值与设定值比较时间误差在PLC一个循环周期，时间误差不到10ms。采样阀切换时间误差：从PLC发出命令到阀门切换到位时间滞后300ms，考虑到阀门开与关时间大致相等，阀门开与关滞后时间相互抵消，整个采样过程时间误差不大于100ms。

我们以生产线上一台加料机的质量流量计进行测试，加料泵30Hz频率运行，流量是120Kg/h采样5Kg，100ms误差在3.33克，从实际测试结果，采样实际称重重量与显示采样重量相差在5克以内，也就是误差在千分之1以内。如果考虑水在管道残留，实际采样重量肯定少于显示采样的重量，进行80ms的时间补偿，可以使实际采样重量与显示采样重量更接近。

三、改进效果

通过构建质量流量计精度核查自动控制系统，流量计的精度核查只需一人就可以完成。由于精度核查过程中，测试人员全程只需要采样换桶和记录称重数据，并且大多数加料加香设备都有两个质量流量计，因此一个人就可以同时做同个设备两台流量计的精度测试，这又进一步提升了质量流量计精度核查的效率。同时由于加水、预填充和排空都实现了自动化，因此质量流量计的精度核查效率就有了更大的提升。经过测试，使用质量流量计精度核查自动控制系统后，平均1台质量流量计的精度核查时间缩短至了20分钟以内并且只需一人即可完成，这大大提升了企业对质量流量计精度核查的效率。

参考文献：

[1]巩绪雄，陈华斌，许舒婷.一种质量流量计在线比对装置的设计[J].设备管理与维修，2022，（07）：135-137.

[2]朱敏，刘加树.制丝流量计在线校准装置研究与应用[J].科学技术创新，2020，（30）：162-163.