JPH10509801A - 流動性物質の連続重量計量及び質量流量定量方法並びにその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特には、大幅に変動する供給物質の供給についての計量精度を向上するために、流動性物質の連続重量計量及び質量流量定量方法並びに装置が提案されており、計量器（８）の出力は、流量計（４）で決定される即時の質量流量に応じて、タイムオフセットをもって、設定流量となるように調整されている。

Description

【発明の詳細な説明】 流動性物質の連続重量計量及び 質量流量定量方法並びにその装置 本発明は、即時の質量流量を定量する流量計、特にはコリオリ計量ホイール、 及びこの流量計の下手に計量装置を有する流動性物質の連続重量計量並びに質量 流量定量方法並びにその装置に関する。 バルク物質を連続的に重量供給及び／又は混合するような装置は、ＤＥ４，０ ２３，９４８Ａ１で知られており、該装置では、ＤＥ３，２１７，４０６Ａ１又 はＥＰ−Ａ０，１９８，９５６の計量ロータ秤が用いられている。バケットホイ ールゲートを有する力測定セル上に支持されたコレクター装置は、バルク物質供 給ラインに続く、この計量装置の下手に配置された閉鎖されたニューマティック コンベヤー通路中に連結されている。これを通じて、この中に位置されたバルク 材料質量の連続測定が行われ、バケットホイールゲートの回転速度又は、供給送 風機の全空気量のいずれかがこれに影響され、バルク材料の流出量が、時間当た りの供給空気量を変化することにより影響を受ける。例えば、貯蔵箱計量セルの 計量信号が入力信号として作用して、特には、計量ロータの回転速度、所望によ りバルク材供給用バケットホイールゲートの回転速度が調整されるＤＥ３，２１ ７，４０６Ａ１に記載されているように、コンピュータでコントロールされる中 央計量コントロールシステムが、所望の混合比又は時間当たりの所望供給量（即 ち供給速度）の調整に対応するように用いられる。しかしながら、ある程度の調 整デッドタイムが、設定供給速度に調整するまでに生ずる。 この調整システムは、上記で引用したＥＰ Ａ ０，１９８，９５６で詳述さ れており、ロータ計量経路中で即座に作用するバルク材質量が、計量ロータ秤に 検知され、それによりバルク材質量流量が、計量ロータの角速度の多重作用によ り与えられる。重量測定エレクトニクスはロータ秤経路（測定経路）上に配置さ れているバルク材の即時の質量を記憶装置に記憶し、それにより気圧供給ライン へのバルク材を排出直前に、ロータの角速度が所定の設定供給速度に従って変動 でき、それにより計量ロータが加速又は減速される。これは、例えばロータリセ メント炉への石炭粉末の秤量又は燃料ガス精製中での添加物の計量において、微 細なバルク材を計量するに非常に好適であって、これにより比較的高い計量精度 が得られる。 しかしながら、発電所、炉装置等での燃料ガス精製で混合される添加物のよう な特定の供給物質については、これらのバルク材料が含水程度、流度、微細度等 によりボールになり易かったり、ブリッジさえ形成し易く、質量流量においてラ ンダムに又は強い息づき変動をバルク材供給時に生ずるということを考慮しなく てはならない。この場合には、先に述べた測量装置は、この短時間の質量流量変 動について、何らかの修正をすることがほとんどできない。これは、前記の計量 ロータは、特に耐衝撃設計とされている場合、数百ｋｇというかなりのそれ自体 の質量を有しており、かなりの質量変動に対して供給速度を一定に保つに必要と される角速度変化そしてそのための計量ロータの強度の加速又は減速が、慣性質 量のため、もはやほとんど不可能であることによる。 これらの正及び負への変動は、最初に述べた力計量セル上に保持された集収容 器を備えたバルク物質を供給及び／又は混合する装置において、平均値を形成す ることである程度は修正できる。 しかしながら、そのような修正容器は、構造の費用をかなり増大し、かつ必要 空間をも増大する。更に、バケットホイールゲート型のアウトプット装置を介し ての流出はバケットホイールゲートのポケット中の容積測定を基にしていること から、比較的不正確である。 コリオリ計量ホイールは、ＤＥ−ＰＳ１，２１１，４１５に記載されており、 これによると、このホイールは、コンベイヤのオーガに連接されており、該オー ガは、回転速度がパルス出力で決定されているモータで駆動されている。コンベ イヤのオーガの駆動モータの回転速度は、単に参照値としてのみ機能するもので あって、電子コントロールギアはコンベヤーオーガの参照回転速度に従って、コ リオリ計量ホイール上の先行加振トレーをコントロールする。従って、質量流量 の瞬間変動は、ここでも何ら修正されない。 ＵＳ−Ａ ４，８０５，４６３も質量流量定量方法並びに装置を述べており、 計量ホイールが備えられている。この計量ホイール上に、バルク材が半円形に沿 って供給される。側面に配置された計量セル上の遠心力は、板ばね上に設置され たハブにより測定される。計量ホイールは、遠心力の測定原理により隆起した縁 部を必要とする。このため、計量ホイールを空にすることが困難になる。更に、 この特許公報には、測定結果に応じた調整は、先行するパドルホイールでなされ ていることから、後続する計量器のない定量装置についてのみ述べられているに すぎない。 ＤＥ−Ａ ３，６３３，６９４は、回転トルク、速度がコリオリ計量ホイール で同時に測定され、供給速度がそれによって決定されるというものである。上記 と同様に、計量精度を上げるための後続の計量装置がない。 ＤＥ−Ａ ３，５３６，３４７によると、流量秤は、管状秤として備わってお り、連接している計量セルは、設定供給量と対比後、調整羽根をコントロールす る重量信号を供給する。しかしながら、秤量容器に同時に供給されるバルク材料 、その際の秤量セルのとぎれとぎれの充填により、粗い調整しかできない。加え て、ほとんど閉じられている調整ベーンと、かなりの供給変動時に必要とされる その後の開口により、バルク物質がブリッジを形成し、それ故に全く不十分な計 量となることがある。 従って、本発明は、特にはバルク物質の連続重量計量並びに質量流量測定の方 法及び装置を提供する目的に基づいたものであって、本発明により計量精度の向 上が材料供給量がかなり変動したとしても簡単な方法で達成される。 本発明の目的は、請求項１の態様による方法、請求項５の態様による装置で満 たされる。 流量メータで決められた即時の質量流量に直接対応して流量を調整するために 、下手に配置された計量装置のタイムオフセット調整、それにより排出量を調整 することによって、バルク物質を使用位置又は製造プラントに移送する前に、障 害値に対して高精度の修正がなされ、特に短時間で高計量精度が得られる。質量 のずれがアウトプット点に現われる時間が正確に決められるとそれに応じた供給 速度の増減がタイムオフセットをもって修正できるため、実際の流量を所定の設 定値に調整することは、デッド時間なしで実施できる。これは特に、定常的な燃 焼 を行なうための石炭粉末計量、又は、燃料ガス精製において重要である。このよ うな計量時のランダム又は息づき質量流量変動で生ずる障害値の修正は、供給物 質が化学的又は熱工程に移行する前であっても、事前調整の形で、特に短時間の 高い計量精度を容易にし、特にコリオリ計量ホイールを用いた場合、広範囲の設 定供給量に対して高精度の質量流量定量が可能となる。 好ましい実施態様は、従属Claimsの主題である。 いくつかの実施態様を、図面を参照して詳細に説明かつ記載する。 第１図は、コリオリ原理に従った流量計を用いての連続重量計量並びに質量流 量定量装置の縦断面図； 第２図は、第１図の側面図； 第３図は供給、計量において空気量を変更するに複数の送風機を用いた、第１ 図、第２図に示した装置の変化形の略図である。 連続重量計量及び質量定量する装置１が第１図に示されており、供給物質、特 に調整可能な設定供給量に応じて計量される流動性バルク物質は、バケットホイ ールゲート状の排出装置３によって貯蔵箱又はサイロ２から送出される。供給物 質は、ハウジング５内に配置され、それにより調整経路を構成する流量計４を通 る。流量計４は、好ましくは、ＤＥ４，１３４，３１９Ａ１で詳述されているよ うなコリオリ計量ホイールより成る。このコリオリ計量ホイールは、ハウジング ５から横に延びている駆動ハウジングの上に取付けられ、電動モーター６で駆動 される。駆動モーター６は、制限された振れを可能にするカンチレバーアーム６ ａにより、力測定セル７上に保持されている。ほぼ一定の回転速度で回転する計 量ホイール上で必要とされるトルクは、そこに作用するコリオリ力に従って変化 し、これにより、駆動トルク、それによる側面に配置された力測定セル７上での 反応モーメントの変化は、その中を流れる物質の質量に直接的に比例する。 しかしながら、トルクの変化を検出し、それによって質量を決めるためには、 駆動モータにより得られる力も利用できる。コリオリの計量原理による流量計４ は、非常に高い測定精度を有するため、このタイプの流量計４が好ましい。しか しながら、はね返りプレート流量秤、又は、誘導又は容量流量計等の他の流量計 を用いることもできる。 計量装置８は、ハウジング５の下端部に備えられており、この計量装置８もバ ケットホイールゲート形状であって、モーター８ａによって、制御された回転速 度で駆動され、吹き出しライン９に開口している。ここで、計量計４、更には力 測定セル７で得た測定値が、その時点の質量流量を決定し、それを設定供給量に 関係付け、直接的に得られた結果に基づいて計量装置８のモーター８ａをその回 転速度、角速度を変えて設定供給量を一定とするようにコントロールする計量コ ントローラー１０に伝えられているということは重要である。もし、質量流量が 負（例えば−０．２％）にずれていることが流量計４で測定された場合には、計 量装置８の角速度は、それに対応する値、即ち０．２％増大し、供給量を一定に する。流量計４からの所定の距離（ここでは、自由落下高さと半円周行路分を合 わせた高さｈ）にある計量装置８の配置により、所定の幾何学的な条件が設定さ れ、障害値（例：上記の−０．２％の負へのずれ）が吹き出しライン９に現われ 時間を（タイムオフセット）が計量コントローラー１０により正確に算出される 。（例えばモータ８ａ上のタコジェネレータにより）測定された計量装置８の角 速度に応じて、例えば、流量計４から計量装置８として機能するバケットホイー ルゲートの対応するポケットと１８０°の回転位置（即ち半円周）までの落下距 離ｈを考慮して５秒間の正確な間隔が決定される。即ち、（力測定セル７により ）流量計４での検知に続いて、この５秒後に障害値（負へのずれ）が排出点、即 ち吹き出しライン９に通ずるマウスで生ずることになる。そこで、計量コントロ ーラ１０は、その時点で、又は、計量装置８の慣性を考慮してその直前に例えば ０．２％だけ回転速度を増大する命令を発する。従って、実際の供給量の事前調 整がデッドタイムなしに、この装置１を用いて可能となる。 第１図の装置１の側面図が第２図に示されている。該第２図において、流量計 ４の駆動モータ６、計量装置８の駆動モータ８ａの側面配置が示されており、更 に、吹き出しライン９の配置も示されている。計量オーガ、それに類似する計量 部品は前記のバケットホイールゲートの代わりに、計量装置８として用いること ができ、その際、調整は、特には計量装置８の回転速度を変更することで行われ る。有利な配置において、排出装置３も、流量計４に供給される質量流量をほぼ 一定とするために、流量計４での測定結果に応じて制御、調整できる。しかしな がら、特に簡単な設計とするには、上部、下部バケットホイールゲートを同時調 整できるようにドライブ１１をモーター８ａ、計量装置８の速動トランスミッシ ョン８ｂから分岐すればよい。もちろん、別々のモーターが備えられてもよく、 それらは電気的に連動する方法で計量コントローラー１０で制御される。 速続重量計量及び質量流量定量装置の変化形は、第３図に示されている。該装 置において、供給送風機１８が計量用計量装置８として備えられており、その他 は第１図、第２図と類似する構造内に供給する。コンベヤー送風機１８の駆動モ ーター１８ａはこの場合も計量コントローラー１０に連結されており、供給速度 を対応時間（質量流量のずれの発生時）に一定となるように、流量計４から吹き 出しライン９への開口部までの供給経路（落下高さｈ）に基づいて制御できる。 この際、コンベヤー送風機１８の回転速度が例えば短時間に増大される。 更なる調整の可能性は、計量フラップ１８′がコンベヤー送風機１８に備えら れており、空気流を変えて流量計４で定量されたその時の質量流量に応じて、ハ ウジング５からの排出量を調整することである。それ故に、設定供給量で維持す るために、正又は負へのずれに応じて、送風機１８により吸入される空気量を駆 動モータ１８ａの回転速度及び／又はフラップ１８′の開閉の結果として変更で きる。 更なる可能性は、補充送風機２８を吹き出しライン９に接合することであり、 ここでも補充送風機２８の駆動モーター２８ａは、破線中の交点から明らかなよ うに、計量コントローラー１０に接合している。ここでも、固定された幾何学的 なパラメータが存在する。即ち、落下距離ｈと水平コンベヤー経路ｌ₁よりなる 流量計４から補助送風機２８の取り入れ口までの距離が存在し、流量計４で検知 された質量のずれが補助送風機２８に現われる時間について、所定の空気速度に よりその正確な提示がなされ、それに対応する調整が供給速度の増減により、正 確な時間に成される。補助空気量及び／又は空気速度を変更するに代えて、さら なる変更として、主空気送風機３８を調整することができ、この場合にも、設定 された距離ｈ＋ｌ₁＋ｌ₂と、これによる時間差が流量計４と主空気送風機３８の 主空気ライン取り入れ口間で設定され、質量流量の適切な減速又は加速が空気量 又は空気速度を変更することで行なうことができる。主空気供給の変更は、特に 炉プラント４０において、空気／燃料比を一定に保つ上で不可欠である。それ故 、例えば、計量コントローラー１０と一体化している調整器内で連接されている 図示された３種の送風機１８、２８、３８を有することもまた好ましく、それに より、送風機１８での空気量が増大すると、これに対応して送風機３８で供給さ れる空気量は減り、供給される燃料だけではなく、空気／燃料比も設定値に合わ せて維持される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．即時の質量流量を定量するための流量計（４）、特にはコリオリ測定ホイー ルと、該流量計（４）の下手に計量装置（８）を有する流動性物質の連続重量計 量および質量流量定量法であって、前記計量装置（８）の出力が、流量計（４） で定量された即時の質量流量に対応して、時間的オフセットをもって、設定流量 となるように調整されたことを特徴とする流動性物質の連続重量計量および質量 流量定量法。 ２．計量装置（８）での出力調整が、流量計（４）と計量装置（８、１８、２８ 、３８）の間の距離（落下高さｈ；水平供給長さｌ₁、ｌ₂）を考慮して行なわれ ることを特徴とする請求項１の方法。 ３．計量装置（８）の出力調整が、該計量装置（８）の回転速度を変更すること により行なわれることを特徴とする請求項１又は２の方法。 ４．計量装置（８）の出力調整が、空気量及び／又は空気速度を変更することに よる空気供給で行なわれることを特徴とする請求項１又は２の方法。 ５．即時の質量流量を定量するための流量計（４）、特にはコリオリ測定ホイー ルと、該流量計（４）の下手にあって、計量コントローラー（１０）を介して前 記流量計（４）に結合している計量装置（８）を有する流動性物質の連続重量計 量及び質量定量装置であって、前記計量装置（８）の出力を流量計（４）での質 量流量のずれに対応して、タイムオフセットで調整できることを特徴とする流動 性物質の連続重量計測及び質量定量装置。 ６．計量装置（８）がドライブ（１１）を介して、流量計（４）の前の排出装置 （３）に結合され、これにより同時操作を行なうことを特徴とする請求項５の装 置。 ７．ドライブがチェーンドライブであることを特徴とする請求項６の装置。 ８．ドライブ（１１）が計量装置（８）のドライブモータ（８ａ）と排出装置（ ３）の間に電気的に連結されていることを特徴とする請求項６の装置。 ９．計量装置（８）が供給送風機（１８、２８、３８）であって、、これらの駆 動モータ（１８ａ、２８ａ）が計量コントローラー（１０）に接合されているこ とを特徴とする請求項５−８のいずれかの装置。 １０．計量装置（８）が空気流計量フラップ（１８′）を有することを特徴とす る請求項５−９のいずれかの装置。