淺談在水泥生產(chǎn)中提高定量給料機(jī)的計(jì)量精度

唐建江

新疆天業(yè)集團(tuán)天辰化工有限公司水泥分公司（832012）

淺談在水泥生產(chǎn)中提高定量給料機(jī)的計(jì)量精度

唐建江

新疆天業(yè)集團(tuán)天辰化工有限公司水泥分公司（832012）

在建筑行業(yè)中，隨著社會的發(fā)展，水泥生產(chǎn)的規(guī)模越來越大，水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)日新月異，隨之對水泥生產(chǎn)的自動化要求也越來越高,為了保證水泥生產(chǎn)中生料配比的精確性，保證水泥成品的穩(wěn)定性,定量給料機(jī)在水泥生產(chǎn)線中大量應(yīng)用，為大規(guī)模水泥生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保證。天辰化工有限公司天辰水泥分公司是隸屬于新疆天業(yè)集團(tuán)天辰化工有限公司的配套水泥公司,天辰化工有限公司是采用干法乙炔工藝生產(chǎn)聚氯乙烯的生產(chǎn)線,在乙炔生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的電石渣廢渣,該電石渣廢渣的水分正常情況下一般保持在3%～8%左右,從而確定了天辰水泥分公司采用了新型干法窯生產(chǎn)線工藝,同時(shí)可以采用大量的定量給料機(jī)以保證生產(chǎn)中穩(wěn)定精確配料的要求,根據(jù)在電石渣水泥生產(chǎn)線中定量給料機(jī)的使用情況,淺談在生產(chǎn)中如何提高定量給料機(jī)的使用精度，保證工藝穩(wěn)定運(yùn)行。

定量給料機(jī)在國內(nèi)的快速發(fā)展,與我國水泥行業(yè)在技術(shù)上、規(guī)模上的快速發(fā)展是同步的。10年前，國內(nèi)大部分水泥廠是技術(shù)相對落后，污染大的立窯水泥廠，一般使用的定量給料機(jī)是單懸臂皮帶稱或雙懸臂皮帶稱，其特點(diǎn)是產(chǎn)量低，間歇式配料。近10年來，在國家政策的引導(dǎo)下，逐步關(guān)停了立窯水泥生產(chǎn)線，興建了大批的生產(chǎn)工藝先進(jìn)，污染較小，產(chǎn)能較大的新型干法旋窯水泥生產(chǎn)線,為了滿足水泥生產(chǎn)線對配料系統(tǒng)不斷提高的產(chǎn)量、精度要求，國內(nèi)開始大量采用申克皮帶秤或者是仿申克皮帶秤,盡管在控制器參數(shù)等方面國內(nèi)還沒有完全達(dá)到原裝申克儀表的功能,當(dāng)時(shí)采用申克原理的定量給料機(jī)基本滿足了新型水泥生產(chǎn)線高產(chǎn)量、連續(xù)配料的要求,起到了不斷提高新型水泥生產(chǎn)線自動化水平的作用。

通過研究申克定量給料機(jī)的工作原理，我們可以知道，假設(shè):Q代表水泥配料的設(shè)定流量（噸/小時(shí)）,P代表物料壓重（kg/m）,V代表實(shí)際皮帶速度（m/s）。申克定量給料機(jī)（以下簡稱定量給料機(jī)）的稱重計(jì)算公式為:

從以上公式可以得知，當(dāng)物料壓重P變化時(shí)，控制軟件通過實(shí)際流量跟蹤設(shè)定流量Q改變變頻器的速度，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而改變給料機(jī)皮帶的線速度V，最終達(dá)到穩(wěn)定設(shè)定目標(biāo)Q的目的。

根據(jù)定量給料機(jī)的測量原理,各個(gè)制造公司雖然采用了不同的控制儀表,但是實(shí)現(xiàn)定量給料機(jī)計(jì)量稱重的方法基本一致,即都是通過測量皮帶速度和稱重信號來得到即時(shí)稱重，通過積分等方式得到累計(jì)重量。首先我們來看皮帶速度V的標(biāo)定。在常規(guī)的定量給料機(jī)中，皮帶速度V的來源有三種:

1）在定量給料機(jī)的傳動軸上安裝齒輪盤脈沖測速傳感器（以測速齒盤上齒個(gè)數(shù)為80計(jì)算），以控制儀表采集脈沖個(gè)數(shù)來代表實(shí)際的皮帶速度V。

2）在尾輪上安裝編碼測速傳感器（編碼器選用:4 000脈沖/轉(zhuǎn)），同樣以脈沖個(gè)數(shù)來代表實(shí)際的皮帶速度V。

3）取變頻器上的反饋速度來代表實(shí)際的皮帶速度V（控制器的A/D分辨率為4 000即比特率）,同時(shí)在在尾輪上安裝測速傳感器來坐監(jiān)控給料機(jī)的運(yùn)行。

在生產(chǎn)過程中調(diào)試設(shè)備時(shí)標(biāo)定速度得出的數(shù)據(jù)見表1。

從表1我們可以明顯看出，第一類由于測速齒輪數(shù)量限制，采樣間隙時(shí)間大，采樣脈沖個(gè)數(shù)最低，同時(shí)，由于安裝測速脈沖傳感器距離測速齒輪距離、秤體震動帶來的傳感器偏移、皮帶打滑等都會帶來速度采樣誤差，因此，我們得知第一類的測速誤差是最大的。

第二類測速方式是尾輪安裝光柵編碼測速傳感器，由于其脈沖基數(shù)高，提高了分辨率，速度精度大幅提高，但是由于慢速運(yùn)行時(shí)，脈沖數(shù)相對滿量程變得很小，從而降低了速度計(jì)量精度，尤其是小流量或者皮帶物料料層較厚時(shí)，這個(gè)問題顯得更加突出，相比定量給料機(jī)的變頻器工作情況，假定變頻器5Hz運(yùn)行時(shí)速度脈沖分辨率下降為1%，即全速運(yùn)行時(shí)有（以最大1 000/s）1 000個(gè)脈沖每秒,速度分辨率為0.1%,以25Hz運(yùn)行時(shí)有500個(gè)脈沖每秒,速度分辨率為0.5%,以5Hz運(yùn)行時(shí)有100個(gè)脈沖每秒，速度分辨率為1%。從上表可以看出,只有皮帶轉(zhuǎn)速比較高的定量給料機(jī)測速精度比較高，對于其它的轉(zhuǎn)速較低的定量給料機(jī)，光柵編碼測速傳感器的精度就顯得不盡人意。雖然有不足，尾輪安裝光柵編碼器測速克服了皮帶打滑、卡料不易發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)場故障，給操作人員提供了判斷的依據(jù),可以及時(shí)根據(jù)參數(shù)到現(xiàn)場處理問題，有一定的優(yōu)越性。

第三類定量給料機(jī)的測速信號由變頻器的反饋速度獲?。ㄍ瑫r(shí)也要根據(jù)實(shí)際情況與皮帶帶速進(jìn)行標(biāo)定），則速度分辨率為:即全速運(yùn)行時(shí)速度分辨率為1/4 000；以25 Hz運(yùn)行時(shí)，速度分辨率為1/2 000；以5Hz運(yùn)行時(shí)速度分辨率為1/400。精度比使用光柵編碼測速傳感器高一個(gè)數(shù)量級即10倍，這樣大大提高定量給料機(jī)的測速計(jì)量精度。但是由于直接從變頻器采樣，皮帶打滑和卡料造成的失控故障，就顯得比較突出，因此可以采用尾輪加裝測速傳感器，對皮帶轉(zhuǎn)動情況進(jìn)行監(jiān)控，不管采取何種測速方式，只要控制器采樣得到測速傳感器的脈沖信號即可,當(dāng)變頻器和測速傳感器測得的信號有任意一個(gè)速度為“0”時(shí)，控制器按照皮帶轉(zhuǎn)速為“0”處理數(shù)據(jù)，不記流量，同時(shí)，如果速度監(jiān)控傳感器無脈沖信號，可以判斷現(xiàn)場定量給料機(jī)皮帶打滑或者堵轉(zhuǎn)，控制器發(fā)出故障報(bào)警信號，采用此種方式，即提高了速度測量精度，又解決了現(xiàn)場故障檢測的問題，比較合理。

速度測量結(jié)束，還要進(jìn)行壓重的標(biāo)定。一般情況下定量給料機(jī)的標(biāo)定首先標(biāo)定速度，然后再標(biāo)定壓重或流量（二者只能標(biāo)定其一），我們假定壓重或流量的標(biāo)定誤差均為2%，同時(shí)都是正誤差（偏高），以中型產(chǎn)量的定量給料機(jī)為例，假如最大無料壓重為200 kg/m,最大流量為100噸/小時(shí)。根據(jù)公式Q=P×V,可以得出給料機(jī)在在最大產(chǎn)量時(shí)的皮帶線速度為0.138 89 m/s，兩種標(biāo)定結(jié)果見表2。

表1 生產(chǎn)過程中調(diào)試設(shè)備時(shí)標(biāo)定速度得出的數(shù)據(jù)

表2 流量標(biāo)定和實(shí)際流量標(biāo)定結(jié)果

從表2我們可以得出,不論給定量給料機(jī)采用流量標(biāo)定或壓重標(biāo)定，如果二者的標(biāo)定誤差相差不多，對于計(jì)量標(biāo)定我們可以任意采納其中一種。

在生產(chǎn)過程中,我們發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)精度在實(shí)際應(yīng)用中并不能達(dá)到可靠的精度,還有許多因素影響定量給料機(jī)的計(jì)量精度。首先我們常見的是皮帶跑偏，對于這個(gè)問題，許多制造公司沒有很好的解決,天辰水泥公司采用全電石渣鈣質(zhì)原料生產(chǎn)水泥，電石渣的鈣質(zhì)含量幾乎達(dá)到100%，同樣的計(jì)量誤差,對于采用石灰石或電石渣兩種原料之間產(chǎn)生的對生料配料的影響是不一樣的，電石渣相對影響更大，一般的定量給料機(jī)都是主動輪和尾輪采用直輥傳動，皮帶跑偏后，由相關(guān)人員調(diào)整，調(diào)整后，嚴(yán)格來說，皮帶張緊度發(fā)生了變化，標(biāo)定零點(diǎn)自然發(fā)生漂移，誤差變大，頻繁調(diào)整跑偏，對生產(chǎn)的影響很大，為了保證生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，我公司采用頻繁標(biāo)定的方法以保證計(jì)量精度,達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)的目的，經(jīng)過研究，我們采購了主動輪和尾輪均采用紡錘型設(shè)計(jì)的定量給料機(jī)，大大降低了定量給料機(jī)的皮帶跑偏情況，減少了標(biāo)定次數(shù)，降低了工作量，起到了穩(wěn)定生產(chǎn)的作用。其次，皮帶打滑也是生產(chǎn)中常見的故障，盡管控制器能夠及時(shí)報(bào)警，但是發(fā)生打滑，還是會對生產(chǎn)造成影響，對精度也有較大影響，經(jīng)過與制造公司溝通,我們采用主動輪包膠增大摩擦系數(shù)的方法，取得了很好的效果，極大減少了打滑的現(xiàn)象。第三，物料壓重變化較大對提高計(jì)量精度有很大影響，尤其是顆粒較大、容重變化較大、落料情況不穩(wěn)定的物料影響尤其突出，在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們采用落料插板、物料整流擋板的方法，使皮帶上物料盡可能規(guī)整穩(wěn)定，減少皮帶壓重的波動，從而提高了定量給料機(jī)的計(jì)量精度。

經(jīng)過以上論述，我們認(rèn)為，采用變頻器采樣速度，使用壓重采樣皮帶稱重，補(bǔ)充尾輪測速監(jiān)控，在實(shí)際生產(chǎn)中可以達(dá)到提高定量給料機(jī)計(jì)量精度的要求，同時(shí)，在使用中，我們要認(rèn)真考慮皮帶壓重和測速兩個(gè)基本計(jì)量單元的穩(wěn)定性,不斷從設(shè)備本體和使用環(huán)境，保證轉(zhuǎn)速和壓重的穩(wěn)定性，從而達(dá)到在生產(chǎn)中不斷提高定量給料機(jī)精度的目的。