提高焙燒爐申克秤計(jì)量準(zhǔn)確度

摘 要：焙燒爐氫氧化鋁進(jìn)料系統(tǒng)是整個(gè)焙燒過(guò)程的第一步，申克皮帶秤是焙燒爐唯一的計(jì)量設(shè)備，其計(jì)量的精度，關(guān)系到焙燒爐的產(chǎn)量；焙燒爐進(jìn)料量調(diào)整后，實(shí)際進(jìn)料變化情況，直接關(guān)系到焙燒爐各運(yùn)行的穩(wěn)定性，甚至影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。申克皮帶秤的計(jì)量精度沒(méi)有達(dá)到工藝需求，將影響到焙燒爐的操作控制，甚至造成焙燒爐跳停。氧化鋁產(chǎn)量能否提高，申克秤精確測(cè)量起到了關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞：申克秤；計(jì)量；準(zhǔn)確度；控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TF351 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）15-0181-02

引 言

申克秤是一種喂料計(jì)量系統(tǒng)，用于惡劣環(huán)境下的散粒料給料控制，廣泛應(yīng)用于建材、冶金、化工、糧食等行業(yè)的散狀物料的配料和計(jì)量，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的理想計(jì)量設(shè)備。

1 申克秤組成部分與測(cè)量原理

1.1 申克秤的組成部分

主要包括稱(chēng)重單元、皮帶輸送機(jī)及驅(qū)動(dòng)單元、測(cè)速傳感器單元、顯示控制儀表DISOCONT系統(tǒng)。其中稱(chēng)重單元包括稱(chēng)重傳感器和稱(chēng)量皮帶段；顯示控制儀表DISOCONT系統(tǒng)主要用于信號(hào)采集、處理，DISOCONT是一個(gè)模塊化的稱(chēng)重電子裝置的通用系列，與稱(chēng)重系統(tǒng)和給料系統(tǒng)一起使用。DISOCONT設(shè)計(jì)用來(lái)執(zhí)行連續(xù)的測(cè)量任務(wù)和控制任務(wù)，以及執(zhí)行斷續(xù)的批料供給。

1.2 測(cè)量原理

皮帶稱(chēng)重機(jī)設(shè)計(jì)來(lái)連續(xù)地稱(chēng)取在輸送皮帶上傳送的材料的重量。圖1“測(cè)量原理”示出了其測(cè)量原理。引導(dǎo)材料從稱(chēng)重平臺(tái)上通過(guò)，當(dāng)物料流經(jīng)皮帶段時(shí)，皮帶通過(guò)稱(chēng)重托輥把重力傳遞到稱(chēng)重傳感器上，稱(chēng)重傳感器測(cè)出皮帶單位長(zhǎng)度的載荷值Q（kg/m），使用一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器將負(fù)載傳感器輸出傳送到微處理器；安裝于電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)法蘭上的測(cè)速傳感器用于測(cè)量同一時(shí)刻皮帶的運(yùn)行速度V（m/s）；Q和V同時(shí)送至顯示控制DISOCONT系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)DISOCONT系統(tǒng)的處理得出物料在這一瞬間的流量值I=Q·V，并將實(shí)際給料量不斷地與設(shè)定的給料量相比較，精確控制給料速率。一般下料口大小固定后，可以通過(guò)調(diào)節(jié)皮帶速度V（皮帶速度V通過(guò)微處理器調(diào)節(jié)變頻器頻率以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速）來(lái)精確控制給料量。

2 焙燒爐申克秤校驗(yàn)方案與改進(jìn)

（1）廣西華銀鋁業(yè)公司氧化鋁廠(chǎng)焙燒車(chē)間擁有三臺(tái)氣態(tài)懸浮焙燒爐，是整個(gè)拜耳法生產(chǎn)流程中最后一道生產(chǎn)工序。申克皮帶秤作為配料計(jì)量設(shè)備，其計(jì)量的準(zhǔn)確性直接影響到焙燒爐的溫度、壓力、氧氣含量、ID風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、百葉風(fēng)門(mén)開(kāi)度以及煤氣總管上的流量等參數(shù)控制。焙燒爐進(jìn)料量調(diào)整后，實(shí)際進(jìn)料變化情況，直接關(guān)系到焙燒爐各環(huán)節(jié)運(yùn)行的穩(wěn)定性，甚至影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。從實(shí)際的生產(chǎn)情況反映，申克皮帶秤的計(jì)量精度并沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求，申克秤氫氧化鋁下料換算量和氧化鋁出庫(kù)盤(pán)存量存在較大差距，依照公司生產(chǎn)目標(biāo)，保障生產(chǎn)穩(wěn)定，廠(chǎng)部要求焙燒爐申克秤計(jì)量準(zhǔn)確度不低于97%。

（2）目前，申克秤使用的標(biāo)定方法主要有砝碼標(biāo)定和實(shí)物標(biāo)定兩種。

砝碼標(biāo)定，主要是把砝碼掛到稱(chēng)重傳感器上方進(jìn)行校驗(yàn)，不能真實(shí)模擬物料經(jīng)過(guò)稱(chēng)重平臺(tái)的狀態(tài)，校驗(yàn)時(shí)得出的數(shù)據(jù)并不能真實(shí)反映申克秤計(jì)量準(zhǔn)確與否。

實(shí)物標(biāo)定，主要通過(guò)申克秤的控制面板進(jìn)行下放物料，物料下料至皮帶秤，經(jīng)給料螺旋塞入文丘里干燥器，再由下料口放料進(jìn)卡車(chē)運(yùn)輸至地磅稱(chēng)量，采集申克秤的累積量和地磅稱(chēng)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，再實(shí)時(shí)修改申克秤KOR參數(shù)值，繼續(xù)下放物料稱(chēng)量，直至申克秤的測(cè)量值與實(shí)際值偏差在5‰之內(nèi)。在標(biāo)定過(guò)程中，物料流經(jīng)多設(shè)備環(huán)節(jié)，運(yùn)輸至地磅點(diǎn)距離長(zhǎng)，有灑料遺料情況，多環(huán)節(jié)存在較大誤差；且因條件限制每次僅能放約5t物料，而申克秤的最大下料量165t/h，下放5t料從提料到停料整個(gè)過(guò)程不足3min，在以上校驗(yàn)環(huán)節(jié)條件下對(duì)申克秤進(jìn)行實(shí)物標(biāo)定，其準(zhǔn)確度就要大打折扣。當(dāng)前申克秤的計(jì)量準(zhǔn)確度已不能滿(mǎn)足工藝控制需求，嚴(yán)重制約生產(chǎn)穩(wěn)定，成為了生產(chǎn)過(guò)程中亟需攻克的“瓶頸”。

（3）改進(jìn)的標(biāo)定方案

針對(duì)申克秤計(jì)量現(xiàn)狀，參考申克喂料稱(chēng)維護(hù)檢修規(guī)程，經(jīng)過(guò)多環(huán)節(jié)分析，從人、機(jī)、法、料、環(huán)幾方面找出了7個(gè)末端因素，并逐一進(jìn)行要因確認(rèn)后，得出導(dǎo)致申克秤計(jì)量準(zhǔn)確度低的三個(gè)方面原因：

①校秤精度未達(dá)設(shè)計(jì)精度（申克秤的測(cè)量值與實(shí)際值偏差在5‰之內(nèi)）；

②物料超過(guò)皮帶稱(chēng)重額定容量；

③標(biāo)定用料有存料、灑料情況。

因此，為了能確保申克秤校驗(yàn)的準(zhǔn)確性，針對(duì)以上三方面原因，對(duì)以往所使用的標(biāo)定方法進(jìn)行了改進(jìn)。

步驟如下：

a.設(shè)定準(zhǔn)確的皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度值V

測(cè)量皮帶周長(zhǎng)L；測(cè)量皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)一周需要的時(shí)間T（因人工計(jì)時(shí)，為減小誤差，需多次多圈數(shù)測(cè)量，取平均值）；利用公式V=L/T求出速度值（表1）并輸入至申克秤系統(tǒng)保存。

去皮重及驗(yàn)證：在測(cè)量皮帶長(zhǎng)度及皮帶運(yùn)行周期時(shí)間后，需對(duì)皮帶進(jìn)行去皮重操作。去皮重完成后啟動(dòng)皮帶按最高轉(zhuǎn)速空轉(zhuǎn)約10min，驗(yàn)證去皮重后皮帶空轉(zhuǎn)的測(cè)量結(jié)果，空轉(zhuǎn)10min后，申克秤的累積量仍然為0，說(shuō)明去皮重結(jié)果合格。

b.自制申克秤下料口調(diào)節(jié)刮板，調(diào)整料重

申克秤下料口改造，調(diào)整料重在皮帶額定稱(chēng)重范圍200kg/m內(nèi)，可將物料刮平送出；同時(shí)可調(diào)節(jié)讓申克秤在不同的承重情況下，測(cè)試申克秤稱(chēng)重系數(shù)和皮帶運(yùn)行轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)情況（此項(xiàng)試驗(yàn)為校正申克秤轉(zhuǎn)速系數(shù)做參考）。

c.制作截料模具，稱(chēng)量皮帶上每米物料重量（圖2）

制作一個(gè)能準(zhǔn)確截取皮帶上1m物料的器具，對(duì)器具尺寸進(jìn)行測(cè)量及調(diào)整，內(nèi)壁到內(nèi)壁的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為1m，取六個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量并調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)值；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)就地控制箱啟動(dòng)皮帶，觀察到皮帶上物料成形較好時(shí)停止皮帶，利用準(zhǔn)備好的截料器具截取皮帶上的物料，截料時(shí)保持器具與皮帶垂直，器具的兩塊鐵板應(yīng)同時(shí)向下壓，確保正確截取1m物料。利用檢定合格準(zhǔn)確度為Ⅲ級(jí)的臺(tái)秤稱(chēng)量所截取物料，為減小測(cè)量誤差，分別進(jìn)行了5次，結(jié)果如表2。

d.實(shí)物標(biāo)定并調(diào)整KOR參數(shù)

將申克秤累積量清零，然后啟動(dòng)皮帶秤進(jìn)行放料，讓皮帶秤按照設(shè)定下料量（150t）運(yùn)行4圈，根據(jù)測(cè)量出的皮帶長(zhǎng)度（8.403m）、算出的平均每米皮帶物料的重量（198.37kg/m），計(jì)算出皮帶運(yùn)行四周時(shí)所放的物料重量：一周皮帶長(zhǎng)度×每米皮帶物料的重量×4=6667.6kg。再結(jié)合此時(shí)申克秤顯示的累積量6037.3kg，計(jì)算出新的KOR值。

KOR值計(jì)算公式如下：

PVnew=PVold·MW/MA

式中：

PVnew=參數(shù)P 09.01“Range Correction”的新值；

PVold=參數(shù)P 09.01“Range Correction”的舊值，即：1.0027；

MW=實(shí)際材料量，即：6.6676；

MA=申克秤累積器讀出的皮帶運(yùn)行四周的物料重量，即：6.0373；

得出PVnew=1.1074。

e.對(duì)修改后的KOR值進(jìn)行驗(yàn)證

KOR值修改成1.1074后，進(jìn)行5次放料比對(duì)，將申克秤累積量清零，啟動(dòng)皮帶秤進(jìn)行放料，讓皮帶秤按照設(shè)定下料量（150T）運(yùn)行四周，計(jì)算出皮帶運(yùn)行四周時(shí)所放的物料重量，同時(shí)讀取此時(shí)申克秤顯示的累積量，數(shù)據(jù)如表3。

從5次比對(duì)數(shù)據(jù)觀察，通過(guò)KOR參數(shù)調(diào)整后，2#焙燒申克秤的測(cè)量值與實(shí)際值偏差在5‰之內(nèi)，測(cè)量精準(zhǔn)度符合要求。

（4）校驗(yàn)方案改進(jìn)實(shí)施后效果

通過(guò)采集2017年4～12月氫氧化鋁下料量與氧化鋁盤(pán)存量的數(shù)據(jù)，并將下料量進(jìn)行換算（如：4月份氫氧化鋁下料換算量：315298.53×0.634（氧化鋁換算氫氧化鋁系數(shù)）=199899.2685t）與氧化鋁盤(pán)存量進(jìn)行比對(duì)，見(jiàn)圖3。

申克秤校驗(yàn)方案改進(jìn)實(shí)施前，氫氧化鋁下料換算量與氧化鋁盤(pán)存量最大月份差值為13008t；實(shí)施后，最大月份差值為3792t，較之前差距大大減少，申克秤計(jì)量準(zhǔn)確度穩(wěn)定在98%以上。

3 結(jié) 論

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施改進(jìn)方案活動(dòng)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本次申克秤校驗(yàn)方案改進(jìn)成功，提高了申克秤計(jì)量準(zhǔn)確度，為工藝人員提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，有利于工藝流程的精準(zhǔn)控制，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)

[1]《中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程》（JJG195-2002）.連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器（皮帶秤）.

收稿日期：2018-4-28

作者簡(jiǎn)介：譚 海（1984-），男，助理工程師，大專(zhuān)，主要從事自動(dòng)化儀表安裝調(diào)試維護(hù)等方面工作。