基于負荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)

周愉

摘 要：定量給料系統(tǒng)是一種集稱量與料量控制于一體的給料系統(tǒng)，主要由圓盤給料機、定量給料機、DCS控制系統(tǒng)構(gòu)成，廣泛運用于冶煉行業(yè)物料的配送工藝?；谪摵陕逝c轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)，通過對稱量裝置進行優(yōu)化實現(xiàn)了負荷率測量的準確性，通過對測速裝置優(yōu)化實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速控制的準確性，通過DCS系統(tǒng)控制邏輯的優(yōu)化實現(xiàn)了圓盤給料機、定量給料機工作的協(xié)調(diào)性，通過定期維護標準的執(zhí)行實現(xiàn)定量給料機工作的低故障性，從而實現(xiàn)了給料的準確性、穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：定量給料系統(tǒng)；負荷率；轉(zhuǎn)速；DCS系統(tǒng)；維護

中圖分類號：TS203 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0296-02

1 定量給料系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

1.1 定量給料系統(tǒng)的構(gòu)成

定量給料機系統(tǒng)由料倉、圓盤給料機、定量給料機、DCS系統(tǒng)四部分構(gòu)成。

1.2 定量給料系統(tǒng)工作原理

定量給料系統(tǒng)工作原理如下：物料首先經(jīng)行車吊運至料倉，再由料倉底部的圓盤給料機轉(zhuǎn)運至定量給料機，最后由定量給料機將料量轉(zhuǎn)運至下游工序，整個轉(zhuǎn)運過程由DCS系統(tǒng)進行自動控制。

1.3 定量給料機工作原理

定量給料機通過不斷的采集荷重傳感器信號與速度信號，計算出實際物料的流量，并將實際流量與流量設(shè)定值進行比較，如果流量設(shè)定值大于實際流量值，控制變頻器加速，如果流量設(shè)定值小于實際流量值，控制變頻器減速，使得實際流量值趨于流量設(shè)定值。

2 基于負荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)

2.1 稱量裝置優(yōu)化

2.1.1 稱量裝置結(jié)構(gòu)改進

傳統(tǒng)兩組對稱布置的稱量傳感器在實際運行中存在稱架受皮帶擠壓變形，四只傳感器共6種組合的橫向、縱向水平度安裝調(diào)整較困難，造成傳感器測量誤差較大，零點偏移嚴重?；谪摵陕逝c轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)采用一根計量托輥代替了傳統(tǒng)稱架，采用滾動支撐代替了原固定平面支撐，該托輥使用更換周期為兩年，在日常生產(chǎn)中無需停機進行檢查、維護，基本消除稱架變形造成稱量影響；同時采用一組對稱布置的稱量傳感器進行測量，兩只傳感器共2種組合在橫向、縱向的水平度容易調(diào)整。通過對稱量裝置結(jié)構(gòu)進行改進消除了稱架變形、傳感器安裝水平度影響后，靜態(tài)測量精度由3%提升至0.1%。

2.1.2 稱重顯示控制器輸出信號改進

傳統(tǒng)定量給料系統(tǒng)配置ICS-2000系列的稱重顯示控制器只能輸出瞬時料量信號，DCS系統(tǒng)只能通過料量同時調(diào)整圓盤給料、定量給料機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)料量控制，經(jīng)常造成定量給料機料層過薄、過厚，使得稱重傳感器負荷率難以保持在20～80%的測量最佳線性區(qū)域?；谪摵陕逝c轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)采用IND560BC系列的稱重顯示控制器，可同時輸出瞬時料量、傳感器負荷率信號，DCS系統(tǒng)可使用料量對定量給料機轉(zhuǎn)速進行控制，使用傳感器負荷率對圓盤給料機轉(zhuǎn)速進行控制。

2.1.3 校準方式的改進

傳統(tǒng)定量給料機采用皮帶空負荷運行進行靜態(tài)線性校準，由于皮帶自身運行存在振動，造成測量負荷存在皮帶振動疊加力，線性校準不準確。基于負荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)在皮帶停止時進行線性校準，消除了皮帶運行帶來的疊加負荷影響。

2.2 測速裝置優(yōu)化

傳統(tǒng)定量給料機依靠測速托輥與皮帶接觸摩擦轉(zhuǎn)動進行測速，該測速方式受皮帶自身振動、皮帶及測速托輥自身粘料影響，測速托輥運行過程會出現(xiàn)打滑、跳動等情況，造成測速托輥無法完全保證與皮帶轉(zhuǎn)速的同步性，導致測量轉(zhuǎn)速存在偏差、測量轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性較差，進一步造成定量給料機計量不準確、控制不穩(wěn)定。基于負荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)編碼器進行轉(zhuǎn)速測量，且該旋轉(zhuǎn)編碼器固定于尾部滾筒的軸上，運行中可完全保證與滾筒的同步性；同時該旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖為4096，可保證其輸出信號的準確性，實現(xiàn)定量給料機測速的準確性。

2.3 DCS控制系統(tǒng)改造

2.3.1 采集信號的改造

由單一的采集定量給料機瞬時料量信號改造為同時采集瞬時料量、傳感器負荷率信號，為后續(xù)對圓盤給料機、定量給料機協(xié)調(diào)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3.2 負荷率控制的實現(xiàn)

基于負荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)首先根據(jù)定量給料機設(shè)計流量、傳感器最大負荷設(shè)計負荷率計算模塊，將不同的料量通過計算后在20～80%的最佳線性區(qū)內(nèi)選擇適合負荷率。當定量給料系統(tǒng)運行時根據(jù)操作人員的料量設(shè)定，負荷率計算模塊自動計算出最佳適合負荷率，并將負荷率傳輸至圓盤給料機PID調(diào)節(jié)模塊，通過調(diào)整上游圓盤給料機的給料速度達到控制下游定量給料機傳感器負荷率恒定、皮帶料倉厚度恒定的目的。

2.3.3 轉(zhuǎn)速控制的實現(xiàn)

系統(tǒng)根據(jù)操作人員的料量設(shè)定，將料量設(shè)定值傳輸至定量給料機，定量給料機稱重顯示控制儀根據(jù)測量的負荷率，計算出準確的轉(zhuǎn)速設(shè)定值，并傳輸至定量給料機PID調(diào)節(jié)模塊，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的準確控制。

3 定量給料機的維護

定量給料系統(tǒng)在運行中，隨著各種機械及電氣性能下降、稱量系統(tǒng)自身誤差的累計，控制精度會降低。為保證定量給料機的控制精度，必須加強對定量給料機的維護，主要從定量給料機的日常點檢和校準兩方面進行維護。

3.1 定量給料機的日常檢查

皮帶：及時檢查、清理皮帶上粘料；對跑偏的皮帶及時的進行調(diào)校；對厚薄差異較大、損壞嚴重的皮帶及時的進行更換。

計量托輥：檢查計量托輥筒體粘料、筒體及軸承損壞情況，對跑外圓、振動較大的托輥進行更換。

傳感器：檢查傳感器水平度、用萬用表對各組傳感器進行壓力檢測，確保各組傳感器輸出信號均正常，防止個別傳感器損壞后，影響到整個稱量的準確度。

稱重顯示控制器：檢查稱重顯示控制器料量給定輸入，料量反饋輸出、負荷率輸出信號，確保顯示重量準確，傳輸數(shù)據(jù)一致。

電氣系統(tǒng)：檢查變頻器、電機運行情況，確保變頻器能實現(xiàn)正常調(diào)速，實現(xiàn)料量的自動調(diào)節(jié)功能。

設(shè)備衛(wèi)生：定量給料機稱量系統(tǒng)屬于較精密的電子元件構(gòu)成，需要定時的對其進行灰塵清理，防止灰塵進入到儀器內(nèi)部，引起測量不準或者燒毀電路板；同時傳感器表面過多的粉塵、顆粒容易對傳感器形成擠壓，造成額外的負載信號，對整個測量造成偏差。

3.2 定量給料機定期校準

定量給料機校準主要分為兩步，分別為線性校準、動態(tài)校準。

3.2.1 線性校準

線性校準為皮帶空載靜止時進行，按照定量給料機校準說明書，對定量給料機進行零點、量程線性校準，確保線性校準誤差在控制誤差范圍內(nèi)。

3.2.2 動態(tài)校準

動態(tài)校準為皮帶空載運行時，按照定量給料機校準說明書，對定量給料機進行動態(tài)校準，確保動態(tài)校準誤差在控制誤差范圍內(nèi)。

4 總 結(jié)

基于負荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)從定量給料機稱量裝置、測速裝置、校準及維護方法、DCS系統(tǒng)自動控制模塊進行了系統(tǒng)性的優(yōu)化，設(shè)備定量給料系統(tǒng)的靜態(tài)誤差可控制在0.1%，動態(tài)波動控制在3%，可大大提升冶煉系統(tǒng)給料的準確性、穩(wěn)定性。

參考文獻

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收稿日期：2018-9-9