多種策略提高濕精礦配料精度的探索

張俊松

（蘭州金川新材料科技股份公司，甘肅 金昌 737100）

精礦配料作為冶金工藝生產(chǎn)的一道環(huán)節(jié)，對(duì)配料精度的要求尤其嚴(yán)格。為了保證在冶煉過(guò)程中入爐物料的品位基本穩(wěn)定，要求多種物料按一定的比例同時(shí)進(jìn)入干燥系統(tǒng)，所以在工藝配置中會(huì)同時(shí)配置多臺(tái)皮帶秤以滿足多種物料同時(shí)配比的要求。但由于有些物料有一定的粘結(jié)性，容易粘接配料倉(cāng)的倉(cāng)壁，導(dǎo)致物料難以均勻通過(guò)配料皮帶，甚至出現(xiàn)斷料等情況，控制精度難以滿足工藝配料要求。因此，在多次的技術(shù)改造過(guò)程中，結(jié)合皮帶秤稱重系統(tǒng)本身的工作原理及精礦的物料特性，利用傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)技術(shù)和DCS控制技術(shù)相結(jié)合的策略，集多種控制策略于一體，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)踐和不斷的摸索改造，滿足了工藝控制要求，效果可靠有效。

1 系統(tǒng)介紹

皮帶秤的工作原理：積算器將稱重傳感器、速度傳感器等檢測(cè)元件輸出的信號(hào)送至CPU，通過(guò)計(jì)算前后兩次采樣的稱重差值，積算器實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的計(jì)算

u=Δm/t(kg/h)。CPU處理后與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)（DCS)的設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)兩者的差值輸出4mA～20mA的控制信號(hào)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，從而改變皮帶秤驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以使皮帶秤給料量滿足遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)（DCS）的設(shè)定值。

另一種方法是人工觀察皮帶秤上的瞬時(shí)料量和設(shè)定值，通過(guò)比較兩者的偏差，利用皮帶秤現(xiàn)場(chǎng)控制箱上的調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)皮帶速度，盡量使積算器上的瞬時(shí)料量接近設(shè)定值。

2 PID技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)

皮帶秤積算器輸入的重量信號(hào)、速度信號(hào)和輸出的電流信號(hào)均為模擬量信號(hào)，積算器內(nèi)部由PID進(jìn)行控制。PID控制參數(shù)（比例系數(shù)Kp、積分時(shí)間Ti和微分時(shí)間Td)的整定是在現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)調(diào)試中完成的:開始先不給積分值和微分值，比例度按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)給定，根據(jù)過(guò)程值PV的趨勢(shì)整定比例系數(shù)Kp，使振蕩曲線基本滿足衰減振蕩的過(guò)程；將比例度放大0.2倍左右，加入積分時(shí)間Ti，使振蕩曲線重新形成振蕩衰減的過(guò)程，直至振蕩曲線趨于平穩(wěn)；由于配料皮帶多數(shù)較短，不需給定微分時(shí)間Ti。

所有配料皮帶秤需逐臺(tái)調(diào)試，使每臺(tái)皮帶秤在獨(dú)立工作時(shí)均能達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)行的要求。PID控制雖然是一種應(yīng)用廣泛的控制技術(shù)，但難以控制非線性過(guò)程。

生產(chǎn)過(guò)程中，精礦首先經(jīng)過(guò)料倉(cāng)隨皮帶傳動(dòng)進(jìn)入下一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)。我們?cè)谙铝峡谠O(shè)計(jì)了一塊可以任意調(diào)節(jié)高度的擋料板，這樣可以使物料在輸送過(guò)程中的幾何形狀是穩(wěn)定的，保證通過(guò)皮帶秤稱量段上的物料重量基本恒定，有效改善電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率。

冶金爐配料的特點(diǎn)是要求多臺(tái)秤實(shí)時(shí)按一定比例均勻下料，不希望出現(xiàn)斷料的情況，但由于金屬物料容易粘接等多種原因，生產(chǎn)初期下料極不順利甚至經(jīng)常斷料，需人工不停的敲打料倉(cāng)促使物料下到皮帶上。

冶金爐配料的特點(diǎn)是要求多臺(tái)秤實(shí)時(shí)按一定比例均勻下料，不希望出現(xiàn)斷料的情況，但由于金屬物料容易粘接等多種原因，生產(chǎn)初期下料極不順利甚至經(jīng)常斷料，需人工不停的敲打料倉(cāng)促使物料下到皮帶上。

為了改善這一狀況，我們?cè)诿總€(gè)精礦倉(cāng)的不同高度上分別安裝了兩個(gè)電振，在皮帶秤測(cè)量值與設(shè)定值出現(xiàn)一定的偏差時(shí)啟動(dòng)電振迫使粘接物料及時(shí)下到皮帶上，以保證皮帶給料量相對(duì)均勻和連續(xù)，使皮帶秤給料量趨于線性化。

工藝要求下料量的精度控制必須在5%以內(nèi)，電振控制只是一種粗略的控制方式。

為此，我們?cè)贒CS控制系統(tǒng)中編入了一個(gè)小的計(jì)算程序，當(dāng)|Δu|=|u-us|5%us時(shí)電振自動(dòng)起振，避免出現(xiàn)斷料的現(xiàn)象，利用電振控制和PID調(diào)節(jié)控制兩種方式并行的策略使系統(tǒng)下料平穩(wěn)，同時(shí)明顯消除穩(wěn)態(tài)誤差，多臺(tái)配料秤的配料精度進(jìn)一步得到提高。

3 DCS系統(tǒng)控制

在生產(chǎn)過(guò)程中由于入爐物料的成份經(jīng)常變化，料量的配比計(jì)算又是一個(gè)十分繁瑣的過(guò)程，如何把不同的物料按工藝指令準(zhǔn)確、快捷的分配到不同的皮帶上，又能避免由于人工計(jì)算帶來(lái)的錯(cuò)誤，DCS編程為我們提供了解決的途徑。首先，為了實(shí)現(xiàn)快捷而又方便的操作，我們?cè)贒CS監(jiān)控畫面上制作了一份配料表，以便于及時(shí)修改配料比和配料量，如表1所示。

?序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8配料設(shè)定 0 10 2 4 2 6 4 1計(jì)算料量（T）0 47 9 19 9 28 19 5

操作工只需要根據(jù)工藝指令，在配料設(shè)定中把各種物料的配比系數(shù)設(shè)定好，同時(shí)在總料量設(shè)定一欄中輸入總的加料量即可，非常方便。

表中配料設(shè)定值是精礦配比份數(shù)，總料量是多臺(tái)皮帶秤的總加入量，計(jì)算料量是每臺(tái)皮帶秤的計(jì)算料量，通過(guò)程序可以看出當(dāng)總加料量設(shè)定后，通過(guò)配比系數(shù)我們可以準(zhǔn)確知道每一臺(tái)配料秤的設(shè)定料量，實(shí)現(xiàn)了按工藝指令自動(dòng)配料的目的。

從表中也可以看到當(dāng)切換到集中控制時(shí)，配料秤同時(shí)啟動(dòng)/停止，只要該臺(tái)配料秤的配料份數(shù)大于零，該稱即可啟動(dòng)。當(dāng)發(fā)生特殊情況時(shí)，只要切換到分散控制，即可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)秤分別啟/停。

4 實(shí)際運(yùn)行結(jié)果和分析總結(jié)

此套配料系統(tǒng)經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)改造和完善，有效解決了配料皮帶秤以往配料過(guò)程中存在的系統(tǒng)誤差較大、動(dòng)態(tài)特性不理想并且配料不均、波動(dòng)大的問(wèn)題，提高了配料系統(tǒng)的控制準(zhǔn)確度和可靠性，不失是一種不斷追求和探索的有利嘗試。