岳雄偉

（神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯市 010300）

計算機控制系統(tǒng)在水泥配料中的應(yīng)用

岳雄偉

（神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯市 010300）

隨著我國經(jīng)濟高速發(fā)展，水泥在國民經(jīng)濟中的作用越來越大。水泥生產(chǎn)中，水泥生料的配制是影響水泥質(zhì)量和產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)。為了提高水泥生料配制質(zhì)量，采用水泥生料配料計算機控制系統(tǒng)，用計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)計算和監(jiān)控，對配料過程進(jìn)行實時控制。采用電磁調(diào)速，實現(xiàn)了無級調(diào)速，裝置簡單。生料配料中核子秤、生料化學(xué)成分比值法的應(yīng)用，使得配料過程計量準(zhǔn)確、精度較高。

水泥生料；電磁調(diào)速；核子秤

1 引言

本系統(tǒng)是用工業(yè)計算機進(jìn)行水泥生產(chǎn)中生料配料的精確控制。計算機完成配料參數(shù)的輸入、計算、顯示和控制信號的輸出等功能；調(diào)速部分采用電磁調(diào)速，裝置簡單，可實現(xiàn)無級調(diào)速；核子秤和生料化學(xué)比值法的應(yīng)用，使得配料過程計量準(zhǔn)確，精度較高。水泥生料配料計算機控制系統(tǒng)能實現(xiàn)在線控制，大大提高了水泥生料的質(zhì)量。

2 水泥生料配料簡介

根據(jù)水泥品種、原料的物理、化學(xué)性能與具體的生產(chǎn)條件，確定所用原料的配合比，稱為生料的配合，簡稱配料。合適的配料方案既是工藝設(shè)計的依據(jù)，又是生產(chǎn)的保證。

水泥生料生產(chǎn)的配料工作是一個非常重要的工作，生料配料的好壞決定了熟料的燒操作，決定了熟料的質(zhì)量。水泥廠現(xiàn)在一般采用電子皮帶秤配料，配好的混合料通過磨機混磨后，由熒光分析儀分析生料的化學(xué)成分并把化驗結(jié)果輸送給微機控制系統(tǒng)，微機控制系統(tǒng)對分析結(jié)果進(jìn)行處理并與目標(biāo)值對比，輸出新的配料比給配料控制器，由配料控制器調(diào)整各種物料在總量中所占的百分比，保證出磨的生料的化學(xué)成分是合格的。在配料過程中，影響生料質(zhì)量不穩(wěn)的原因有：

（1）生料配料時原料未經(jīng)烘干，水分波動較大，對于粘滯性物料，下料不暢，料層不穩(wěn)；計量秤的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性缺乏及時有效的監(jiān)控方法。

（2）配料控制調(diào)節(jié)不當(dāng)。生料成分的控制采用CaO、Fe2O3的例行檢驗，操作人員在調(diào)節(jié)成分時配比設(shè)置不當(dāng)，促使了生料成分的波動。

基于以上因素，在配料過程中應(yīng)加強配料現(xiàn)場管理，配料過程要保證物料的連續(xù)性和料層的穩(wěn)定。此外，還要健全配比抽查制度，除每班對生料配比兩次瞬時流量抽查外，增加班累計物料配比的計算，將瞬時配比、平均配比與化驗結(jié)果結(jié)合起來。分析配比及生料成分的相關(guān)性，以此判斷出磨生料質(zhì)量及計量設(shè)備的可靠性。

3 水泥生料配料計算機控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。工控機對系統(tǒng)的運行情況進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)工藝要求，計算出水泥各生料的質(zhì)量比。以CaO為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定其皮帶為主皮帶，并且主皮帶速度視為恒定。通過質(zhì)量關(guān)系計算出其余三種物料所在皮帶的速度。以一條皮帶為例，工控機將該皮帶速度轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電流（電壓）信號U*，控制器將U*變?yōu)榛铍姍C轉(zhuǎn)速，電動機帶動皮帶轉(zhuǎn)動輸送物料。核子秤檢測皮帶上物料的流量，電離室輸出與流量唯一對應(yīng)的實際電壓值U。工控機接收到電壓信號U，按對應(yīng)關(guān)系可求出物料流量，對流量進(jìn)行積分可以得出物料累計質(zhì)量。與標(biāo)準(zhǔn)值比較得到一個輸出的控制信號，控制器根據(jù)控制信號控制電機的轉(zhuǎn)速，使皮帶的速度發(fā)生相應(yīng)的變化，從而實現(xiàn)對物料含量的控制[1]。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

水泥生料配料中，多種物料配比，采用這種子系統(tǒng)控制各物料的量，然后用一條專門皮帶混合這些物料，可實現(xiàn)高精度的物料配比要求。具體的控制原理圖如圖2所示。

圖2 多種物料配比原理框圖

系統(tǒng)中的計算機主要完成配料參數(shù)的輸入、計算、顯示及控制信號的輸出等。調(diào)速部分采用電磁調(diào)速裝置，是由控制器、鼠籠式異步電動機以及電磁轉(zhuǎn)差離合器組合而成。為改善調(diào)速系統(tǒng)的運行特性，常加上測速負(fù)反饋以形成反饋控制系統(tǒng)，改善調(diào)速系統(tǒng)的機械特性。

4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

4.1 控制器硬件電路設(shè)計

DK-2B型控制器是JZTy型或YCT型測速電動機的直接控制單元。它直接與一臺電磁調(diào)速電動機連接?？梢酝ㄟ^面板上的主令電位器或接受（或）4～20mA（或1～5V）的自動信號，對這臺電機進(jìn)行寬范圍的無級調(diào)速。利用面板上的“手動—自動”切換開關(guān)和指示手動、自動信號的條形電表，可以實現(xiàn)手動、自動之間無擾動的切換。從面板上的轉(zhuǎn)速表可以直接讀出調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速[8]。

從方框圖3可知，DK-2B型控制器的電路是由半波可控整流電路、脈沖移相觸發(fā)電路、手動給定信號電路和速度負(fù)反饋電路等環(huán)節(jié)構(gòu)成。主回路輸出直流電壓大小決定勵磁電流的大小，從而改變晶閘管V1的觸發(fā)角α就可以改變勵磁電流大小，達(dá)到控制電機轉(zhuǎn)速的目的。由于速度負(fù)反饋的作用，使電磁調(diào)速電機實現(xiàn)了恒轉(zhuǎn)矩?zé)o級調(diào)速[9]。

圖3 控制器方框圖

4.2 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)的組成電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 具有速度負(fù)反饋的電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)

電磁調(diào)速的優(yōu)點：（1）調(diào)速范圍廣，速度調(diào)節(jié)均勻、平滑。（2）具有速度負(fù)反饋自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，機械特性硬度高。（3）控制系統(tǒng)簡單，控制功率小。（4）可以多臺電機進(jìn)行同步控制。

4.3 皮帶速度的確定及調(diào)整

水泥生料中的四種物料所占的成分均不相同，即運載四種物料的皮帶速度也各不相同。因CaO所占比例最大，以運載CaO的皮帶為主皮帶，視為恒速。調(diào)節(jié)其余三條皮帶的速度來改變四種物料的成份比值。其余三條皮帶的速度按其物料與CaO的比例關(guān)系來確定。

物料的質(zhì)量由核子秤檢測，若某時刻檢測結(jié)果顯示某種物料的含量超過或低于標(biāo)準(zhǔn)值，控制器就會增大或減小該物料所對應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速，同時皮帶的線速度也會隨著轉(zhuǎn)速的變化相應(yīng)地減少或增大來改變物料的量，及時使該物料的含量達(dá)到工藝要求。

設(shè)在某時刻由核子秤測出Fe粉的質(zhì)量少了Δmkg，要求在T時間內(nèi)使鐵粉質(zhì)量達(dá)到工藝要求。就要調(diào)整運載Fe粉皮帶的線速度，電機轉(zhuǎn)速變化量的大小的確定方法如下：

假設(shè)條件：電動機轉(zhuǎn)N轉(zhuǎn)皮帶走過的長度為S（m），漏斗口物料的流量Q（m3/min），調(diào)速前Fe粉皮帶的線速度為v（m/min）

T時間內(nèi)，漏斗口下放Fe粉的體積為：QT

調(diào)速前，T時間內(nèi)皮帶所走的長度為vT

4.4 核子秤的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

4.4 .1 核子秤的組成

（1）源部件：產(chǎn)生γ射線的裝置，它包括γ射線源及防護(hù)鉛罐；（2）支架：A型支架或龍門支架；（3）傳感器：由電離室、前置放大器及恒溫裝置組成；（4）測速裝置：有模擬量輸出和脈沖輸出兩種。

4.4 .2 核子秤的工作原理

核子秤是用于測量輸送機內(nèi)連續(xù)通過的散狀物料的流量及累計量的一種計量設(shè)備。它利用核輻射測量裝置獲得某一時刻輸送機內(nèi)單位長度上的物料重量，通常稱該量為負(fù)載或負(fù)荷。利用測速裝置測到物料的運動速度，將此兩路信號進(jìn)行處理從而求出物料的流量及累計量。所以，電離室輸出的電信號反應(yīng)了輸送機上物料的數(shù)量，按照一定數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運算，就可測出物料的質(zhì)量[3]。

5 結(jié)論

水泥生料質(zhì)量決定了水泥質(zhì)量，所以水泥生料的配制至關(guān)重要。本設(shè)計采用的水泥生料配料計算機控制系統(tǒng)中，由計算機完成配料參數(shù)的輸入、計算、顯示、控制信號的輸出及監(jiān)控等功能，速度快、計算準(zhǔn)確，可大大提高生料質(zhì)量。稱量部分采用核子秤可以在線連續(xù)計量，測量精度高，解決了對固體粉狀物體測量不準(zhǔn)確的問題。調(diào)速系統(tǒng)采用電磁調(diào)速，引入了轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，可以實現(xiàn)無級調(diào)速。水泥生料計算機控制系統(tǒng)較人工配比，具有計算速度快、精度高、實時性好，減少了操作人員的工作量，提高了工作效率，生料配比的質(zhì)量也有很大的提高。

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TP273

A

1003-5168(2014)03-0094-02

岳雄偉(1973—)，男，內(nèi)蒙古鄂爾多斯市人，本科，工作于神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司。