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ENGLISH0755-88840386發(fā)布時(shí)間:2021-03-09 16:52:12 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
水泥生產(chǎn)廠的磨機(jī)配料的給料計(jì)量設(shè)備控制,是水泥生產(chǎn)工藝過程控制和質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。尤其是各種干法和立窯生產(chǎn)方式,生料質(zhì)量控制尤為重要。同時(shí),它也是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化、企業(yè)的科學(xué)管理、安全穩(wěn)定生產(chǎn)和節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段。因此,優(yōu)化設(shè)計(jì)選配技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備成熟、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的給料稱重計(jì)量設(shè)備至關(guān)重要。
由于我國(guó)水泥生產(chǎn)的工藝方式多種多樣,水泥廠數(shù)量眾多,生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)裝備水平相差懸殊,以及過去給料計(jì)量技術(shù)裝備自身發(fā)展的不成熟,造成磨機(jī)配料系統(tǒng)的給料計(jì)量設(shè)備也多種多樣。但是,隨著水泥工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,新型給料計(jì)量設(shè)備的完善和成熟,那些技術(shù)落后,計(jì)量控制精度低,工作不夠穩(wěn)定可靠、污染環(huán)境的給料設(shè)備必將逐步淘汰。因此,對(duì)國(guó)內(nèi)水泥廠配料系統(tǒng)常用的計(jì)量設(shè)備分析比較,科學(xué)評(píng)介,推薦技術(shù)先進(jìn)、工作穩(wěn)定可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、操作維護(hù)方便的給料計(jì)量設(shè)備具有重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)意義。
1 國(guó)內(nèi)磨機(jī)配料常用的給料計(jì)量設(shè)備
基于水泥生料質(zhì)量控制和磨機(jī)配料過程自動(dòng)化的要求,我國(guó)建材行業(yè)從1972年開始從事新型電子式和機(jī)電式給料計(jì)量設(shè)備的研制開發(fā)。80年代以后相繼出現(xiàn)了多種多樣的給料計(jì)量設(shè)備,并在水泥廠較廣泛地應(yīng)用。特別是控制儀表微機(jī)化和全面引進(jìn)、消化德國(guó)等國(guó)外先進(jìn)技術(shù)裝備,使我國(guó)的給料計(jì)量技術(shù)裝備水平有了快速發(fā)展。當(dāng)前,許多產(chǎn)品已達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平,品種基本齊全,基本滿足水泥工業(yè)和相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)部門的需求。但同時(shí),一些技術(shù)落后,計(jì)量控制精度低、穩(wěn)定性差、故障率高、噪聲粉塵較大的給料計(jì)量設(shè)備還在應(yīng)用及生產(chǎn)。因此,更新淘汰落后設(shè)備,推薦優(yōu)化技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用設(shè)備是一項(xiàng)迫切任務(wù)。
1.1 簡(jiǎn)易料斗秤和簡(jiǎn)易皮帶秤
簡(jiǎn)易料斗秤和簡(jiǎn)易皮帶秤是機(jī)電結(jié)合式的定值控制給料計(jì)量設(shè)備。其由臺(tái)秤與料斗或小皮帶輸送機(jī)及控制開關(guān)、儀表組成。
這類給料計(jì)量設(shè)備,70年代后期開始在立窯水泥廠應(yīng)用,80年代有較廣泛地應(yīng)用。其主要特點(diǎn):設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、維護(hù)技術(shù)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。簡(jiǎn)易料斗秤采用靜態(tài)稱重、斷續(xù)給料工作方式。簡(jiǎn)易皮帶秤一般為連續(xù)給料、動(dòng)態(tài)稱重。但都是定值控制、累加計(jì)量方式。
設(shè)備主要缺點(diǎn):實(shí)際控制精度低,尤其穩(wěn)定可靠性很差,工作噪聲和粉塵大,僅適用于中小流量計(jì)量控制(一般在20t/h以下為宜)。主要原因是臺(tái)秤屬于斷續(xù)工作的商用靜態(tài)秤,在惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境,刀刃易磨損、杠桿機(jī)構(gòu)不穩(wěn)定、秤臺(tái)容易積灰積料,造成零點(diǎn)變化大,靈敏度降低??刂崎_關(guān)故障率高,料斗容易粘料、積料,閘門容易卡料、漏料,造成事故頻繁,計(jì)量不準(zhǔn)。電振機(jī)給料的噪聲大,揚(yáng)塵大。因此,應(yīng)該逐步淘汰。特別是隨著水泥工業(yè)生產(chǎn)規(guī)?;?,技術(shù)裝備現(xiàn)代化,這種給料計(jì)量設(shè)備無法滿足使用要求。
1.2 恒速定量給料秤
恒速定量給料秤(又稱懸臂式電子皮帶秤,以下簡(jiǎn)稱恒速秤),是電子式連續(xù)自動(dòng)定量給料設(shè)備,但亦可采用斷續(xù)工作方式。系統(tǒng)由預(yù)給料機(jī)(一般采用電振給料機(jī))、秤體、稱重傳感器和稱重控制器等組成。
筆者于1972年首先研制開發(fā)出這種給料計(jì)量裝置/設(shè)備,并在較廣泛地應(yīng)用中不斷完善提高。恒速秤主要特點(diǎn):秤體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕小,制造容易,安裝方便,價(jià)格較便宜。比較適應(yīng)干、松散性塊粒狀物料的中小流量(40t/h以下)給料計(jì)量。而且應(yīng)確保操作、維護(hù)管理?xiàng)l件較好,工作環(huán)境較好的場(chǎng)合。由于一般采用電振機(jī)做預(yù)給料,所以不適應(yīng)粘濕性物料和粉狀物料,且控制特性不理想,調(diào)節(jié)范圍較窄,工作噪聲較大,易揚(yáng)塵。由于整個(gè)秤體和物料均由支點(diǎn)和稱重傳感器支承,即整個(gè)秤體均為稱量段,所以,秤體上積灰積料、減速機(jī)油量和秤架任何零部件重量、位置變化等都會(huì)造成皮重零點(diǎn)變化,從而直接影響計(jì)量精度,而在水泥廠的環(huán)境條件很難避免上述問題。另外,多數(shù)恒速秤沒有速度補(bǔ)償環(huán)節(jié)。因此,電網(wǎng)頻率和電壓的變化會(huì)使電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)變化,使帶速變化,從而造成不可忽略的計(jì)量誤差?;谑褂铆h(huán)境、條件限制和上述問題,恒速秤往往不能很好的適應(yīng)磨機(jī)配料過程的給料計(jì)量要求,因而,從90年代后逐步被調(diào)速定量給料秤取代。
1.3 雙懸臂電子皮帶秤
雙懸臂電子皮帶秤,是一種連續(xù)控制,斷續(xù)給料、準(zhǔn)靜態(tài)稱重、按批量法給料配料的恒速定量給料秤,適用小流量(20t/h以下)計(jì)量控制。系統(tǒng)由預(yù)給料的電振給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)與雙懸臂機(jī)構(gòu)組合的秤體、稱重傳感器和稱重控制器等組成。
雙懸臂電子皮帶秤雖然秤體比恒速秤稍復(fù)雜,高度稍大,但其結(jié)構(gòu)仍比較簡(jiǎn)單、制造容易,操作、維護(hù)技術(shù)簡(jiǎn)單。由于采用電振機(jī)做預(yù)給料,同樣不適應(yīng)粘濕性和粉狀物料,控制特性不理想、工作噪聲大、易揚(yáng)塵。但由于準(zhǔn)靜態(tài)稱重,斷續(xù)給料,批量法配料,可避免積灰積料、皮重變化和帶速變化的影響。因此可達(dá)到較高的計(jì)量和控制精度,較穩(wěn)定的物料配比。所以,一些小水泥廠使用效果較好,而且也只能用于小型水泥廠。
1.4 減量法斗式秤
減量法斗式秤(即失重式配料秤),早在60年代后期國(guó)內(nèi)就有應(yīng)用,但到80年代末期才在水泥行業(yè)應(yīng)用。它是采用負(fù)秤累加計(jì)量控制、準(zhǔn)靜態(tài)稱重、斷續(xù)給料工作方式。僅適用小流量(一般在25t/h以下)的給料配料設(shè)備系統(tǒng)。其由上料電振機(jī)、稱量料斗、下料電振機(jī)、稱重傳感器和稱重控制器等組成。
減量法斗式秤的主要特點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單、沒有傳動(dòng)裝置,制造、安裝、操作、維護(hù)簡(jiǎn)單容易,價(jià)格便宜,能夠適應(yīng)高溫物料。同樣,由于靜態(tài)稱重、斷續(xù)工作,可避免零點(diǎn)、皮重變化影響,沒有動(dòng)態(tài)干擾。所以,計(jì)量精度較高,穩(wěn)定性也較好。但物料的適應(yīng)性受電振給料機(jī)的限制,由于采用兩臺(tái)電振機(jī),工作噪音、粉塵更大,設(shè)備占空間高度也較大。有的下料電振機(jī)改用閘門,但這樣會(huì)由于閘門容易卡料、漏料,造成故障率高,計(jì)量精度難以保證,下料沖擊振動(dòng)粉塵更大。減量法斗式秤僅能適應(yīng)小型水泥廠采用。
1.5 圓盤秤
圓盤秤(又稱轉(zhuǎn)子給料機(jī))是在圓盤喂料機(jī)和轉(zhuǎn)子秤基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)的連續(xù)、動(dòng)態(tài)給料計(jì)量設(shè)備。90年代中期開始在國(guó)內(nèi)水泥廠應(yīng)用。系統(tǒng)主要包括:圓盤秤體、稱重傳感器和稱重控制器。
其主要特點(diǎn):雖設(shè)備空間高度稍高,但進(jìn)出料口縱向距離小,能適應(yīng)高溫物料和惡劣環(huán)境,操作維護(hù)也比較簡(jiǎn)單,設(shè)備價(jià)格稍高。進(jìn)出料口的料重容易偏心,稱重測(cè)量的力學(xué)半徑較小,重力慣性較大,料流在圓盤上滯留量隨機(jī)性變化,從而造成零點(diǎn)波動(dòng)較大,稱重測(cè)量精度往往難以保證。另外,進(jìn)料口容易卡料、堵料,圓盤、擋料板易磨損。因此,主要適用在進(jìn)出料口相距較短,原采用圓盤給料機(jī)給料和物料溫度大于200℃的特殊場(chǎng)合。
1.6 核子皮帶秤
核子皮帶秤(以下簡(jiǎn)稱核子秤)是根據(jù)朗伯特-比爾(Lanbert-Beers)定律,當(dāng)γ射線通過物料時(shí)產(chǎn)生有規(guī)律的衰減的原理設(shè)計(jì)的,是一種非接觸性間接測(cè)重的連續(xù)計(jì)量控制設(shè)備。系統(tǒng)主要包括:框架、放射源、探測(cè)器、測(cè)速機(jī)構(gòu)、稱重控制器和皮帶給料輸送機(jī)。
核子秤本身設(shè)備結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單,不占用特殊空間位置,安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單方便,給料輸送機(jī)的皮帶張力,剛度等狀態(tài)變化不直接影響計(jì)量精度。稱重計(jì)量與給料輸送基本是各自獨(dú)立設(shè)備。物料吸收γ射線的輻射強(qiáng)度,即測(cè)量精度取決于放射源同位素的強(qiáng)度、被測(cè)物料化學(xué)成分和料流截面幾何形狀的穩(wěn)定程度。只有物料種類性質(zhì)不變,料流狀態(tài)和斷面幾何形狀、粒度基本穩(wěn)定不變的條件下才能保證足夠的測(cè)量精度。并且,系統(tǒng)需要很好的線性化處理設(shè)計(jì),否則測(cè)量結(jié)果有很大的非線性。如果把給料輸送機(jī)包括在內(nèi),其設(shè)備價(jià)格較高。另外,更重要是放射性同位素屬于核污染物質(zhì),需要特殊安全保護(hù)和管理,并增加了日常維護(hù)費(fèi)用。因此,對(duì)于磨機(jī)配料計(jì)量控制環(huán)節(jié),一般不應(yīng)該采用核子秤。國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的水泥廠和引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)裝備的水泥廠,均沒有采用核子秤做配料系統(tǒng)的給料計(jì)量設(shè)備。
1.7 調(diào)速定量給料秤
調(diào)速定量給料秤(又稱定量給料機(jī)或稱重給料機(jī),以下簡(jiǎn)稱調(diào)速秤)是集給料輸送、稱重計(jì)量和定量控制功能為一體,機(jī)電一體化連續(xù)給料動(dòng)態(tài)計(jì)量控制的給料計(jì)量設(shè)備。系統(tǒng)由秤體、稱重和測(cè)速傳感器、稱重控制器等組成。對(duì)于粘濕性和粉狀物料,尚需配置預(yù)給料機(jī)。
筆者等于70年代末在國(guó)內(nèi)首先研制開發(fā)成功調(diào)速秤,并用于天津市水泥廠等。80年代末又從德國(guó)引進(jìn)調(diào)速秤等連續(xù)計(jì)量設(shè)備的制造技術(shù),從而使該項(xiàng)技術(shù)達(dá)到了國(guó)際水平,產(chǎn)品品種規(guī)格基本齊全,并成為水泥廠磨機(jī)配料系統(tǒng)和類似工業(yè)生產(chǎn)部門理想的給料計(jì)量設(shè)備。調(diào)速秤具有以下主要特點(diǎn):
1)是一種連續(xù)給料、動(dòng)態(tài)計(jì)量控制的機(jī)電一體化給料計(jì)量設(shè)備。其響應(yīng)特性快、控制精度高,工作平穩(wěn)、不污染環(huán)境。具有瞬時(shí)流量、累計(jì)流量和狀態(tài)參數(shù)顯示,數(shù)據(jù)打印、越限報(bào)警、遠(yuǎn)距通訊、與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)和手動(dòng)自動(dòng)控制等多方面功能。
2)具有廣泛的使用場(chǎng)合和較強(qiáng)的適應(yīng)性。它即可用于散狀塊粒狀物料,亦可用于粉狀、流態(tài)化物料;即可用于干松散性物料,亦可用于粘濕性物料。流量小到500kg/h,大到1000t/h以上均可適用。而且,物料的成分、粒度、容重、濕度和狀態(tài)變化均不影響稱重計(jì)量的準(zhǔn)確性。對(duì)物料中含有夾雜物,以及高粉塵等惡劣的工業(yè)環(huán)境,仍有較好的適應(yīng)性。
3)給料量具有很寬的調(diào)節(jié)范圍和很好的線性度。對(duì)于一般的塊粒狀物料給料計(jì)量,可通過調(diào)整料斗出料口的高度改變皮帶負(fù)荷,也可調(diào)節(jié)皮帶速度改變物料流速。所以,瞬時(shí)給料量可以在很寬的范圍調(diào)節(jié)。尤其變頻調(diào)速和直流調(diào)速,本身就具有較寬(10∶1或更大)的調(diào)節(jié)范圍。調(diào)速秤在正常運(yùn)行時(shí),是通過改變帶速(即料流速度)調(diào)節(jié)給料量,而速度的測(cè)量完全是線性的,所以,給料計(jì)量有很好的線性度。上述這些是其它給料計(jì)量設(shè)備無法相比的。
4)整個(gè)秤體,只有稱重區(qū)內(nèi)的重量、負(fù)荷變化對(duì)稱重計(jì)量有影響。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和秤體其它部分的積灰、積料、重量狀態(tài)變化不會(huì)直接影響計(jì)量精度。而檢測(cè)物料負(fù)荷的稱量架,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕小,力學(xué)慣性小、靈敏度高,并全部置于皮帶下的秤體內(nèi),受到良好保護(hù),基本沒有積灰積料等影響。可超低速度運(yùn)行,有利于厚料層和運(yùn)行平穩(wěn),從而可以達(dá)到較高的計(jì)量精度和運(yùn)行穩(wěn)定性。
5)調(diào)速秤系統(tǒng)中如果稱重傳感器、微機(jī)控制器等電氣部分發(fā)生故障,只要秤體傳動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)速控制器正常(這部分有很高的可靠性),仍可根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與物料流量的關(guān)系,采用手動(dòng)控制操作來維持生產(chǎn)運(yùn)行。而且在物料化學(xué)成分比較均勻穩(wěn)定,物料粒度均齊較小的情況下,可以取得比較滿意的配料效果。這對(duì)生產(chǎn)用戶是很有好處的。而各種斷續(xù)式給料秤任何部分損壞,均無法運(yùn)行。
當(dāng)然,調(diào)整秤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些(與核子秤相差不大),價(jià)格稍貴,要求維護(hù)技術(shù)水平也稍高一些,特別要求應(yīng)有一定水平的微電子技術(shù)力量。但綜合比較,調(diào)速秤確是磨機(jī)配料系統(tǒng)較理想的給料計(jì)量設(shè)備。
2 磨機(jī)配料系統(tǒng)給料計(jì)量設(shè)備的選擇
給料計(jì)量設(shè)備的選擇,主要包括兩個(gè)方面,即設(shè)備方案的選擇和產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量水平的選擇。這是決定使用效果,甚至成敗的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。
2.1 調(diào)速秤為首選設(shè)備
大、中、小型水泥廠磨機(jī)配料的給料計(jì)量設(shè)備,一般均應(yīng)把調(diào)速秤作為首選設(shè)備。但是,有些小型水泥廠,如果對(duì)噪聲、粉塵控制要求不高,維護(hù)水平有限或受資金限制等,選用斷續(xù)給料的恒速秤、雙懸臂電子皮帶秤或減量法斗式秤,均可滿足生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制要求,有些也獲得很好的效果。但對(duì)于大中型水泥廠,采用調(diào)速秤最為理想。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)引進(jìn)技術(shù)裝備的水泥廠,一般均采用調(diào)速秤就是很好的說明。
2.2 要注重調(diào)速秤的技術(shù)水平和制造質(zhì)量
值得注意的是設(shè)備方案選擇正確,仍不能保證設(shè)備準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。尤其目前國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)質(zhì)量水平千差萬別,80年代設(shè)計(jì)開發(fā)的老式產(chǎn)品仍在生產(chǎn)。所以,必須注意產(chǎn)品本身的技術(shù)水平和制造質(zhì)量。實(shí)踐表明,引進(jìn)申克公司技術(shù)的DEL/DEM型定量給料機(jī)和消化吸收申克技術(shù)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)開發(fā)的調(diào)速秤大都取得滿意的使用效果。尤其像TDG(Ⅲ)型等國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的調(diào)速秤,更具有物美價(jià)廉的特點(diǎn)。采用懸吊式道斯麥得(Dosimat)給料機(jī)也應(yīng)慎重考慮。
2.3 調(diào)速方式的選擇
調(diào)速秤的拖動(dòng)系統(tǒng)有電磁調(diào)速、直流調(diào)速和變頻調(diào)速三種方式。電磁調(diào)速系統(tǒng)最簡(jiǎn)單,設(shè)備價(jià)格低,但調(diào)速性能差,調(diào)節(jié)范圍窄,尤其容易受粉塵影響。直流調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜,設(shè)備價(jià)格高,調(diào)速性能好,調(diào)節(jié)范圍較寬,也容易受粉塵影響。變頻調(diào)速系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,設(shè)備價(jià)格稍高,調(diào)速性能好,調(diào)節(jié)范圍最寬,而且不怕粉塵環(huán)境,并具有節(jié)能效果。所以,一般采用變頻調(diào)速方式更理想。而選用進(jìn)口變頻調(diào)速器,其可靠性會(huì)更高。
2.4 預(yù)給料裝置的選擇
采用調(diào)速秤計(jì)量控制塊粒狀物料和流動(dòng)性差的粉狀物料,不需設(shè)置預(yù)給料裝置,物料經(jīng)料斗從倉(cāng)內(nèi)直接由皮帶拖出,系統(tǒng)很簡(jiǎn)單。但對(duì)于粘濕性塊粒狀物料和自流性好的粉狀物料,均需配置預(yù)給料裝置。塊狀物料一般采用板式給料機(jī)、特種皮帶給料機(jī)等。粉粒狀物料一般采用流量控制閥、葉輪給料機(jī)或管螺旋給料機(jī)等。前種多用于流量在80m3/h以上的場(chǎng)合,而后兩種用于80m3/h以下的使用場(chǎng)合。
一般國(guó)產(chǎn)的葉輪給料機(jī),往往結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不理想,不能有效地控制住流動(dòng)性好的粉料,甚而漏料沖料。所以必須選用于給料控制的密封葉輪給料機(jī)。另外,帶預(yù)給料裝置系統(tǒng),工作狀態(tài)參數(shù)選擇匹配,也是保證系統(tǒng)穩(wěn)定正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。
2.5 影響精度的其它因素
選用調(diào)速秤時(shí),盡量采用寬一些的皮帶、慢一些的帶速、大一些的料層厚度,對(duì)保證較好的計(jì)量精度和運(yùn)行穩(wěn)定極有必要。美國(guó)拉姆齊(RAMSEY)公司規(guī)定:帶寬500mm皮帶最低線負(fù)荷須大于12kg/m,帶寬650mm皮帶最低線負(fù)荷須大于20kg/m,帶寬800mm皮帶最低線負(fù)荷須大于30kg/m等等,才能保證精度指標(biāo)。
另外,選用金屬波紋管密封充氮稱重傳感器和頻率數(shù)字式測(cè)速傳感器是十分必要的。過低的稱重設(shè)備價(jià)格必然導(dǎo)致設(shè)備和配套件質(zhì)量低劣,從而造成更大的經(jīng)濟(jì)損失,必須引起注意。
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