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本文介紹了通過FDG(Ⅲ)型粉料定量給料秤在窯灰給料計(jì)量中的實(shí)例，具體介紹窯灰給料計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)備選配，以及FDG(Ⅲ)型定量給料應(yīng)用中應(yīng)注意的問題。為粉體給料計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

窯灰的處理和利用，是長期困擾水泥廠環(huán)保工作的難題。國標(biāo)規(guī)定在部分水泥中可用不超過水泥重量5%～8%的窯灰代替礦渣及混合材。這是一種簡便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的利用窯灰途徑，不僅使難處理的窯灰得到利用，而且相對提高了水泥配料的生產(chǎn)率，降低了電耗，節(jié)省了混合材的用量。由于窯灰細(xì)度較高(平均粒徑為70μm)、附著應(yīng)力為0〔1〕，是一種易揚(yáng)塵、易沖料跑料的“自由流動”性物料。從而給流量計(jì)量和控制帶來很大難度。但是，隨著社會對環(huán)境質(zhì)量要求的提高，收塵量的增加，窯灰的處理和利用就更為重要和迫切。我們采用以FDG(Ⅲ)型粉料定量給料秤為核心設(shè)備的窯灰給料計(jì)量系統(tǒng)，在安徽省淮北某水泥廠應(yīng)用，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)，取得較滿意的效果。

1　定量給料秤設(shè)備的選用和注意的問題
窯灰給料計(jì)量系統(tǒng)主要包括儲料中間倉(也是粉料定量給料秤的“在線”物料標(biāo)定校正稱重倉)、密封螺旋閘門、新型葉輪稱重給料機(jī)、粉料定量給料秤、微機(jī)控制系統(tǒng)和提升輸送設(shè)備。系統(tǒng)設(shè)備方案和配套的原則，就是在絕對保證水泥產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，均勻、穩(wěn)定、可靠地向出磨水泥系統(tǒng)定量加入窯灰，從而達(dá)到環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐證明，正確的選擇設(shè)備方案和合理的配套設(shè)計(jì)，是達(dá)到上述目標(biāo)的關(guān)鍵。
1.1　給料計(jì)量設(shè)備的選擇

給料計(jì)量設(shè)備是系統(tǒng)的核心設(shè)備，必須能適應(yīng)和穩(wěn)定控制自流性極好的松散窯灰的連續(xù)、均勻、準(zhǔn)確定量給料稱重計(jì)量和控制。確保稱重給料機(jī)系統(tǒng)不堵料、不跑料、不揚(yáng)塵。且具有較高的瞬時(shí)(短期)稱重控制精度、很寬的流量調(diào)節(jié)范圍、能自動按比例跟蹤調(diào)節(jié)物料流量和適應(yīng)高粉塵濃度的惡劣工作環(huán)境。

許多水泥廠往往設(shè)有兩臺或多臺水泥磨。這些水泥磨有時(shí)同時(shí)運(yùn)行，有時(shí)是單臺運(yùn)行。因此，水泥瞬時(shí)總流量變化很大。所以，窯灰的瞬時(shí)摻入量也隨之變化很大。因而，粉體定量給料秤的給料量必須具有很寬的調(diào)節(jié)范圍。一般給料計(jì)量裝置的給料量調(diào)節(jié)范圍為5∶1，往往難以滿足使用要求。新一代的FDG(Ⅲ)型粉料定量給料秤采用變頻調(diào)速方式，不但能適應(yīng)高粉塵的惡劣工作環(huán)境，給料量可在10∶1或更大一些的范圍調(diào)節(jié)。其計(jì)量精度可達(dá)0.5%，給料控制精度優(yōu)于1%。所以，能滿足窯灰給料計(jì)量的使用要求。
據(jù)悉，某些水泥廠曾采用固體物料流量計(jì)或電子螺旋秤或核子秤等做窯灰給料計(jì)量裝置，結(jié)果均不夠理想。主要原因是，這幾種給料計(jì)量裝置瞬時(shí)控制精度較低，線性精度較差，而且隨著物料的粒度、濕度、粘附性、流動狀態(tài)和流量等因素變化很不穩(wěn)定。比如，國外在固體流量計(jì)的使用說明書中明確注明：在物料性質(zhì)穩(wěn)定的狀態(tài)下計(jì)量精度為2%，而實(shí)際物料性質(zhì)不可能很穩(wěn)定的。關(guān)于螺旋秤筆者曾有專門論述〔2〕，它不但控制精度低，無法滿足高準(zhǔn)確度的使用要求，更重要的是其進(jìn)、出料口距離短，一般螺旋間隙較大，對于窯灰這類自由流動物料，極易產(chǎn)生竄料、沖料，造成無法控制的跑料現(xiàn)象。核子秤應(yīng)用在粉狀物料的計(jì)量控制方面，一般均采用螺旋定量給料機(jī)做物料輸送設(shè)備。因此，同樣存在易于竄料、沖料和物料量流速不能準(zhǔn)確測量問題。另外，物料對γ射線的吸收量是一個(gè)指數(shù)方程關(guān)系，即測量結(jié)果有很大的非線性。要在很寬的流量范圍保證線性測量結(jié)果，是一件比較復(fù)雜和麻煩的工作，往往難以做到。再有，核子秤對料流輪廓和流量變化非常敏感，一般物料負(fù)荷流動在30%以內(nèi)，才能保證足夠的測量精度。這在窯灰給料計(jì)量環(huán)節(jié)也是難以滿足的條件。無論是理論分析還是生產(chǎn)實(shí)踐都表明固體流量計(jì)、螺旋秤和核子秤，一般不適應(yīng)做為窯灰一類物料的給料計(jì)量裝置。

1.2　預(yù)給料裝置的選擇
預(yù)給料裝置是系統(tǒng)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，要求其連續(xù)、均勻、穩(wěn)定給料，并避免卡料、堵料和沖料、跑料現(xiàn)象。對于窯灰這類“自由流動”物料，防止產(chǎn)生沖料、跑料和揚(yáng)塵更為重要。
現(xiàn)代松散粉狀物料的預(yù)給料裝置，多采用空氣斜槽+電動流量閥或回轉(zhuǎn)葉輪定量給料機(jī)(垂直或水平方式)，也可以采用螺旋給料機(jī)、拉鏈定量給料機(jī)等。但后兩種設(shè)備長度尺寸較大，設(shè)備布置麻煩，一般很少采用。又由于窯灰的給料計(jì)量一般屬于小流量計(jì)量控制，也不適宜采用第一種方案。所以，多采用葉輪給料機(jī)。但必須注意：國產(chǎn)一般的葉輪給料機(jī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不盡合理，葉輪間隙過大，密封和控制性能不好，極易產(chǎn)生沖料、跑料，瞬時(shí)給料量難以穩(wěn)定。為此，筆者設(shè)計(jì)了無側(cè)向間隙、高精度配合密封專用葉輪定量給料機(jī)用于這套窯灰喂料系統(tǒng)中，經(jīng)生產(chǎn)使用證明，完全滿足使用要求。也可選用富勒(技術(shù))葉輪給料機(jī)。
另外，由于要求給料量在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，物料負(fù)荷(即旋轉(zhuǎn)阻力矩)又變化較大，不但應(yīng)采用變頻調(diào)速控制方式，而且最好采用變頻調(diào)速三相異步電動機(jī)。從而解決普通異步電動機(jī)在較寬的調(diào)節(jié)范圍工作狀態(tài)下，效率顯著降低，溫升明顯增高(約增高10%～20%)和沖擊電壓加大等問題。尤其在低速、滿載和超載運(yùn)行時(shí)更為嚴(yán)重，從而降低了電動機(jī)的使用壽命和危及運(yùn)行安全。
再有，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，葉輪給料機(jī)的轉(zhuǎn)速與皮帶速度被同步控制調(diào)節(jié)。所以，葉輪定量給料機(jī)的瞬時(shí)給料量與皮帶上的瞬時(shí)物料負(fù)荷必須合理準(zhǔn)確的匹配，特別是當(dāng)給料秤和葉輪給料機(jī)采用一臺變頻調(diào)速器控制時(shí)更為關(guān)鍵。這是確保粉料給料秤料流運(yùn)行穩(wěn)定和達(dá)到較高的控制精度的關(guān)鍵因素之一。

1.3　給料秤中間儲料倉的設(shè)計(jì)
中間倉的容量設(shè)計(jì)不宜過大，一般為給料秤小時(shí)給料量最大值的3～8倍即可。料倉錐體與水平方向的夾角應(yīng)為60°～70°左右。從而使倉內(nèi)物料儲存時(shí)間不過長，處于“活化”狀態(tài)，并避免倉壁結(jié)料、倉內(nèi)物料搭橋起拱，最好在倉內(nèi)設(shè)置吹氣管物料松動裝置。從而確保物料以“整體流”方式，連續(xù)、均勻、穩(wěn)定下料。如果物料中含有雜物，應(yīng)在物料進(jìn)倉前增加篩分環(huán)節(jié)，以清除雜物，防止葉輪給料機(jī)被卡死，燒毀電動機(jī)和變頻調(diào)速器等設(shè)備。
另外，把中間儲料倉設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)稱重倉十分必要，即在料倉的承重支承點(diǎn)設(shè)置稱重傳感器，通過粉料給料秤的微機(jī)控制系統(tǒng)，檢測、處理、顯示和控制倉空倉滿料位情況和任何時(shí)刻倉內(nèi)物料的準(zhǔn)確重量。這種稱重方式的料位顯示和控制，遠(yuǎn)比重錘式、振動式、電容式和γ射線等料位計(jì)更準(zhǔn)確、更可靠。同時(shí)，成為粉體秤的“在線”標(biāo)定校正標(biāo)準(zhǔn)稱重給料倉式秤。使定量給料秤的實(shí)際物料標(biāo)定校正工作省時(shí)省力、準(zhǔn)確可靠、簡單易行。從而確保粉料給料秤長期在高精度狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行。值得注意：任何連續(xù)動態(tài)給料秤，其干擾因素均較多，對于要求計(jì)量精度和穩(wěn)定性較高的給料計(jì)量設(shè)備，設(shè)置在線標(biāo)定校正倉式秤是絕對必要的，而國內(nèi)的許多連續(xù)動態(tài)給料秤系統(tǒng)卻忽略了這一點(diǎn)。
再有，目前國產(chǎn)一般的螺旋閘門多采用膠板和毛氈密封，閘板的平直度較差，結(jié)構(gòu)簡單，部分結(jié)構(gòu)不盡合理。對于窯灰這類物料，難以控制漏料跑灰問題。為此，本系統(tǒng)的螺旋閘門采用填料密封結(jié)構(gòu)和高平直度閘門，確保開關(guān)靈活并不會漏料跑灰，完全滿足了使用要求。

1.4　混合料輸送設(shè)備選擇
窯灰與水泥的均化混合十分重要，是保證水泥產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。所以，對混合料輸送設(shè)備，除一般的要求外，尚應(yīng)考慮混合料在輸送過程具有一定的均化作用。實(shí)踐表明，一定距離的螺旋輸送機(jī)和氣力輸送，有助于物料均化混合，如果設(shè)有水泥均化設(shè)施更為理想。

2　FDG(Ⅲ)型粉料定量給料秤
FDG(Ⅲ)粉體給料秤即是用于粉狀物料的調(diào)速定量給料秤。系統(tǒng)由密封進(jìn)料溜槽、秤體、高精度稱重傳感器、測速傳感器、給料機(jī)控制器和供配電系統(tǒng)組成。

2.1　密封進(jìn)料溜槽
密封進(jìn)料溜槽能確保皮帶上的物料均勻穩(wěn)定、不揚(yáng)塵。當(dāng)物料中含氣體較多時(shí)，上部排氣口可與收塵系統(tǒng)連接，確保皮帶上不揚(yáng)塵。但在一般情況下，不需連接收塵系統(tǒng)，把排氣口蓋緊即可。另外，有的定量給料秤進(jìn)料溜槽側(cè)壁上部設(shè)置薄膜料位計(jì)，以便在物料量超過極限值時(shí)，發(fā)出信號并切斷預(yù)給料機(jī)電源，以避免沖料、跑料。但從實(shí)踐情況來看，只要預(yù)給料機(jī)能穩(wěn)定控制住給料，也不必設(shè)置薄膜料位計(jì)，而且這種薄膜料位計(jì)長期工作后，往往不夠可靠。

2.2　秤體
秤體是系統(tǒng)的重要部分，應(yīng)用中應(yīng)注意以下問題：
1)盡管FDG(Ⅲ)型粉料秤體設(shè)有箱形結(jié)構(gòu)擋料板，皮帶跑料漏料現(xiàn)象仍可能存在。所以，一般應(yīng)采用裙邊皮帶。如果采用普通平皮帶，應(yīng)再加一道擋料板。
2)物料出皮帶到下一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，一般都有300mm以上的落差，是產(chǎn)生揚(yáng)塵的主要部位。如果此處處于微負(fù)壓環(huán)境或物料落差在80mm以下，不需要采取什么措施。否則必須設(shè)置出料防塵罩，并與收塵管路或拔氣管相連接。如果處于正壓環(huán)境，應(yīng)考慮設(shè)置鎖風(fēng)裝置。
3)粉料秤拖動電動機(jī)的調(diào)速方式主要有三種，即：直流調(diào)速電動機(jī)、電磁調(diào)速異步電動機(jī)和變頻調(diào)速異步電動機(jī)。從窯灰給料計(jì)量要求的調(diào)速性能和調(diào)速范圍考慮，一般應(yīng)采用直流調(diào)速或變頻調(diào)速。而變頻調(diào)速系統(tǒng)更能適應(yīng)粉塵環(huán)境，而且系統(tǒng)較為簡單，穩(wěn)定可靠性更好。所以，該系統(tǒng)采用變頻調(diào)速方式，并配用軸裝直聯(lián)大速比SBD型減速機(jī)。經(jīng)過較長時(shí)間使用證明，其安裝、維護(hù)簡單方便，工作可靠，是比較理想的配置。

2.3　測速方式
定量給料秤的測速方式與普通塊粒狀物料調(diào)速定量給料秤相同，種類也較多。但目前應(yīng)用最普遍的是采用測電動機(jī)出軸轉(zhuǎn)速的方式。這種方式具有設(shè)備簡單，安裝、維護(hù)簡單方便，工作穩(wěn)定可靠，并具有較高的測速精度。其測速傳感器常用的有光電編碼傳感器、電感齒輪傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器和測速發(fā)電機(jī)傳感器等。前兩種測速精度高，穩(wěn)定可靠性也很好，信號可以直接和TTL、CMOS等電路接口，使用方便，不需維護(hù)。我們大多采用電感齒輪測速傳感器，配以高速計(jì)數(shù)器，測速范圍為1～20000r/min。既滿足了測速精度要求，且沒發(fā)生過任何故障。如果采用變頻調(diào)速異步電動機(jī)，亦可采用光電編碼測速傳感器。

2.4　稱重傳感器
粉體給料秤的稱重傳感器，一般采用圓柱殼體復(fù)合懸梁型和金屬波紋管密封雙連孔懸梁型稱重傳感器。后者完全密封，并抽真空沖氮處理，精度高、穩(wěn)定可靠性好，屬高檔傳感器，但價(jià)格比前者高，建議盡量采用后一種。
另外，秤體距微機(jī)控制器如果在30m以內(nèi)，重量信號放大器放在控制室內(nèi)即可，不需采取特別措施。但如果秤體距微機(jī)控制器在30m以內(nèi)，特別是超過50m以上時(shí)，最好把重量信號放大器放置機(jī)旁，或者采取信號補(bǔ)償措施，以避免信號過分衰減。

2.5　給料機(jī)控制器
給料機(jī)控制器是控制系統(tǒng)的“心臟”，對于確保系統(tǒng)功能完善和運(yùn)行穩(wěn)定可靠性至關(guān)重要。該系統(tǒng)采用“研華”工業(yè)PC機(jī)、12位A/D板、高速計(jì)數(shù)卡和西門子MMJ型變頻調(diào)速器，配置獨(dú)立電源。設(shè)計(jì)有運(yùn)行狀態(tài)、標(biāo)定調(diào)整狀態(tài)等多畫面動態(tài)圖形顯示。運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作調(diào)整簡明方便，較長時(shí)間運(yùn)行證明，完全滿足生產(chǎn)使用要求。但是，如果系統(tǒng)較簡單，也可采用STD總線工控機(jī)，從而降低設(shè)備成本。

3　結(jié)束語
1)確保系統(tǒng)的物料暢通、不漏料、不跑料、不揚(yáng)塵、不起拱堵料，料流均勻穩(wěn)定，是粉料給料計(jì)量過程的難題。特別象窯灰、粉煤灰一類自流性很好、容重較小的干粉物料，更是如此。為此，不但要正確選擇好給料計(jì)量裝置，也要合理地選擇配置系統(tǒng)中配套設(shè)備。并且確保安裝、調(diào)整精細(xì)、準(zhǔn)確無誤。
2)葉輪定量給料機(jī)最常發(fā)生的故障是阻力矩過大或卡死。為此，在較長時(shí)間停機(jī)前，必須走空物料，以防機(jī)內(nèi)物料板結(jié)和粘接，造成葉輪卡死，無法啟動。另外，物料內(nèi)含有雜物也是造成葉輪卡死，發(fā)生事故的常見原因。因此，必須保證進(jìn)葉輪給料機(jī)的物料清潔。
3)影響連續(xù)給料計(jì)量動態(tài)秤的因素較多。對于要求計(jì)量精度較高的重要場合，經(jīng)常標(biāo)定校驗(yàn)是絕對必要的。對于窯灰的給料計(jì)量系統(tǒng)，一般應(yīng)每月標(biāo)定一次，最少應(yīng)每季度標(biāo)定一次。
4)在水泥廠的粉狀物料中，窯灰的計(jì)量控制難度較大。所以，本文介紹的系統(tǒng)也適用于粉煤灰和入窯生料等粉狀物料的給料計(jì)量。

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