立窯料煤水自動跟蹤系統(tǒng)
立窯煅燒是一個復雜的過程,料、煤和水的配比及生料成球的質(zhì)量對熟料煅燒有很大的影響。本文介紹肥城水泥廠的核子秤—微機組成的料煤和水自動跟蹤控制系統(tǒng)具有計量精度高、運行穩(wěn)定可靠、自動化程度高等特點。
1 系統(tǒng)構(gòu)造及工作原理
1.1 系統(tǒng)構(gòu)造
肥城水泥廠研制應用的料、煤和水自動跟蹤系統(tǒng)如圖所示。該系統(tǒng)用一臺B500調(diào)速皮帶核子秤計量和控制二次配煤;用一臺Φ300×3000單管調(diào)速螺旋核子秤計量和控制生料;用Φ300×2800單管調(diào)速螺旋核子秤計量和控制混合料;選用40SG9—35型管道揚水泵,用電遠傳轉(zhuǎn)子流量計來計量水;DKZ—310型電動執(zhí)行器為調(diào)節(jié)加水量的執(zhí)行機構(gòu);調(diào)速電機控制器為該廠自制的TK—5型,微機選用STD工業(yè)控制機,中央處理單元為8088,打印機選用M1724。
圖1 立窯料、煤和水自動跟蹤系統(tǒng)示意圖
1、4、10.Φ300×2800調(diào)速單管輸送機;2.生料穩(wěn)料倉;3.放射源(鈷60);5、8、11.放射源(銫137);6、12.ZT450×3000雙軸攪拌機;7.B500×1.9調(diào)速皮帶秤;9.提升機;13.成球盤;14.微機;15.40SG9—35管道泵;16.電遠傳轉(zhuǎn)子流量;17.DKZ—310電動執(zhí)行器;18.噴頭;19.γ射線料位控制儀;20.生料鋼倉;21.煤鋼倉;22.混合料鋼倉
1.2 工作原理
按照立窯的臺時產(chǎn)量,人機對話輸給計算機給定產(chǎn)量及各種物料的比例為工藝參數(shù),按照各秤所校U0(核子秤空載輸出電壓)、速度標定、實物標定的所有參數(shù)輸給計算機為控制參數(shù),并輸給計算機PID控制參數(shù)。只有工藝參數(shù)是微機操作人員平時修改的參數(shù)。
控制方法是二次配煤自動跟蹤生料量。當生料量上升時,調(diào)速皮帶秤就會自動調(diào)節(jié)速度,增加給料量;當生料量下降時,皮帶就會減速,以變速的方法實現(xiàn)自動跟蹤。
預加水的自動控制通過電動調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)。當混合料通過核子秤反映出上升時,電動調(diào)節(jié)閥就按照給定的比例自動向上調(diào)節(jié)閥位,增加給水量;混合料量下降時,電動調(diào)節(jié)閥就會自動向下調(diào)節(jié)閥位,減少給水量,實現(xiàn)料、水的自動跟蹤。
控制原理如下:設(shè)備正常運行時,微機每秒鐘采集一次生料、煤、混合料及轉(zhuǎn)子流量計的信號,該信號通過A/D轉(zhuǎn)換送入微機,微機通過運算,與給定值比較,判斷后輸出控制信號。二次配煤的信號1s控制一次,預加水的控制為10s控制一次,調(diào)速電機和電動調(diào)節(jié)閥等執(zhí)行機構(gòu)按照微機輸出的控制信號自動地進行跟蹤調(diào)節(jié)。
2 關(guān)鍵問題的解決
2.1 生料倉物料穩(wěn)定問題
實踐證明,無論手動還是自動控制,料倉物料穩(wěn)定與否是解決自動跟蹤配料的關(guān)鍵。肥城水泥廠原來使用的電容式料位計屬于接觸式傳感器控制,調(diào)整麻煩,可靠性差,經(jīng)常失控,往往造成溢料現(xiàn)象。為此改用WJ—Bγ射線料位計,解決了這個問題,為下一步料煤自動跟蹤打下了良好基礎(chǔ)。
2.2 單管螺旋輸送機跑料問題
為適應新系統(tǒng),單管螺旋輸送機的動力設(shè)備配用了交流調(diào)速電機,通過速度調(diào)節(jié),使螺旋輸送機內(nèi)的物料保持相對穩(wěn)定,解決了單管螺旋輸送機停機后自動跑料的問題。
2.3 混合料的穩(wěn)定問題
為了穩(wěn)定混合料,該系統(tǒng)在混合料提升機和單管螺旋輸送機之間設(shè)一穩(wěn)料倉?；旌狭咸嵘龣C傳送的物料先進入穩(wěn)料倉,穩(wěn)料倉下面安裝螺旋閘板,閘板下面安裝交流調(diào)速單管螺旋輸送機,并在該單管輸送機上安裝一臺核子秤,保證了單管輸送機輸送物料的穩(wěn)定,使料、水實現(xiàn)了理想的跟蹤。
2.4 預加水壓力的確定
生產(chǎn)實踐證明,預加水的壓力對料球質(zhì)量有很大的影響,特別是對料球的直徑有直接的影響。壓力過小,則成球直徑太大,壓力過大,則成球直徑太小。肥城水泥廠經(jīng)過多次試驗,認為噴頭壓力以0.06MPa為好,這樣可保證料球直徑在10～12mm之間。
2.5 計量設(shè)備的精度和可靠性
核子秤的速度信號是影響計量精度的關(guān)鍵,為了使調(diào)速單管螺旋輸送機和調(diào)速皮帶的速度信號同步,盡量減少速度誤差,該系統(tǒng)均采集了交流發(fā)電機本身的測速發(fā)電機信號,在傳動方式上,除采用聯(lián)軸器傳動外,還采用鏈條傳動。通過這些方法,使速度信號與實際轉(zhuǎn)速同步,保證和提高了核子秤的計量精度。
3 應用效果
該系統(tǒng)投入運行以后,由于核子秤計量精度高,整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,因此二次配煤均勻、配水比例穩(wěn)定,料球粒度均勻(始終保持在10～12mm之間),改善了立窯通風,減少了偏火和返火的次數(shù),提高了立窯臺時產(chǎn)量。據(jù)計算,該廠三臺Φ2.9×10m塔式機立窯每年可提高熟料產(chǎn)量3.58萬t。同時,由于二次配煤控制方法的改變,煤、料實現(xiàn)了自動跟蹤與控制,杜絕了無生料時送煤皮帶照樣運轉(zhuǎn)下料的現(xiàn)象,節(jié)約了用煤,噸熟料標準煤耗由原來的126kg下降到121kg,全年可節(jié)煤900t。由于立窯操作順利,產(chǎn)量提高,電耗相應降低,每年可節(jié)電16.2萬kWh。以上三項每年可增加經(jīng)濟效益104萬元。
立窯料、煤和水實現(xiàn)自動跟蹤控制以后,由于立窯的煅燒熱工制度得到了改善,在提高立窯產(chǎn)量的同時,熟料的質(zhì)量也有所提高。熟料中fCaO含量由原來的2.97%下降到2.70%,熟料平均標號由60MPa提高為61.6MPa。另外,該系統(tǒng)使用以后,基本實現(xiàn)了暗火操作,降低了窯房的粉塵濃度,改善了工人勞動環(huán)境,減輕了勞動強度,實現(xiàn)了文明生產(chǎn)。
1 系統(tǒng)構(gòu)造及工作原理
1.1 系統(tǒng)構(gòu)造
肥城水泥廠研制應用的料、煤和水自動跟蹤系統(tǒng)如圖所示。該系統(tǒng)用一臺B500調(diào)速皮帶核子秤計量和控制二次配煤;用一臺Φ300×3000單管調(diào)速螺旋核子秤計量和控制生料;用Φ300×2800單管調(diào)速螺旋核子秤計量和控制混合料;選用40SG9—35型管道揚水泵,用電遠傳轉(zhuǎn)子流量計來計量水;DKZ—310型電動執(zhí)行器為調(diào)節(jié)加水量的執(zhí)行機構(gòu);調(diào)速電機控制器為該廠自制的TK—5型,微機選用STD工業(yè)控制機,中央處理單元為8088,打印機選用M1724。
圖1 立窯料、煤和水自動跟蹤系統(tǒng)示意圖
1、4、10.Φ300×2800調(diào)速單管輸送機;2.生料穩(wěn)料倉;3.放射源(鈷60);5、8、11.放射源(銫137);6、12.ZT450×3000雙軸攪拌機;7.B500×1.9調(diào)速皮帶秤;9.提升機;13.成球盤;14.微機;15.40SG9—35管道泵;16.電遠傳轉(zhuǎn)子流量;17.DKZ—310電動執(zhí)行器;18.噴頭;19.γ射線料位控制儀;20.生料鋼倉;21.煤鋼倉;22.混合料鋼倉
1.2 工作原理
按照立窯的臺時產(chǎn)量,人機對話輸給計算機給定產(chǎn)量及各種物料的比例為工藝參數(shù),按照各秤所校U0(核子秤空載輸出電壓)、速度標定、實物標定的所有參數(shù)輸給計算機為控制參數(shù),并輸給計算機PID控制參數(shù)。只有工藝參數(shù)是微機操作人員平時修改的參數(shù)。
控制方法是二次配煤自動跟蹤生料量。當生料量上升時,調(diào)速皮帶秤就會自動調(diào)節(jié)速度,增加給料量;當生料量下降時,皮帶就會減速,以變速的方法實現(xiàn)自動跟蹤。
預加水的自動控制通過電動調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)。當混合料通過核子秤反映出上升時,電動調(diào)節(jié)閥就按照給定的比例自動向上調(diào)節(jié)閥位,增加給水量;混合料量下降時,電動調(diào)節(jié)閥就會自動向下調(diào)節(jié)閥位,減少給水量,實現(xiàn)料、水的自動跟蹤。
控制原理如下:設(shè)備正常運行時,微機每秒鐘采集一次生料、煤、混合料及轉(zhuǎn)子流量計的信號,該信號通過A/D轉(zhuǎn)換送入微機,微機通過運算,與給定值比較,判斷后輸出控制信號。二次配煤的信號1s控制一次,預加水的控制為10s控制一次,調(diào)速電機和電動調(diào)節(jié)閥等執(zhí)行機構(gòu)按照微機輸出的控制信號自動地進行跟蹤調(diào)節(jié)。
2 關(guān)鍵問題的解決
2.1 生料倉物料穩(wěn)定問題
實踐證明,無論手動還是自動控制,料倉物料穩(wěn)定與否是解決自動跟蹤配料的關(guān)鍵。肥城水泥廠原來使用的電容式料位計屬于接觸式傳感器控制,調(diào)整麻煩,可靠性差,經(jīng)常失控,往往造成溢料現(xiàn)象。為此改用WJ—Bγ射線料位計,解決了這個問題,為下一步料煤自動跟蹤打下了良好基礎(chǔ)。
2.2 單管螺旋輸送機跑料問題
為適應新系統(tǒng),單管螺旋輸送機的動力設(shè)備配用了交流調(diào)速電機,通過速度調(diào)節(jié),使螺旋輸送機內(nèi)的物料保持相對穩(wěn)定,解決了單管螺旋輸送機停機后自動跑料的問題。
2.3 混合料的穩(wěn)定問題
為了穩(wěn)定混合料,該系統(tǒng)在混合料提升機和單管螺旋輸送機之間設(shè)一穩(wěn)料倉?；旌狭咸嵘龣C傳送的物料先進入穩(wěn)料倉,穩(wěn)料倉下面安裝螺旋閘板,閘板下面安裝交流調(diào)速單管螺旋輸送機,并在該單管輸送機上安裝一臺核子秤,保證了單管輸送機輸送物料的穩(wěn)定,使料、水實現(xiàn)了理想的跟蹤。
2.4 預加水壓力的確定
生產(chǎn)實踐證明,預加水的壓力對料球質(zhì)量有很大的影響,特別是對料球的直徑有直接的影響。壓力過小,則成球直徑太大,壓力過大,則成球直徑太小。肥城水泥廠經(jīng)過多次試驗,認為噴頭壓力以0.06MPa為好,這樣可保證料球直徑在10～12mm之間。
2.5 計量設(shè)備的精度和可靠性
核子秤的速度信號是影響計量精度的關(guān)鍵,為了使調(diào)速單管螺旋輸送機和調(diào)速皮帶的速度信號同步,盡量減少速度誤差,該系統(tǒng)均采集了交流發(fā)電機本身的測速發(fā)電機信號,在傳動方式上,除采用聯(lián)軸器傳動外,還采用鏈條傳動。通過這些方法,使速度信號與實際轉(zhuǎn)速同步,保證和提高了核子秤的計量精度。
3 應用效果
該系統(tǒng)投入運行以后,由于核子秤計量精度高,整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,因此二次配煤均勻、配水比例穩(wěn)定,料球粒度均勻(始終保持在10～12mm之間),改善了立窯通風,減少了偏火和返火的次數(shù),提高了立窯臺時產(chǎn)量。據(jù)計算,該廠三臺Φ2.9×10m塔式機立窯每年可提高熟料產(chǎn)量3.58萬t。同時,由于二次配煤控制方法的改變,煤、料實現(xiàn)了自動跟蹤與控制,杜絕了無生料時送煤皮帶照樣運轉(zhuǎn)下料的現(xiàn)象,節(jié)約了用煤,噸熟料標準煤耗由原來的126kg下降到121kg,全年可節(jié)煤900t。由于立窯操作順利,產(chǎn)量提高,電耗相應降低,每年可節(jié)電16.2萬kWh。以上三項每年可增加經(jīng)濟效益104萬元。
立窯料、煤和水實現(xiàn)自動跟蹤控制以后,由于立窯的煅燒熱工制度得到了改善,在提高立窯產(chǎn)量的同時,熟料的質(zhì)量也有所提高。熟料中fCaO含量由原來的2.97%下降到2.70%,熟料平均標號由60MPa提高為61.6MPa。另外,該系統(tǒng)使用以后,基本實現(xiàn)了暗火操作,降低了窯房的粉塵濃度,改善了工人勞動環(huán)境,減輕了勞動強度,實現(xiàn)了文明生產(chǎn)。
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