立窯料煤水自動跟蹤系統
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具有計量精度高、運行穩定可靠、自動化程度高等特點。
1 系統構造及工作原理
1.1 系統構造
肥城水泥廠研制應用的料、煤和水自動跟蹤系統如圖所示。該系統用一臺B500調速皮帶核子秤計量和控制二次配煤;用一臺Φ300×3000單管調速螺旋核子秤計量和控制生料;用Φ300×2800單管調速螺旋核子秤計量和控制混合料;選用40SG9—35型管道揚水泵,用電遠傳轉子流量計來計量水;DKZ—310型電動執行器為調節加水量的執行機構;調速電機控制器為該廠自制的TK—5型,微機選用STD工業控制機,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示意圖
1、4、10.Φ300×2800調速單管輸送機;2.生料穩料倉;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.電遠傳轉子流量;17.DKZ—310電動執行器;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
按照立窯的臺時產量,人機對話輸給計算機給定產量及各種物料的比例為工藝參數,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輸給計算機為控制參數,并輸給計算機PID控制參數。只有工藝參數是微機操作人員平時修改的參數。
控制方法是二次配煤自動跟蹤生料量。當生料量上升時,調速皮帶秤就會自動調節速度,增加給料量;當生料量下降時,皮帶就會減速,以變速的方法實現自動跟蹤。
預加水的自動控制通過電動調節閥來調節。當混合料通過核子秤反映出上升時,電動調節閥就按照給定的比例自動向上調節閥位,增加給水量;混合料量下降時,電動調節閥就會自動向下調節閥位,減少給水量,實現料、水的自動跟蹤。
控制原理如下:設備正常運行時,微機每秒鐘采集一次生料、煤、混合料及轉子流量計的信號,該信號通過A/D轉換送入微機,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,調速電機和電動調節閥等執行機構按照微機輸出的控制信號自動地進行跟蹤調節。
2 關鍵問題的解決
2.1 生料倉物料穩定問題
實踐證明,無論手動還是自動控制,料倉物料穩定與否是解決自動跟蹤配料的關鍵。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,調整麻煩,可靠性差,經常失控,往往造成溢料現象。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。
2.2 單管螺旋輸送機跑料問題
為適應新系統,單管螺旋輸送機的動力設備配用了交流調速電機,通過速度調節,使螺旋輸送機內的物料保持相對穩定,解決了單管螺旋輸送機停機后自動跑料的問題。
2.3 混合料的穩定問題
為了穩定混合料,該系統在混合料提升機和單管螺旋輸送機之間設一穩料倉。混合料提升機傳送的物料先進入穩料倉,穩料倉下面安裝螺旋閘板,閘板下面安裝交流調速單管螺旋輸送機,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定,使料、水實現了理想的跟蹤。
2.4 預加水壓力的確定
生產實踐證明,預加水的壓力對料球質量有很大的影響,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鍵,為了使調速單管螺旋輸送機和調速皮帶的速度信號同步,盡量減少速度誤差,該系統均采集了交流發電機本身的測速發電機信號,在傳動方式上,除采用聯軸器傳動外,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
該系統投入運行以后,由于核子秤計量精度高,整個系統穩定可靠,因此二次配煤均勻、配水比例穩定,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,提高了立窯臺時產量。據計算,該廠三臺Φ2.9×10m塔式機立窯每年可提高熟料產量3.58萬t。同時,由于二次配煤控制方法的改變,煤、料實現了自動跟蹤與控制,杜絕了無生料時送煤皮帶照樣運轉下料的現象,節約了用煤,噸熟料標準煤耗由原來的126kg下降到121kg,全年可節煤900t。由于立窯操作順利,產量提高,電耗相應降低,每年可節電16.2萬kWh。以上三項每年可增加經濟效益104萬元。
立窯料、煤和水實現自動跟蹤控制以后,由于立窯的煅燒熱工制度得到了改善,在提高立窯產量的同時,熟料的質量也有所提高。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,該系統使用以后,基本實現了暗火操作,降低了窯房的粉塵濃度,改善了工人勞動環境,減輕了勞動強度,實現了文明生產。
1 系統構造及工作原理
1.1 系統構造
肥城水泥廠研制應用的料、煤和水自動跟蹤系統如圖所示。該系統用一臺B500調速皮帶核子秤計量和控制二次配煤;用一臺Φ300×3000單管調速螺旋核子秤計量和控制生料;用Φ300×2800單管調速螺旋核子秤計量和控制混合料;選用40SG9—35型管道揚水泵,用電遠傳轉子流量計來計量水;DKZ—310型電動執行器為調節加水量的執行機構;調速電機控制器為該廠自制的TK—5型,微機選用STD工業控制機,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示意圖
1、4、10.Φ300×2800調速單管輸送機;2.生料穩料倉;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.電遠傳轉子流量;17.DKZ—310電動執行器;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
按照立窯的臺時產量,人機對話輸給計算機給定產量及各種物料的比例為工藝參數,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輸給計算機為控制參數,并輸給計算機PID控制參數。只有工藝參數是微機操作人員平時修改的參數。
控制方法是二次配煤自動跟蹤生料量。當生料量上升時,調速皮帶秤就會自動調節速度,增加給料量;當生料量下降時,皮帶就會減速,以變速的方法實現自動跟蹤。
預加水的自動控制通過電動調節閥來調節。當混合料通過核子秤反映出上升時,電動調節閥就按照給定的比例自動向上調節閥位,增加給水量;混合料量下降時,電動調節閥就會自動向下調節閥位,減少給水量,實現料、水的自動跟蹤。
控制原理如下:設備正常運行時,微機每秒鐘采集一次生料、煤、混合料及轉子流量計的信號,該信號通過A/D轉換送入微機,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,調速電機和電動調節閥等執行機構按照微機輸出的控制信號自動地進行跟蹤調節。
2 關鍵問題的解決
2.1 生料倉物料穩定問題
實踐證明,無論手動還是自動控制,料倉物料穩定與否是解決自動跟蹤配料的關鍵。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,調整麻煩,可靠性差,經常失控,往往造成溢料現象。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。
2.2 單管螺旋輸送機跑料問題
為適應新系統,單管螺旋輸送機的動力設備配用了交流調速電機,通過速度調節,使螺旋輸送機內的物料保持相對穩定,解決了單管螺旋輸送機停機后自動跑料的問題。
2.3 混合料的穩定問題
為了穩定混合料,該系統在混合料提升機和單管螺旋輸送機之間設一穩料倉。混合料提升機傳送的物料先進入穩料倉,穩料倉下面安裝螺旋閘板,閘板下面安裝交流調速單管螺旋輸送機,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定,使料、水實現了理想的跟蹤。
2.4 預加水壓力的確定
生產實踐證明,預加水的壓力對料球質量有很大的影響,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鍵,為了使調速單管螺旋輸送機和調速皮帶的速度信號同步,盡量減少速度誤差,該系統均采集了交流發電機本身的測速發電機信號,在傳動方式上,除采用聯軸器傳動外,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
該系統投入運行以后,由于核子秤計量精度高,整個系統穩定可靠,因此二次配煤均勻、配水比例穩定,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,提高了立窯臺時產量。據計算,該廠三臺Φ2.9×10m塔式機立窯每年可提高熟料產量3.58萬t。同時,由于二次配煤控制方法的改變,煤、料實現了自動跟蹤與控制,杜絕了無生料時送煤皮帶照樣運轉下料的現象,節約了用煤,噸熟料標準煤耗由原來的126kg下降到121kg,全年可節煤900t。由于立窯操作順利,產量提高,電耗相應降低,每年可節電16.2萬kWh。以上三項每年可增加經濟效益104萬元。
立窯料、煤和水實現自動跟蹤控制以后,由于立窯的煅燒熱工制度得到了改善,在提高立窯產量的同時,熟料的質量也有所提高。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,該系統使用以后,基本實現了暗火操作,降低了窯房的粉塵濃度,改善了工人勞動環境,減輕了勞動強度,實現了文明生產。
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