转子秤在煤粉计量中的应用

　　回转窑和分解炉的喂煤对于水泥厂的烧成系统至关重要。喂煤量不稳定，可造成预热器结皮、堵塞，甚至造成停窑事故，直接影响窑的运转率和台时产量，进而影响工厂的经济效益。
　　煤粉流动性好，尤其在充气的情况下，具有流态化性能，但若水分含量高，或积压存放时间较长，又可能出现粘结，因而煤粉不仅会涌料而且会棚仓，十分难于控制。另外，煤粉容重小，在相同体积下重量轻，因而在小流量的情况下，可检测到的重量信号往往较小，给准确计量带来困难。
　　鉴于以上特性，一个好的煤粉计量控制系统必须具备以下功能：
　　1．喂煤均匀，密封性好，可靠，既能防止冲煤，又能防止煤粉棚仓，受控性能好。
　　2．计量装置灵敏度要高，抗干扰性能强，既能检测小流量时信号的变化，又能不易受外界干扰的影响，使短期精度和长期精度都较高，长期稳定性要好。
　　3．计量控制范围要宽，既能满足开窑时用煤量较少的要求，又能满足正常时和大煤量时的需要，可方便地大范围改变喂煤量，而不降低计量精度。
　　4．自动化程度要高，功能强，适应现代化大中型水泥厂的自动控制要求。
　　针对煤粉的特性和喂煤的要求，合肥院金山科技实业公司在消化吸收国外同类产品先进技术的基础上，结合自己在煤粉流量控制应用方面的多年实践经验，研制开发了新一代稳定可靠的“SPF转子秤煤粉计量控制系统”。该系统2002年12月通过安徽省科技厅主持的专家技术鉴定，鉴定结论为：转子秤煤粉计量控制系统采用多层多分格式结构，密封性能好，可有效地防止煤粉冲料、喂煤稳定。设计的刀口支撑结构，具有灵敏度高，适应高粉尘环境的特点。系统软件采用双回路前馈调节、有效地抑制了系统的扰动，增强了系统的鲁棒性。结构合理、技术先进、系统运行稳定、操作简便，对计量倾泻性细粉物料有良好的适应性。经国内外多家水泥厂实际使用证明，转子秤的计量精度为±0．5％，系统控制精度优于±1．0％，能长期稳定地运行。经安徽省科技情报研究所国际联机检索和专家讨论认为，系统的主要技术指标达到国内领先水平，并与国际同类系统的先进水平相当。转子秤煤粉计量控制系统的研制成功，为我国建材、冶金、电力系统提供了一种性能价格比高的粉体物料定量喂料和计量装置，具有明显的经济效益，可作为定型产品推广应用。
　　到目前为止，SPF转子秤煤粉计量控制系统已在黑龙江、辽宁、甘肃、宁夏、内蒙、山西、北京、天津、陕西、河南、山东、安徽、江苏、浙江、福建、广东、云南、贵州、泰国、越南、缅甸等国内外几十家水泥厂得到应用。由于应用效果好，其中浙江虎山集团江山水泥厂，陕西歧星水泥厂先后各采用6套，兰州窑街水泥厂先后共采用4套，取得了较好的应用效果。现将该系统的性能、原理及应用效果介绍如下：
SPF煤粉计量控制系统
1 SPF系统组成
　　SPF煤粉计量控制系统由煤粉称重仓、仓重传感器、螺旋闸门、FR粉体喂料机、金属补偿器、RWF转子称重喂料机、均压仓、螺旋输送泵和SPF—PLC控制系统组成，如图。
1．2 SPF系统工作原理
　　称重仓中的煤粉由FR喂料机均匀稳定地喂入RWF转子称重喂料机。进入RWF转子称重喂料机的煤粉由转子从进料口带至出料口并喂入螺旋输送泵。特殊设计的机构使得荷重传感器能准确的测出RWF圆盘体中煤粉的重量，并输出重量信号，该信号与转子的转速信号经控制系统处理运算得到煤粉的实际流量，通过调节转子的转速，实现煤粉的定量给料。FR喂料机的转速跟踪RWF转子的转速同步调节，保证系统稳定、准确运行。
上述过程中信号测量、运算处理、控制调节等，均由SPF—PLC控制系统完成。
1．3 SPF系统主要功能
　　a．实现对煤粉连续输送与均匀稳定的喂料。
　　b．实现对煤粉流量的计量——准确测出瞬时流量、累计流量。
　　c．实现对煤粉的流量控制一—定量给料。
1．4 SPF系统主要技术指标
　　a。转子秤计量精度：±0．5％
　　b．系统控制精度：±1．0％
　　c．喂料能力：1—30m3／h，5—70m3／h
1．5 SPF系统的特点
　　a．系统设预给料和计量装置，流程密闭，并考虑了气流的排出通道。预给料机采用回转型、多分格、带搅拌、多层式结构，可有效地消除仓压的影响，防止冲料；搅拌装置可防止物料架桥、堵塞，使物料始终处于松散状态，保持一定密度；多分格结构保证喂料均匀，受控性好。喂料量的大小，可通过主变频调速改变电机转速来实现，并与转子秤同步调节。
　　b．煤粉转子秤采用刀口支承、轮辐式转子，灵敏度高，物料自由下落工作方式，变频调速，脉冲测速，密封性能好，喂料均匀，不冲料，计量精度为±0．5％。
　　c．转子秤是直接测量转子内物料的质量，它实际上是一个称重喂料装置，而不像粉体物料流量计间接地测量其所产生的反作用力。因而在转子旋转过程中即可测出物料的波动或填充率的变化，并能在喂入工艺线之前加以校正，所以短期精度和长期精度都较高。
　　d．出料口采用柔性连接并与转子秤的转动轴在同以轴线上，因而进出料和正压气流所产生的力都垂直的导向转轴，不会对转动轴产生转矩，保持力的测量不受影响，所以抗干扰能力强，受外界因素影响小，有利于提高计量精度。
　　e．流量可以通过调速在1：10的范围内变化，流量调节范围宽。在流量变化的情况下称重传感器输出的信号是稳定的，有利于提高计量精度，因而在小流量的情况下仍能达到较高的计量精度。
　　f．系统的安装形式可选用直接在料仓底悬挂安装，也可采用地脚安装，方便灵活。
　　g．该系统不仅适于计量煤粉，也适于计量粉煤灰等其它粉状物料。
　　h．PLC控制，可实现自动计量，定量喂料，自动去皮重，自动校正，故障报警，瞬时流量和累计流量显示并具有完善的信号传输与通讯功能。
2 SPF—PLC控制系统
　　采用现代测量技术、控制技术与微处理器技术相结合的新一代高可靠的PLC测控系统，在用于SPF粉体定量喂料控制系统时，它负责完成了对整个系统的信号采集、状态判断、误差校正、运算处理、数据显示、系统调节、系统通讯、调试标定等各种任务，实现整个系统的连续计量和定量给料。它可以作为高度自动化集成系统下的无人现场操作站，成为未来自动化的重要组成部分。
2．1 系统组成
　　SPF—PLC控制系统由系统主机，SPF信号处理单元，速度调节单元，系统执行单元及系统应用软件等部分组成。其主要部分被集成在控制盘(柜)内。
2．2 系统功能
　　a．系统设定与修改
　　可在线设定给定流量、产量。亦可在线修改皮重、量程、补偿系数、调节参数、报警限值及系统的机械参数等。
　　b。动态显示窗口
　　可切换显示瞬时流量、给定流量、累计量、荷重、转速、皮重、瞬时AD转换值、瞬时DA转换值及报警状态等几乎所有的过程参数。还可以通过菜单动态显示瞬时流量、荷重、转速的趋势图及历史趋势图
　　c．在线标定及自动校正
　　系统本身有称重仓可进行在线标定。对于长期运行后系统中的一些参数的变化，系统可自动进行校正。
d．通讯接口
　　SIMATICS7具有很强的通讯功能。它不仅具有PPI方式、MPI方式和自由通讯口方式，而且通过PROFIBUS—DP扩展模块的方法支持DP网络协议。
2．3 系统特点
　　a．人机界面可操作性强
　　由于系统运行于工业现场，粉尘大，我们采用西门子公司触摸屏面板TP27作为人机界面；
　　TP27采用中文环境，显示参数多、操作直观简便，“一触即发”。
　　b．系统可靠性高
　　转子秤煤粉计量控制系统是工艺流程中关键设备，为保证系统的可靠性，我们选用德国西门子公司SIMATICS7作为系统主机，从而简化了系统的硬件结构，该机功能强大，可靠性高，能够在恶劣环境下稳定运行。
　　c．抗干扰能力强
　　传感器信号、控制信号等采用电流传输方式。
3应用效果
3．1 经实际应用和标定，转子秤计量精度可达±0．5％。
3．2 经实际应用表明维修费用少，现场除更换部分密封件外，主要零部件两年内未见更换。
3．3 性能价格比高，可节约工厂投资，与国外指标相同的同类系统比，其设备价格每套约低50万元左右。
3．4 喂煤稳定，计量准确，对稳定窑的热工制度，降低煤耗，提高工厂的经济效益具有重要作用。