菲斯特秤控制裝置國產(chǎn)化研發(fā)

<1、引言
　　廣東省塔牌集團蕉嶺鑫達旋窯水泥有限公司日產(chǎn)5000噸新型干法旋窯水泥生產(chǎn)線，窯頭和分解爐燃煤計量使用德國菲斯特公司制造的DRW型轉子秤。DRW型轉子秤技術的先進程度在當今世界上處于領先地位，目前，廣泛的用于新型干法旋窯水泥生產(chǎn)行業(yè)。然而，其技術的保密、配件獨家銷售、價格昂貴、供貨周期長等等，給企業(yè)帶來了極大的制約作用。為此，鑫達公司和深圳市賽美特科技發(fā)展有限公司共同攻關，成功地對DRW型轉子秤控制系統(tǒng)進行了國產(chǎn)化研發(fā)，實現(xiàn)了對DRW型轉子秤的前饋控制，能確保恒定的喂煤計量精度<±0.5%。
2、轉子秤原理
　2.1 概述
　　DRW型轉子喂料秤適用于水泥廠旋窯煅燒煤粉計量的連續(xù)稱量。煤粉自煤粉倉的卸出、稱重和轉送到氣力輸送管路這一過程全都在一個結構簡單的封閉式喂料機內完成。
　2．2工作原理
　　轉子喂料秤采用的是重力檢測的水平轉子的工作原理（見圖1）。散狀物料由轉子（分格輪）直接從倉內卸出，帶入稱重區(qū)，計量后直接進入氣力輸送管路，然后由羅茨風機輸送到窯、分解爐中去燃燒。

圖1 轉子秤的結構
　　　　 注：1. 荷重傳感器 2. 接頭 3 .框架 4 .入料口 5. 轉子室 6 .物料出口 7. 壓縮空氣入口 8 .物料出口9.物料入口

　　稱量軸A—A跨越物料卸出點，氣力管道和轉子之間的活絡接頭，這意味著它可以使壓力波動造成的任何二次受力反應充分得到補償，并使物料的計量結果不受影響。無論什么時候通過轉子稱重區(qū)的物料重量都由稱重裝置B計量下來。物料重量及其所在的位置都儲存在喂科秤的電子系統(tǒng)內，也就是說，在物料卸出之前即已知道轉子各部位的荷重情況。為了使預先確定的設定值和儲存在存儲器內的物料量相適應，在卸料點處要求的轉子角速度已預先計算出來，并由轉子驅動裝置來完成。通過這種先期控制原理，轉子喂科秤可對任何波動給予校正并給出短期高精確度。
3、控制系統(tǒng)設計
　3．1 總體方案
　　系統(tǒng)采用西門子S7—200系列PLC為中心控制單元，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算、標定校驗和邏輯控制；采用交流變頻器調節(jié)電機轉速，具有本地和遠程（DCS）操作，實現(xiàn)對DRW轉子秤噴煤流量的實時控制。
　3．2系統(tǒng)結構

< 　3．3系統(tǒng)配置
　　本計算機控制系統(tǒng)由過程控制部分和監(jiān)控部分以及各種軟件包組成。
　3．3．1過程控制部分
　　過程控制部分主要用來完成對過程的控制功能，它是由電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、信號隔離器模塊以及必要的連接元件組成。過程控制部分主要完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、流量運算控制、設備狀態(tài)采集和處理、開關量的實時控制程序的控制功能。主要表現(xiàn)在：
　現(xiàn)場操作和DCS遠程操作
　向監(jiān)控部分和DCS提供數(shù)據(jù)
　倉、秤助流控制
　荷重測量
　轉速測量
　流量計算
　轉子秤校驗
　邏輯程序控制
　系統(tǒng)故障診斷
　3．3．2監(jiān)控部分
監(jiān)控部分是一個人機對話窗口，它由TD200文本顯示單元和必要的操作按鈕組成。主要表現(xiàn)在：
　顯示轉子秤流量的設定值
　顯示轉子秤流量的反饋值
　控制方式的選擇
　轉子秤起停和調速
　故障顯示和復位
　控制參數(shù)的修改
　轉子秤的校驗
　口令保護
　3．4控制范圍
本系統(tǒng)主要控制以下機械和電氣設備：
　DRW型轉子喂料秤
　倉上、秤上閘閥
　轉子秤清掃
　倉、下料管助流
　轉子秤排空
　3．5控制原理
　3．5．1轉子喂料秤流量控制
　　為了保證喂料秤流量反饋值與設定目標值一致，流量的精確計算和快速達到目標值是本系統(tǒng)正常工作的基礎。系統(tǒng)選用三相交流電機作為驅動部件，并配以光電編碼器組成一局部反饋系統(tǒng)，解決了開環(huán)控制的失步問題。經(jīng)計算產(chǎn)生的流量調節(jié)信號自PLC輸出，通過交流變頻器控制三相交流電機的轉速，實現(xiàn)喂料秤流量反饋值與設定目標值一致。
　3．5．2倉、下料管助流
　　為了確保物料倉和料管連續(xù)的下料，保證轉子喂料秤秤體有穩(wěn)定的料量，系統(tǒng)設計了定時的倉、下料管助流控制。當助流程序起動時，現(xiàn)場共有15個電磁閥逐一得電對倉、下料管進行助流。倉、下料管助流間隔時間和電磁閥助流時間均可根據(jù)實際工況而定。

　3．5．3轉子秤排空
　　為了保證轉子秤停機時，轉子內無物料，系統(tǒng)設計了轉子秤自動排空控制。當DCS發(fā)出排空指令時，倉上閘閥關閉，間隔一段時間后秤上閘閥關閉，用以確保物料倉無法下料和下料管物料下完，直至清空轉子秤轉子內的物料。
3．5．4轉子秤校驗
　　為了保證轉子秤計量的準確性，計量誤差在允許范圍內，系統(tǒng)設計了轉子秤校驗程序。
　　靜態(tài)校驗：零點和量程自動校驗。當轉子秤內無物料時，可起動自動零點校程序，系統(tǒng)會自動更改零點校驗值；當進行自動量程校 驗時，需將標準砝碼掛上，起動自動量程校驗程序，系統(tǒng)會自動更改量程校驗值。
　　動態(tài)校驗：做零點曲線和實物校驗。起動轉子秤及物料輸送設備，確認轉子秤內無物料時，可起動自動做零點曲線程序，系統(tǒng)會自動完成零點曲線的校驗；生產(chǎn)中根據(jù)物料倉實際下料量和轉子秤流量測量的累計值之差，修改實物校驗系數(shù)。
4、使用情況
　　2004年6月28日旋窯點火生產(chǎn)，研發(fā)后的菲斯特秤控制裝置正式投入運行，從中央控制室計算機屏幕上顯示的數(shù)據(jù)表明，此次菲斯特秤控制裝置國產(chǎn)化的改造已獲得成功。改造后的菲斯特秤控制裝置對數(shù)據(jù)的檢測、運算、調節(jié)以及計量精度均達到進口裝置的效果，可以和原裝進口的控制系統(tǒng)相媲美。
5、結束語

　　菲斯特秤控制裝置國產(chǎn)化的改造成功，消除了菲斯特公司對備品配件的制約，減少了企業(yè)昂貴的備件費用支出；同時，簡化了菲斯特秤控制裝置復雜的硬件配置，便于企業(yè)員工對技術的掌握，是一個極具有推廣價值的改造項目。