粉煤灰的計量與控制

粉煤灰是以燃煤為燃料發(fā)電的火力發(fā)電廠排出的一種工業(yè)廢渣，由于其自身具有一定的火山灰質(zhì)特性，因此粉煤灰已作為活性混合材料廣泛應用于水泥生產(chǎn)過程。由于粉煤灰是容重只有0.7t/m3、水分<1%的極細粉末，因而粉煤灰具有易流動的物理特性。在水泥生產(chǎn)過程中，對粉煤灰的計量與配比控制具有一定的難度。我廠在生料配料和水泥配料中均使用了粉煤灰，以下根據(jù)我廠的使用經(jīng)驗談一談水泥廠對粉煤灰的計量與配比控制。  

1　粉煤灰固體流量計計量與控制系統(tǒng)簡介 

　　我廠水泥工段有兩個粉煤灰?guī)?，最初設計使用兩臺固體沖擊流量計量機構，控制儀表共用一臺FC0431單板機控制裝置，如圖1所示。 
　　 




　　圖1　粉煤灰固體流量計計量與控制系統(tǒng) 

1.1　控制原理 
　　
根據(jù)生產(chǎn)需要選擇使用1號庫或2號庫，計量控制系統(tǒng)將對荷重傳感器的流量負荷信號和變頻調(diào)速器三相交流輸出進行切換。在控制儀表FC0431內(nèi)，對實際流量和來自上位機的設定值比較運算后產(chǎn)生偏差信號控制變頻調(diào)速器的輸出頻率，通過調(diào)節(jié)剛性葉輪給料機的轉(zhuǎn)速，使粉煤灰的實際流量跟蹤設定值。 

1.2　系統(tǒng)特點 
　　
1)該系統(tǒng)機械結(jié)構簡單實用，使用星形擺線減速電機，出軸端為鏈輪結(jié)構連接，機械故障少，便于維護。 
　　
2)電氣部分由兩套荷重傳感器共用一臺德國申克公司FC0431單板機控制儀表；兩臺剛性葉輪給料機驅(qū)動電機共用一臺變頻調(diào)速器，操作簡單，設備硬件少。固體沖擊流量計易于標定。 

1.3　系統(tǒng)缺點 
　　
1)兩套流量計計量裝置共用一臺控制儀表，荷重傳感器輸出的毫伏級荷重信號使用中間繼電器接點切換，信號損失較大且不穩(wěn)定，極易造成實際流量漂移，計量精度難以保證。 
　　
2)系統(tǒng)除塵器產(chǎn)生的負壓作用于固體流量計的沖板上對傳感器輸出的荷重信號產(chǎn)生干擾，造成粉煤灰流量信號產(chǎn)生計量誤差，且隨著生產(chǎn)工況的變化而變化，該控制系統(tǒng)很難消除這種干擾。 
　　
3)當粉煤灰?guī)靸?nèi)物料發(fā)生棚庫時，會造成粉煤灰不下料，需要對庫內(nèi)進行充氣。充氣量過小，效果不好；充氣量過大，又容易造成塌庫跑料，嚴重時跑料達幾十噸，很難處理。 

1.4　系統(tǒng)使用小結(jié) 
　　
綜上所述，我廠使用粉煤灰固體流量計計量控制裝置，在水泥生產(chǎn)過程中粉煤灰的摻加量難以控制，配比合格率較低。為保證水泥產(chǎn)品質(zhì)量，迫使我們降低粉煤灰的摻加量，無形中增加了水泥制造成本。同時該流量計抗干擾能力差，容易造成粉煤灰實際流量計量不準，需要技術人員經(jīng)常對固體沖擊流量計進行檢查和標定，增加了工作量。 

2　定量給料機的粉煤灰計量控制系統(tǒng) 

　　鑒于粉煤灰的特性和固體流量計計量裝置在粉煤灰使用控制中的不足，我們決定對該系統(tǒng)進行改造，在使用定量給料機計量和控制粉煤灰流量的基礎上增加了一套預給料裝置，取代原有系統(tǒng)。 
　　
該系統(tǒng)的最大特點是增加了一套帶物料緩沖料箱的預給料控制裝置，緩解了因粉煤灰?guī)焖隙斐傻呐芰蠜_擊。而且又因為使用了定量給料機計量和控制粉煤灰的喂料，配比穩(wěn)定，粉煤灰的摻加量控制適當。 
　　定量給料機粉煤灰計量控制系統(tǒng)包括帶緩沖料箱的預給料裝置和定量給料機，如圖2所示。 
　　 




　　圖2　定量給料機計量控制系統(tǒng)框圖 

2.1　粉煤灰預給料控制原理 
　　
預給料的核心部分是在定量給料機秤體給料端上懸架一個S型緩沖料箱，在料箱高度1/2處安裝一臺膜式料位開關，動作十分靈敏。最初的狀態(tài)是緩沖料箱內(nèi)無料，料位開關使用常閉觸點，接通剛性葉輪給料機驅(qū)動電機的接觸器線圈電源，驅(qū)動電機得電，使粉煤灰?guī)靸?nèi)的物料經(jīng)剛性葉輪給料機及下料溜子進入緩沖料箱內(nèi)。當緩沖料箱內(nèi)的粉煤灰達到設定的料位時引起膜式料位開關動作，其輸出接點信號由常閉變?yōu)槌ｉ_，使接觸器線圈失電，剛性葉輪給料機的驅(qū)動電機電源被切斷，停止粉煤灰的下料。隨著定量給料機的連續(xù)喂料，緩沖料箱內(nèi)的粉煤灰逐漸減少，料位下降，當料位低于緩沖料箱1/2高度時，膜式料位開關開始釋放；其輸出接點控制信號由常開變?yōu)槌ｉ]，使得接觸器線圈帶電吸合，剛性葉輪給料機驅(qū)動電機得電，粉煤灰恢復下料。周而復始，使緩沖料箱內(nèi)的粉煤灰總能保持一定的儲量。 
　　
緩沖料箱料位控制原理見圖3所示。 
　　 




　　圖3　緩沖料箱料位控制電氣原理圖 

2.2　定量給料機計量和控制原理 
　　
定量給料機計量控制系統(tǒng)的核心是FC0421智能控制儀表。由上位機輸出的設定值和荷重傳感器測得的粉煤灰負荷信號及測速傳感器測得的皮帶速度信號三個模擬量通過輸入接口板FIK-E和模數(shù)轉(zhuǎn)換板FAD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，送到微處理機板FMC。通過軟件，粉煤灰負荷信號和皮帶速度信號做乘法運算得到粉煤灰實際流量，并與設定值進行比較得到偏差信號再經(jīng)PID運算處理后，送至FDA板進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，通過輸出接口板FIK-W送至可控硅直流調(diào)速器GCB，調(diào)整輸出到直流電機的電樞電壓。通過調(diào)整定量給料機皮帶的速度達到粉煤灰實際流量跟蹤設定值的目地。 

2.3　定量給料機計量控制系統(tǒng)的特點 
　　
1)由于采用了帶緩沖料箱的預給料裝置，使得皮帶上的粉煤灰布料連續(xù)均勻，長期使用觀察，其料流截面呈矩形結(jié)構，非常穩(wěn)定。皮帶上料流截面的大小取決于緩沖料箱出料口閘板的位置，閘板位置可依據(jù)粉煤灰喂料量設定值的大小進行調(diào)整。根據(jù)我們的經(jīng)驗，從計量角度來看，皮帶上物料使計量儀表負荷顯示值在80%～100%之間最佳，在這種工況下計量準確，控制系統(tǒng)穩(wěn)定。 
　　2)我廠的定量給料機計量控制系統(tǒng)使用直流電機調(diào)整皮帶速度，進口部分關鍵設備，系統(tǒng)十分可靠，粉煤灰摻加量的控制較為理想。在工況穩(wěn)定的情況下，粉煤灰摻加量合格率可達到100%。 

3　結(jié)束語 

　　從我廠在粉煤灰的計量和控制中，由固體流量計到定量給料機的選型改變可以看出，水泥生產(chǎn)過程中粉狀物料的計量和定量給料控制是個難題。不同的計量設備原理、不同的檢測機構及對物料的適應性不同，造成其計量控制精度及穩(wěn)定性和可靠性不同。因此在粉狀物料計量和定量給料設備選型時，需充分考慮本企業(yè)的工藝特點，選擇適合本廠實際情況的計量和定量給料設備。