粉煤灰的計(jì)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(yīng)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(xì)粉末，因而粉煤灰具有易流動(dòng)的物理特性。在水泥生產(chǎn)過程中，對(duì)粉煤灰的計(jì)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(yàn)談一談水泥廠對(duì)粉煤灰的計(jì)量與配比控制。  

1　粉煤灰固體流量計(jì)計(jì)量與控制系統(tǒng)簡介 

　　我廠水泥工段有兩個(gè)粉煤灰?guī)?，最初設(shè)計(jì)使用兩臺(tái)固體沖擊流量計(jì)量機(jī)構(gòu)，控制儀表共用一臺(tái)FC0431單板機(jī)控制裝置，如圖1所示。 
　　 




　　圖1　粉煤灰固體流量計(jì)計(jì)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(hào)庫或2號(hào)庫，計(jì)量控制系統(tǒng)將對(duì)荷重傳感器的流量負(fù)荷信號(hào)和變頻調(diào)速器三相交流輸出進(jìn)行切換。在控制儀表FC0431內(nèi)，對(duì)實(shí)際流量和來自上位機(jī)的設(shè)定值比較運(yùn)算后產(chǎn)生偏差信號(hào)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(jī)的轉(zhuǎn)速，使粉煤灰的實(shí)際流量跟蹤設(shè)定值。 

1.2　系統(tǒng)特點(diǎn) 
　　
1)該系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，使用星形擺線減速電機(jī)，出軸端為鏈輪結(jié)構(gòu)連接，機(jī)械故障少，便于維護(hù)。 
　　
2)電氣部分由兩套荷重傳感器共用一臺(tái)德國申克公司FC0431單板機(jī)控制儀表；兩臺(tái)剛性葉輪給料機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)共用一臺(tái)變頻調(diào)速器，操作簡單，設(shè)備硬件少。固體沖擊流量計(jì)易于標(biāo)定。 

1.3　系統(tǒng)缺點(diǎn) 
　　
1)兩套流量計(jì)計(jì)量裝置共用一臺(tái)控制儀表，荷重傳感器輸出的毫伏級(jí)荷重信號(hào)使用中間繼電器接點(diǎn)切換，信號(hào)損失較大且不穩(wěn)定，極易造成實(shí)際流量漂移，計(jì)量精度難以保證。 
　　
2)系統(tǒng)除塵器產(chǎn)生的負(fù)壓作用于固體流量計(jì)的沖板上對(duì)傳感器輸出的荷重信號(hào)產(chǎn)生干擾，造成粉煤灰流量信號(hào)產(chǎn)生計(jì)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(dāng)粉煤灰?guī)靸?nèi)物料發(fā)生棚庫時(shí)，會(huì)造成粉煤灰不下料，需要對(duì)庫內(nèi)進(jìn)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(yán)重時(shí)跑料達(dá)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(jì)計(jì)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(shí)該流量計(jì)抗干擾能力差，容易造成粉煤灰實(shí)際流量計(jì)量不準(zhǔn)，需要技術(shù)人員經(jīng)常對(duì)固體沖擊流量計(jì)進(jìn)行檢查和標(biāo)定，增加了工作量。 

2　定量給料機(jī)的粉煤灰計(jì)量控制系統(tǒng) 

　　鑒于粉煤灰的特性和固體流量計(jì)計(jì)量裝置在粉煤灰使用控制中的不足，我們決定對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行改造，在使用定量給料機(jī)計(jì)量和控制粉煤灰流量的基礎(chǔ)上增加了一套預(yù)給料裝置，取代原有系統(tǒng)。 
　　
該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是增加了一套帶物料緩沖料箱的預(yù)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?yàn)槭褂昧硕拷o料機(jī)計(jì)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(dāng)。 
　　定量給料機(jī)粉煤灰計(jì)量控制系統(tǒng)包括帶緩沖料箱的預(yù)給料裝置和定量給料機(jī)，如圖2所示。 
　　 




　　圖2　定量給料機(jī)計(jì)量控制系統(tǒng)框圖 

2.1　粉煤灰預(yù)給料控制原理 
　　
預(yù)給料的核心部分是在定量給料機(jī)秤體給料端上懸架一個(gè)S型緩沖料箱，在料箱高度1/2處安裝一臺(tái)膜式料位開關(guān)，動(dòng)作十分靈敏。最初的狀態(tài)是緩沖料箱內(nèi)無料，料位開關(guān)使用常閉觸點(diǎn)，接通剛性葉輪給料機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的接觸器線圈電源，驅(qū)動(dòng)電機(jī)得電，使粉煤灰?guī)靸?nèi)的物料經(jīng)剛性葉輪給料機(jī)及下料溜子進(jìn)入緩沖料箱內(nèi)。當(dāng)緩沖料箱內(nèi)的粉煤灰達(dá)到設(shè)定的料位時(shí)引起膜式料位開關(guān)動(dòng)作，其輸出接點(diǎn)信號(hào)由常閉變?yōu)槌ｉ_，使接觸器線圈失電，剛性葉輪給料機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源被切斷，停止粉煤灰的下料。隨著定量給料機(jī)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(dāng)料位低于緩沖料箱1/2高度時(shí)，膜式料位開關(guān)開始釋放；其輸出接點(diǎn)控制信號(hào)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(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)得電，粉煤灰恢復(fù)下料。周而復(fù)始，使緩沖料箱內(nèi)的粉煤灰總能保持一定的儲(chǔ)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(jī)計(jì)量和控制原理 
　　
定量給料機(jī)計(jì)量控制系統(tǒng)的核心是FC0421智能控制儀表。由上位機(jī)輸出的設(shè)定值和荷重傳感器測得的粉煤灰負(fù)荷信號(hào)及測速傳感器測得的皮帶速度信號(hào)三個(gè)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(hào)后，送到微處理機(jī)板FMC。通過軟件，粉煤灰負(fù)荷信號(hào)和皮帶速度信號(hào)做乘法運(yùn)算得到粉煤灰實(shí)際流量，并與設(shè)定值進(jìn)行比較得到偏差信號(hào)再經(jīng)PID運(yùn)算處理后，送至FDA板進(jìn)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(jī)的電樞電壓。通過調(diào)整定量給料機(jī)皮帶的速度達(dá)到粉煤灰實(shí)際流量跟蹤設(shè)定值的目地。 

2.3　定量給料機(jī)計(jì)量控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 
　　
1)由于采用了帶緩沖料箱的預(yù)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(gòu)，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(shè)定值的大小進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，從計(jì)量角度來看，皮帶上物料使計(jì)量儀表負(fù)荷顯示值在80%～100%之間最佳，在這種工況下計(jì)量準(zhǔn)確，控制系統(tǒng)穩(wěn)定。 
　　2)我廠的定量給料機(jī)計(jì)量控制系統(tǒng)使用直流電機(jī)調(diào)整皮帶速度，進(jìn)口部分關(guān)鍵設(shè)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(dá)到100%。 

3　結(jié)束語 

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