周愉

摘 要：定量給料系統(tǒng)是一種集稱量與料量控制于一體的給料系統(tǒng)，主要由圓盤給料機(jī)、定量給料機(jī)、DCS控制系統(tǒng)構(gòu)成，廣泛運(yùn)用于冶煉行業(yè)物料的配送工藝?；谪?fù)荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)，通過對(duì)稱量裝置進(jìn)行優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷率測(cè)量的準(zhǔn)確性，通過對(duì)測(cè)速裝置優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速控制的準(zhǔn)確性，通過DCS系統(tǒng)控制邏輯的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了圓盤給料機(jī)、定量給料機(jī)工作的協(xié)調(diào)性，通過定期維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行實(shí)現(xiàn)定量給料機(jī)工作的低故障性，從而實(shí)現(xiàn)了給料的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：定量給料系統(tǒng)；負(fù)荷率；轉(zhuǎn)速；DCS系統(tǒng)；維護(hù)

中圖分類號(hào)：TS203 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）30-0296-02

1 定量給料系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

1.1 定量給料系統(tǒng)的構(gòu)成

定量給料機(jī)系統(tǒng)由料倉、圓盤給料機(jī)、定量給料機(jī)、DCS系統(tǒng)四部分構(gòu)成。

1.2 定量給料系統(tǒng)工作原理

定量給料系統(tǒng)工作原理如下：物料首先經(jīng)行車吊運(yùn)至料倉，再由料倉底部的圓盤給料機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至定量給料機(jī)，最后由定量給料機(jī)將料量轉(zhuǎn)運(yùn)至下游工序，整個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)過程由DCS系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。

1.3 定量給料機(jī)工作原理

定量給料機(jī)通過不斷的采集荷重傳感器信號(hào)與速度信號(hào)，計(jì)算出實(shí)際物料的流量，并將實(shí)際流量與流量設(shè)定值進(jìn)行比較，如果流量設(shè)定值大于實(shí)際流量值，控制變頻器加速，如果流量設(shè)定值小于實(shí)際流量值，控制變頻器減速，使得實(shí)際流量值趨于流量設(shè)定值。

2 基于負(fù)荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)

2.1 稱量裝置優(yōu)化

2.1.1 稱量裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)

傳統(tǒng)兩組對(duì)稱布置的稱量傳感器在實(shí)際運(yùn)行中存在稱架受皮帶擠壓變形，四只傳感器共6種組合的橫向、縱向水平度安裝調(diào)整較困難，造成傳感器測(cè)量誤差較大，零點(diǎn)偏移嚴(yán)重?；谪?fù)荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)采用一根計(jì)量托輥代替了傳統(tǒng)稱架，采用滾動(dòng)支撐代替了原固定平面支撐，該托輥使用更換周期為兩年，在日常生產(chǎn)中無需停機(jī)進(jìn)行檢查、維護(hù)，基本消除稱架變形造成稱量影響；同時(shí)采用一組對(duì)稱布置的稱量傳感器進(jìn)行測(cè)量，兩只傳感器共2種組合在橫向、縱向的水平度容易調(diào)整。通過對(duì)稱量裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)消除了稱架變形、傳感器安裝水平度影響后，靜態(tài)測(cè)量精度由3%提升至0.1%。

2.1.2 稱重顯示控制器輸出信號(hào)改進(jìn)

傳統(tǒng)定量給料系統(tǒng)配置ICS-2000系列的稱重顯示控制器只能輸出瞬時(shí)料量信號(hào)，DCS系統(tǒng)只能通過料量同時(shí)調(diào)整圓盤給料、定量給料機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)料量控制，經(jīng)常造成定量給料機(jī)料層過薄、過厚，使得稱重傳感器負(fù)荷率難以保持在20～80%的測(cè)量最佳線性區(qū)域?；谪?fù)荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)采用IND560BC系列的稱重顯示控制器，可同時(shí)輸出瞬時(shí)料量、傳感器負(fù)荷率信號(hào)，DCS系統(tǒng)可使用料量對(duì)定量給料機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，使用傳感器負(fù)荷率對(duì)圓盤給料機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。

2.1.3 校準(zhǔn)方式的改進(jìn)

傳統(tǒng)定量給料機(jī)采用皮帶空負(fù)荷運(yùn)行進(jìn)行靜態(tài)線性校準(zhǔn)，由于皮帶自身運(yùn)行存在振動(dòng)，造成測(cè)量負(fù)荷存在皮帶振動(dòng)疊加力，線性校準(zhǔn)不準(zhǔn)確?；谪?fù)荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)在皮帶停止時(shí)進(jìn)行線性校準(zhǔn)，消除了皮帶運(yùn)行帶來的疊加負(fù)荷影響。

2.2 測(cè)速裝置優(yōu)化

傳統(tǒng)定量給料機(jī)依靠測(cè)速托輥與皮帶接觸摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)速，該測(cè)速方式受皮帶自身振動(dòng)、皮帶及測(cè)速托輥?zhàn)陨碚沉嫌绊?，測(cè)速托輥運(yùn)行過程會(huì)出現(xiàn)打滑、跳動(dòng)等情況，造成測(cè)速托輥無法完全保證與皮帶轉(zhuǎn)速的同步性，導(dǎo)致測(cè)量轉(zhuǎn)速存在偏差、測(cè)量轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性較差，進(jìn)一步造成定量給料機(jī)計(jì)量不準(zhǔn)確、控制不穩(wěn)定。基于負(fù)荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量，且該旋轉(zhuǎn)編碼器固定于尾部滾筒的軸上，運(yùn)行中可完全保證與滾筒的同步性；同時(shí)該旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖為4096，可保證其輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)定量給料機(jī)測(cè)速的準(zhǔn)確性。

2.3 DCS控制系統(tǒng)改造

2.3.1 采集信號(hào)的改造

由單一的采集定量給料機(jī)瞬時(shí)料量信號(hào)改造為同時(shí)采集瞬時(shí)料量、傳感器負(fù)荷率信號(hào)，為后續(xù)對(duì)圓盤給料機(jī)、定量給料機(jī)協(xié)調(diào)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3.2 負(fù)荷率控制的實(shí)現(xiàn)

基于負(fù)荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)首先根據(jù)定量給料機(jī)設(shè)計(jì)流量、傳感器最大負(fù)荷設(shè)計(jì)負(fù)荷率計(jì)算模塊，將不同的料量通過計(jì)算后在20～80%的最佳線性區(qū)內(nèi)選擇適合負(fù)荷率。當(dāng)定量給料系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)根據(jù)操作人員的料量設(shè)定，負(fù)荷率計(jì)算模塊自動(dòng)計(jì)算出最佳適合負(fù)荷率，并將負(fù)荷率傳輸至圓盤給料機(jī)PID調(diào)節(jié)模塊，通過調(diào)整上游圓盤給料機(jī)的給料速度達(dá)到控制下游定量給料機(jī)傳感器負(fù)荷率恒定、皮帶料倉厚度恒定的目的。

2.3.3 轉(zhuǎn)速控制的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)根據(jù)操作人員的料量設(shè)定，將料量設(shè)定值傳輸至定量給料機(jī)，定量給料機(jī)稱重顯示控制儀根據(jù)測(cè)量的負(fù)荷率，計(jì)算出準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速設(shè)定值，并傳輸至定量給料機(jī)PID調(diào)節(jié)模塊，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確控制。

3 定量給料機(jī)的維護(hù)

定量給料系統(tǒng)在運(yùn)行中，隨著各種機(jī)械及電氣性能下降、稱量系統(tǒng)自身誤差的累計(jì)，控制精度會(huì)降低。為保證定量給料機(jī)的控制精度，必須加強(qiáng)對(duì)定量給料機(jī)的維護(hù)，主要從定量給料機(jī)的日常點(diǎn)檢和校準(zhǔn)兩方面進(jìn)行維護(hù)。

3.1 定量給料機(jī)的日常檢查

皮帶：及時(shí)檢查、清理皮帶上粘料；對(duì)跑偏的皮帶及時(shí)的進(jìn)行調(diào)校；對(duì)厚薄差異較大、損壞嚴(yán)重的皮帶及時(shí)的進(jìn)行更換。

計(jì)量托輥：檢查計(jì)量托輥筒體粘料、筒體及軸承損壞情況，對(duì)跑外圓、振動(dòng)較大的托輥進(jìn)行更換。

傳感器：檢查傳感器水平度、用萬用表對(duì)各組傳感器進(jìn)行壓力檢測(cè)，確保各組傳感器輸出信號(hào)均正常，防止個(gè)別傳感器損壞后，影響到整個(gè)稱量的準(zhǔn)確度。

稱重顯示控制器：檢查稱重顯示控制器料量給定輸入，料量反饋輸出、負(fù)荷率輸出信號(hào)，確保顯示重量準(zhǔn)確，傳輸數(shù)據(jù)一致。

電氣系統(tǒng)：檢查變頻器、電機(jī)運(yùn)行情況，確保變頻器能實(shí)現(xiàn)正常調(diào)速，實(shí)現(xiàn)料量的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。

設(shè)備衛(wèi)生：定量給料機(jī)稱量系統(tǒng)屬于較精密的電子元件構(gòu)成，需要定時(shí)的對(duì)其進(jìn)行灰塵清理，防止灰塵進(jìn)入到儀器內(nèi)部，引起測(cè)量不準(zhǔn)或者燒毀電路板；同時(shí)傳感器表面過多的粉塵、顆粒容易對(duì)傳感器形成擠壓，造成額外的負(fù)載信號(hào)，對(duì)整個(gè)測(cè)量造成偏差。

3.2 定量給料機(jī)定期校準(zhǔn)

定量給料機(jī)校準(zhǔn)主要分為兩步，分別為線性校準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。

3.2.1 線性校準(zhǔn)

線性校準(zhǔn)為皮帶空載靜止時(shí)進(jìn)行，按照定量給料機(jī)校準(zhǔn)說明書，對(duì)定量給料機(jī)進(jìn)行零點(diǎn)、量程線性校準(zhǔn)，確保線性校準(zhǔn)誤差在控制誤差范圍內(nèi)。

3.2.2 動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)

動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)為皮帶空載運(yùn)行時(shí)，按照定量給料機(jī)校準(zhǔn)說明書，對(duì)定量給料機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，確保動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)誤差在控制誤差范圍內(nèi)。

4 總 結(jié)

基于負(fù)荷率與轉(zhuǎn)速控制的定量給料系統(tǒng)從定量給料機(jī)稱量裝置、測(cè)速裝置、校準(zhǔn)及維護(hù)方法、DCS系統(tǒng)自動(dòng)控制模塊進(jìn)行了系統(tǒng)性的優(yōu)化，設(shè)備定量給料系統(tǒng)的靜態(tài)誤差可控制在0.1%，動(dòng)態(tài)波動(dòng)控制在3%，可大大提升冶煉系統(tǒng)給料的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性。

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收稿日期：2018-9-9