張 倍

（北方銅業(yè)股份有限公司垣曲冶煉廠，山西 垣曲 043700）

1 定量給料機(jī)使用情況簡(jiǎn)介

北方銅業(yè)垣曲冶煉廠底吹爐給料系統(tǒng)采用了承德天衡定量給料機(jī)系統(tǒng)。定量給料機(jī)集給料機(jī)皮帶秤為一體，采用雙閉環(huán)控制，抗干擾能力強(qiáng)，可以按用戶要求遠(yuǎn)程控制。垣曲冶煉廠底吹爐給料系統(tǒng)共安裝了2 臺(tái)定量給料機(jī)，是整個(gè)冶煉生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，其計(jì)量精度，設(shè)備故障率等都直接影響生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，是全廠的卡脖子設(shè)備[1]。

2 定量給料機(jī)的控制原理

定量給料機(jī)由秤體，稱(chēng)重傳感器，速度傳感器，變頻器，控制線路，控制儀表，手動(dòng)控制器等組成。

單位長(zhǎng)度的載荷值Q（kg/m）：定量給料機(jī)啟動(dòng)后，電機(jī)帶動(dòng)皮帶運(yùn)行，同時(shí)給料機(jī)給料，物料從料倉(cāng)出料口隨著皮帶的轉(zhuǎn)動(dòng)被均勻地分布在皮帶上而緩慢地出料，物料的重量通過(guò)皮帶及稱(chēng)重框架傳遞到荷重傳感器上，將此重量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳入微控系統(tǒng)。

瞬時(shí)速度V（m/s）：同一時(shí)刻由速度傳感器檢測(cè)皮帶速度，速度傳感器發(fā)出與皮帶速度成比例的脈沖信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)送到控制儀表。

瞬時(shí)流量值I（t/h）：Q 和V 同時(shí)送至控制儀表中，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理單位轉(zhuǎn)換由I=3.6×Q×V 得到瞬時(shí)流量值。

給定流量值P：由DCS 或儀表控制柜設(shè)定需要的流量值P。

控制原理，定量給料機(jī)啟動(dòng)后，Q 和V 同時(shí)送入控制儀表計(jì)算得到瞬時(shí)流量值I，把設(shè)定流量P 和實(shí)際流量I 進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)PI 控制調(diào)節(jié)后，輸出結(jié)果送到變頻器，通過(guò)變頻器控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而精確控制給料速率，改變皮帶速度V 值，使得I 與P 一致，達(dá)到定量給料的目的[2,3]。

在垣曲冶煉廠，定量給料機(jī)主要通過(guò)DCS 進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。當(dāng)需要啟動(dòng)定量給料機(jī)時(shí)，由DCS 系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，運(yùn)行信號(hào)和實(shí)際流量信號(hào)送入DCS 系統(tǒng)，由DCS 系統(tǒng)對(duì)給料量進(jìn)行累積運(yùn)算。當(dāng)給料機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，反饋停止信號(hào)給DCS 系統(tǒng)，并停止計(jì)量。在設(shè)備檢修或有需要時(shí)，可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的手動(dòng)控制器切換進(jìn)入手動(dòng)模式，在手動(dòng)模式下，給料機(jī)通過(guò)手動(dòng)控制器上的電位器旋鈕直接控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒速運(yùn)行。

圖1 定量給料機(jī)的控制

3 主要界面及重要參數(shù)設(shè)置

3.1 主界面

上電后儀表自動(dòng)進(jìn)入第一個(gè)主畫(huà)面，見(jiàn)下面附圖。儀表主畫(huà)面也是待機(jī)或運(yùn)行時(shí)顯示的畫(huà)面。儀表的其他交互操作功能都是從該畫(huà)面進(jìn)入的，操作完畢退回到主畫(huà)面的第一個(gè)畫(huà)面。主畫(huà)面顯示分為幾個(gè)部分，中間最大的數(shù)字為瞬時(shí)流量，后面反顯內(nèi)容為儀表當(dāng)前狀態(tài)。前面2 個(gè)符號(hào)是儀表當(dāng)前啟停來(lái)源和流量設(shè)定來(lái)源。第一行左上角為主畫(huà)面的頁(yè)碼，中間位置為輔助狀態(tài)信息，包括報(bào)警提示、存儲(chǔ)器讀寫(xiě)操作和運(yùn)行狀態(tài)等。

圖2 主要界面重要參數(shù)設(shè)置

3.2 重要參數(shù)設(shè)置

在安裝或者更換定量給料機(jī)控制儀表后，需對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。參數(shù)被劃分為A ～T功能組，字母后的數(shù)字是參數(shù)的序號(hào)。所有參數(shù)出廠時(shí)有預(yù)定值。以下選取較為重要的參數(shù)介紹。

B02：額定流量I，單位t/h，根據(jù)需要設(shè)定，初始值為10t/h。

C01：皮帶環(huán)長(zhǎng)，皮帶環(huán)形一周的長(zhǎng)度，單位m，根據(jù)皮帶實(shí)際長(zhǎng)度輸入。

C03：皮帶環(huán)形時(shí)間，皮帶環(huán)形一周的時(shí)間，單位s，根據(jù)皮帶實(shí)際運(yùn)行輸入。

C05：傳感器量程。按照安裝傳感器的實(shí)際量程錄入。初始值100kg。

D07：實(shí)物校正系數(shù)。實(shí)物標(biāo)定程序運(yùn)行的結(jié)果，初始值1.000，根據(jù)實(shí)物標(biāo)定對(duì)流量進(jìn)行修正。

4 定量給料機(jī)的安裝

4.1 秤體的安裝

（1）秤體應(yīng)水平安裝在堅(jiān)固的基礎(chǔ)上。安裝時(shí)應(yīng)檢查縱橫兩個(gè)方向的水平度，可用簿鋼墊片，在地腳螺釘處調(diào)整，調(diào)好后，加斜墊圈、彈簧圈、用螺母緊固。

（2）秤體應(yīng)采用吊環(huán)螺釘?shù)跹b，秤體皮帶縱向中心線與料斗及卸料罩中心線重合，以防物料在輸送過(guò)程中偏載。

（3）調(diào)整稱(chēng)重傳感器，將稱(chēng)重托軌放入稱(chēng)重卡槽，并擰緊傳感器緊固螺母。松開(kāi)支架上的保護(hù)螺釘，使稱(chēng)重框架的重量能通過(guò)承重螺桿和鋼球全部加載在傳感器上。更換傳感器時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查與調(diào)整。

（4）投入運(yùn)行時(shí)，將料斗下的水平閘門(mén)板拉開(kāi)，有2/3 左右料柱壓在皮帶上。垂直閘板位置，應(yīng)根據(jù)物料粒度及流量大小調(diào)整。

4.2 電氣安裝

（1）定量給料機(jī)設(shè)有專(zhuān)用的電控柜，全部的控制儀表安裝在電控柜內(nèi)，電控柜與現(xiàn)場(chǎng)的電纜敷設(shè)應(yīng)設(shè)置電纜橋架或電纜防護(hù)管，動(dòng)力電纜與信號(hào)電纜應(yīng)分開(kāi)敷設(shè)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)控制盒應(yīng)就近安裝以便于現(xiàn)場(chǎng)操作。

（3）電控柜應(yīng)安裝于環(huán)境較好的地點(diǎn)，并有可靠接地。

（4）按系統(tǒng)接線圖將各控制電纜和動(dòng)力線接好。

5 定量給料機(jī)的標(biāo)定方法

定量給料機(jī)在安裝或者更換后，必須經(jīng)過(guò)校驗(yàn)與標(biāo)定才能投入使用。進(jìn)入控制儀表的功能菜單，選擇2 標(biāo)定功能，按照順序進(jìn)行標(biāo)定。

5.1 脈沖/皮帶環(huán)形

在標(biāo)定功能中選擇1 環(huán)形，進(jìn)入環(huán)形程序。按確認(rèn)鍵啟動(dòng)皮帶，儀表開(kāi)始正計(jì)時(shí)，待儀表運(yùn)行到正常速度后，再次按確認(rèn)鍵開(kāi)始皮帶環(huán)形，儀表開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)環(huán)形結(jié)束后按確認(rèn)鍵保存標(biāo)定結(jié)果。環(huán)形的運(yùn)行結(jié)果保存于D06（一周脈沖數(shù)）中。D06 這個(gè)數(shù)值是去皮程序和標(biāo)定程序運(yùn)行周期的基礎(chǔ)。

5.2 去皮程序

在標(biāo)定功能中選擇2 去皮，進(jìn)入去皮程序。按確認(rèn)鍵啟動(dòng)皮帶，儀表開(kāi)始正計(jì)時(shí)，待儀表運(yùn)行到正常速度后，再次按確認(rèn)鍵開(kāi)始去皮程序，儀表開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)去皮程序結(jié)束后按確認(rèn)鍵保存標(biāo)定結(jié)果。去皮程序的運(yùn)行結(jié)果保存于D05（皮重修正數(shù)）中。新裝秤體或者更換儀表時(shí)必須至少做一次。

5.3 實(shí)物標(biāo)定

在日常維護(hù)中通常采用實(shí)物標(biāo)定模式。在標(biāo)定功能中選擇4，進(jìn)入實(shí)物標(biāo)定程序。按確認(rèn)鍵啟動(dòng)皮帶并開(kāi)始實(shí)物標(biāo)定程序，儀表開(kāi)始正計(jì)時(shí)，當(dāng)實(shí)物輸送完畢后，按退出鍵立即停止運(yùn)行或者按0 本圈結(jié)束后停止運(yùn)行，并按提示輸入實(shí)物的重量，程序自動(dòng)計(jì)算標(biāo)定系數(shù)并保存于D07（實(shí)物校正系數(shù)）中。

圖3 程序自動(dòng)計(jì)算標(biāo)定系數(shù)

6 常見(jiàn)故障分析和處理

6.1 有故障信號(hào)情況

稱(chēng)重器的所有重要功能都受到內(nèi)部監(jiān)視，如故障，并把錯(cuò)誤通過(guò)“事件信息”報(bào)告。儀表的事件信息分為四個(gè)等級(jí)：

故障報(bào)警：報(bào)警并停車(chē)，自動(dòng)復(fù)位。

持續(xù)報(bào)警：報(bào)警不停車(chē)，不自動(dòng)復(fù)位。

報(bào)警（無(wú)故障自動(dòng)恢復(fù)）：報(bào)警不停車(chē)，自動(dòng)復(fù)位。

怱略：不進(jìn)行報(bào)警。

以下介紹一些常見(jiàn)故障以及故障信息

S1：內(nèi)存故障。重新上電或更換儀表。

S2：未釋放。外部釋放信號(hào)丟失，儀表不能啟動(dòng)。稱(chēng)量器處于停止?fàn)顟B(tài)。造成此故障的原因可能有：控制箱打到停止或手動(dòng)狀態(tài)，皮帶跑偏，DCS 沒(méi)有啟動(dòng)信號(hào)等。

C1：稱(chēng)重傳感器故障。沒(méi)有重量信號(hào)輸入，查看傳感器及接線。

C2：速度傳感器故障。沒(méi)有收到速度脈沖，查看傳感器及接線。

6.2 稱(chēng)量值Q 與實(shí)際值偏差

在物料和下料口不變的情況下，Q 值往往變化不大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者實(shí)物標(biāo)定方法得到實(shí)際物料重量，如果測(cè)量值Q 與實(shí)際值偏差較大，則虛假的值會(huì)造成計(jì)量的偏大或偏小。

稱(chēng)量值Q 比實(shí)際值偏大：有可能是有重物壓在稱(chēng)重托輥上，或者秤體變形，或者稱(chēng)重傳感器變形、損壞。

稱(chēng)量值Q 比實(shí)際值偏小：因?yàn)槠С拥奶厥猸h(huán)境，往往會(huì)有石塊卡在稱(chēng)重托輥上，效果相當(dāng)于頂起稱(chēng)重托輥，造成Q 值偏小。這種情況最常發(fā)生，所以應(yīng)當(dāng)經(jīng)常清掃稱(chēng)重托輥附近的石子和灰塵。同時(shí)也有可能是稱(chēng)重傳感器損壞。

6.3 速度值V與實(shí)際值偏差

速度傳感器通過(guò)探測(cè)連接到電機(jī)的同軸齒狀法蘭的脈沖返回信號(hào)得到速度。如果探測(cè)器離被測(cè)法蘭太遠(yuǎn)，則不能測(cè)得真實(shí)的脈沖信號(hào)，從而使速度值小于實(shí)際。調(diào)節(jié)探頭距離以保證速度測(cè)量真實(shí)。

6.4 測(cè)量值I 與設(shè)定值P 不符

流量值I 有時(shí)會(huì)無(wú)法跟蹤上設(shè)定值P。首先檢查Q 值和V 值是否正常，由于I=3.6×Q×V。如果Q 值偏小，V 值有可能達(dá)到最高值而導(dǎo)致I 無(wú)法跟上。如果Q 值正常，V 也正常。則有可能是信號(hào)問(wèn)題，可測(cè)量電流信號(hào)。如果信號(hào)全部正常，則有可能PI控制參數(shù)不合適，可以調(diào)整O02 比例系數(shù)和O03 積分系數(shù)。

6.5 定量給料機(jī)的偷停

如果皮帶較松，則有可能造成皮帶和滾軸打滑，結(jié)果電機(jī)轉(zhuǎn)皮帶不轉(zhuǎn)。由于不影響稱(chēng)重傳感器和速度傳感器的測(cè)量，從儀表盤(pán)很難察覺(jué)到偷停現(xiàn)象，需要經(jīng)常的巡檢，并且要將皮帶張緊。皮帶偷停定量給料機(jī)會(huì)繼續(xù)計(jì)量，但是卻不下料，會(huì)影響正常生產(chǎn)甚至爐體的安全，所以對(duì)于偷停要特別注意，加強(qiáng)巡檢。

7 總結(jié)

定量給料機(jī)由于所在位置的環(huán)境惡劣，卻又是重點(diǎn)設(shè)備，對(duì)于定量給料機(jī)平時(shí)的維護(hù)和故障的快速處理都是維保人員的重點(diǎn)。定量給料機(jī)綜合了機(jī)械、變頻器、儀表、PI控制等多個(gè)專(zhuān)業(yè)內(nèi)容，需要維保人員有綜合的知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行快速處理，本文討論了定量給料機(jī)的原理和應(yīng)用，對(duì)常見(jiàn)故障進(jìn)行了分析，以供參考。