立窑料煤水自动跟踪系统
立窑煅烧是一个复杂的过程,料、煤和水的配比及生料成球的质量对熟料煅烧有很大的影响。本文介绍肥城水泥厂的核子秤—微机组成的料煤和水自动跟踪控制系统具有计量精度高、运行稳定可靠、自动化程度高等特点。
1 系统构造及工作原理
1.1 系统构造
肥城水泥厂研制应用的料、煤和水自动跟踪系统如图所示。该系统用一台B500调速皮带核子秤计量和控制二次配煤;用一台Φ300×3000单管调速螺旋核子秤计量和控制生料;用Φ300×2800单管调速螺旋核子秤计量和控制混合料;选用40SG9—35型管道扬水泵,用电远传转子流量计来计量水;DKZ—310型电动执行器为调节加水量的执行机构;调速电机控制器为该厂自制的TK—5型,微机选用STD工业控制机,中央处理单元为8088,打印机选用M1724。
图1 立窑料、煤和水自动跟踪系统示意图
1、4、10.Φ300×2800调速单管输送机;2.生料稳料仓;3.放射源(钴60);5、8、11.放射源(铯137);6、12.ZT450×3000双轴搅拌机;7.B500×1.9调速皮带秤;9.提升机;13.成球盘;14.微机;15.40SG9—35管道泵;16.电远传转子流量;17.DKZ—310电动执行器;18.喷头;19.γ射线料位控制仪;20.生料钢仓;21.煤钢仓;22.混合料钢仓
1.2 工作原理
按照立窑的台时产量,人机对话输给计算机给定产量及各种物料的比例为工艺参数,按照各秤所校U0(核子秤空载输出电压)、速度标定、实物标定的所有参数输给计算机为控制参数,并输给计算机PID控制参数。只有工艺参数是微机操作人员平时修改的参数。
控制方法是二次配煤自动跟踪生料量。当生料量上升时,调速皮带秤就会自动调节速度,增加给料量;当生料量下降时,皮带就会减速,以变速的方法实现自动跟踪。
预加水的自动控制通过电动调节阀来调节。当混合料通过核子秤反映出上升时,电动调节阀就按照给定的比例自动向上调节阀位,增加给水量;混合料量下降时,电动调节阀就会自动向下调节阀位,减少给水量,实现料、水的自动跟踪。
控制原理如下:设备正常运行时,微机每秒钟采集一次生料、煤、混合料及转子流量计的信号,该信号通过A/D转换送入微机,微机通过运算,与给定值比较,判断后输出控制信号。二次配煤的信号1s控制一次,预加水的控制为10s控制一次,调速电机和电动调节阀等执行机构按照微机输出的控制信号自动地进行跟踪调节。
2 关键问题的解决
2.1 生料仓物料稳定问题
实践证明,无论手动还是自动控制,料仓物料稳定与否是解决自动跟踪配料的关键。肥城水泥厂原来使用的电容式料位计属于接触式传感器控制,调整麻烦,可靠性差,经常失控,往往造成溢料现象。为此改用WJ—Bγ射线料位计,解决了这个问题,为下一步料煤自动跟踪打下了良好基础。
2.2 单管螺旋输送机跑料问题
为适应新系统,单管螺旋输送机的动力设备配用了交流调速电机,通过速度调节,使螺旋输送机内的物料保持相对稳定,解决了单管螺旋输送机停机后自动跑料的问题。
2.3 混合料的稳定问题
为了稳定混合料,该系统在混合料提升机和单管螺旋输送机之间设一稳料仓。混合料提升机传送的物料先进入稳料仓,稳料仓下面安装螺旋闸板,闸板下面安装交流调速单管螺旋输送机,并在该单管输送机上安装一台核子秤,保证了单管输送机输送物料的稳定,使料、水实现了理想的跟踪。
2.4 预加水压力的确定
生产实践证明,预加水的压力对料球质量有很大的影响,特别是对料球的直径有直接的影响。压力过小,则成球直径太大,压力过大,则成球直径太小。肥城水泥厂经过多次试验,认为喷头压力以0.06MPa为好,这样可保证料球直径在10～12mm之间。
2.5 计量设备的精度和可靠性
核子秤的速度信号是影响计量精度的关键,为了使调速单管螺旋输送机和调速皮带的速度信号同步,尽量减少速度误差,该系统均采集了交流发电机本身的测速发电机信号,在传动方式上,除采用联轴器传动外,还采用链条传动。通过这些方法,使速度信号与实际转速同步,保证和提高了核子秤的计量精度。
3 应用效果
该系统投入运行以后,由于核子秤计量精度高,整个系统稳定可靠,因此二次配煤均匀、配水比例稳定,料球粒度均匀(始终保持在10～12mm之间),改善了立窑通风,减少了偏火和返火的次数,提高了立窑台时产量。据计算,该厂三台Φ2.9×10m塔式机立窑每年可提高熟料产量3.58万t。同时,由于二次配煤控制方法的改变,煤、料实现了自动跟踪与控制,杜绝了无生料时送煤皮带照样运转下料的现象,节约了用煤,吨熟料标准煤耗由原来的126kg下降到121kg,全年可节煤900t。由于立窑操作顺利,产量提高,电耗相应降低,每年可节电16.2万kWh。以上三项每年可增加经济效益104万元。
立窑料、煤和水实现自动跟踪控制以后,由于立窑的煅烧热工制度得到了改善,在提高立窑产量的同时,熟料的质量也有所提高。熟料中fCaO含量由原来的2.97%下降到2.70%,熟料平均标号由60MPa提高为61.6MPa。另外,该系统使用以后,基本实现了暗火操作,降低了窑房的粉尘浓度,改善了工人劳动环境,减轻了劳动强度,实现了文明生产。
1 系统构造及工作原理
1.1 系统构造
肥城水泥厂研制应用的料、煤和水自动跟踪系统如图所示。该系统用一台B500调速皮带核子秤计量和控制二次配煤;用一台Φ300×3000单管调速螺旋核子秤计量和控制生料;用Φ300×2800单管调速螺旋核子秤计量和控制混合料;选用40SG9—35型管道扬水泵,用电远传转子流量计来计量水;DKZ—310型电动执行器为调节加水量的执行机构;调速电机控制器为该厂自制的TK—5型,微机选用STD工业控制机,中央处理单元为8088,打印机选用M1724。
图1 立窑料、煤和水自动跟踪系统示意图
1、4、10.Φ300×2800调速单管输送机;2.生料稳料仓;3.放射源(钴60);5、8、11.放射源(铯137);6、12.ZT450×3000双轴搅拌机;7.B500×1.9调速皮带秤;9.提升机;13.成球盘;14.微机;15.40SG9—35管道泵;16.电远传转子流量;17.DKZ—310电动执行器;18.喷头;19.γ射线料位控制仪;20.生料钢仓;21.煤钢仓;22.混合料钢仓
1.2 工作原理
按照立窑的台时产量,人机对话输给计算机给定产量及各种物料的比例为工艺参数,按照各秤所校U0(核子秤空载输出电压)、速度标定、实物标定的所有参数输给计算机为控制参数,并输给计算机PID控制参数。只有工艺参数是微机操作人员平时修改的参数。
控制方法是二次配煤自动跟踪生料量。当生料量上升时,调速皮带秤就会自动调节速度,增加给料量;当生料量下降时,皮带就会减速,以变速的方法实现自动跟踪。
预加水的自动控制通过电动调节阀来调节。当混合料通过核子秤反映出上升时,电动调节阀就按照给定的比例自动向上调节阀位,增加给水量;混合料量下降时,电动调节阀就会自动向下调节阀位,减少给水量,实现料、水的自动跟踪。
控制原理如下:设备正常运行时,微机每秒钟采集一次生料、煤、混合料及转子流量计的信号,该信号通过A/D转换送入微机,微机通过运算,与给定值比较,判断后输出控制信号。二次配煤的信号1s控制一次,预加水的控制为10s控制一次,调速电机和电动调节阀等执行机构按照微机输出的控制信号自动地进行跟踪调节。
2 关键问题的解决
2.1 生料仓物料稳定问题
实践证明,无论手动还是自动控制,料仓物料稳定与否是解决自动跟踪配料的关键。肥城水泥厂原来使用的电容式料位计属于接触式传感器控制,调整麻烦,可靠性差,经常失控,往往造成溢料现象。为此改用WJ—Bγ射线料位计,解决了这个问题,为下一步料煤自动跟踪打下了良好基础。
2.2 单管螺旋输送机跑料问题
为适应新系统,单管螺旋输送机的动力设备配用了交流调速电机,通过速度调节,使螺旋输送机内的物料保持相对稳定,解决了单管螺旋输送机停机后自动跑料的问题。
2.3 混合料的稳定问题
为了稳定混合料,该系统在混合料提升机和单管螺旋输送机之间设一稳料仓。混合料提升机传送的物料先进入稳料仓,稳料仓下面安装螺旋闸板,闸板下面安装交流调速单管螺旋输送机,并在该单管输送机上安装一台核子秤,保证了单管输送机输送物料的稳定,使料、水实现了理想的跟踪。
2.4 预加水压力的确定
生产实践证明,预加水的压力对料球质量有很大的影响,特别是对料球的直径有直接的影响。压力过小,则成球直径太大,压力过大,则成球直径太小。肥城水泥厂经过多次试验,认为喷头压力以0.06MPa为好,这样可保证料球直径在10～12mm之间。
2.5 计量设备的精度和可靠性
核子秤的速度信号是影响计量精度的关键,为了使调速单管螺旋输送机和调速皮带的速度信号同步,尽量减少速度误差,该系统均采集了交流发电机本身的测速发电机信号,在传动方式上,除采用联轴器传动外,还采用链条传动。通过这些方法,使速度信号与实际转速同步,保证和提高了核子秤的计量精度。
3 应用效果
该系统投入运行以后,由于核子秤计量精度高,整个系统稳定可靠,因此二次配煤均匀、配水比例稳定,料球粒度均匀(始终保持在10～12mm之间),改善了立窑通风,减少了偏火和返火的次数,提高了立窑台时产量。据计算,该厂三台Φ2.9×10m塔式机立窑每年可提高熟料产量3.58万t。同时,由于二次配煤控制方法的改变,煤、料实现了自动跟踪与控制,杜绝了无生料时送煤皮带照样运转下料的现象,节约了用煤,吨熟料标准煤耗由原来的126kg下降到121kg,全年可节煤900t。由于立窑操作顺利,产量提高,电耗相应降低,每年可节电16.2万kWh。以上三项每年可增加经济效益104万元。
立窑料、煤和水实现自动跟踪控制以后,由于立窑的煅烧热工制度得到了改善,在提高立窑产量的同时,熟料的质量也有所提高。熟料中fCaO含量由原来的2.97%下降到2.70%,熟料平均标号由60MPa提高为61.6MPa。另外,该系统使用以后,基本实现了暗火操作,降低了窑房的粉尘浓度,改善了工人劳动环境,减轻了劳动强度,实现了文明生产。
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