水泥生产自动配料系统的设计

　　1 引言

　　原材料、燃料、生料、熟料和出磨水泥及出厂水泥等均是水泥生产过程中质量控制的对象, 其中各物料的配料是关键性的环节, 除了配比的准确性外, 配料系统的性能也会直接影响水泥的质量和产量。我国的水泥厂现在基本上都采用了自动化配料系统, 以替代人工配料和半自动配料的方法。赛摩集团设计生产的自动化配料系统具有技术先进、计量精度高、性能可靠、功能完备等特点, 已经广泛应用在国内各水泥厂的生产配料过程中, 取得了很好的技术经济效益, 并于近几年随着国内总包企业走进了中东、非洲等地的市场。

　　2 系统构成

　　以生料自动配料为例, 其系统可按照安装地点分为现场设备和集控室设备两部分。

　　现场设备如图 1 所示。对于四种不同的原料仓, 分别配置 4 台配料秤 ( 称重皮带给料机) 。其中粘土秤为二段式, 上段为裙板机, 下段为配料秤。裙板机为预给料设备, 通过配料秤的速度信号调速(从动)。而每一台配料秤又由以下各部分构成: 框架结构、主 / 从动滚筒、环形裙边胶带、料流整形门、自动纠偏装置、跑偏开关、清扫装置、张紧装置、驱动装置、称重计量装置, 以及用于现场启停单台给料机的现场操作箱等组成。

　　其计量部分工作原理是: 称重给料机把经过的物料, 通过称重秤架检测重量, 以确定胶带上物料的每米公斤重量; 装在尾部滚筒的数字式测速传感器, 连续测量胶带速度, 该传感器的脉冲输出正比于胶带的运行速度; 速度信号与重量信号一起送入皮带秤计算器 ( 即称重控制器) , 计算器中的微处理器对这两个信号进行累加处理, 产生并显示累计量 / 瞬时流量; 该流量与设定流量(由上位机或 PLC 设定或手动设定)进行比较, 由称重控制器输出 PID 调节信号来控制变频器, 从而达到定量给料的要求。

　　集控室设备如图 2 所示。主要包括电气控制系统和上位机监控系统软硬件。

　　电气控制系统根据其系统的大小一般包括PLC 柜、称重仪表柜、变频控制柜、操作台等,其中可编程控制器作为控制系统的核心, 用于处理各给料机的手 / 自动启停、跑偏检测开关、系统急停、复位等信号, 并输出相应的动作指令、状态指示信息等; 称重仪表可以根据所测量的实际流量与设定流量的偏差输出控制信号至变频器,通过变频器调节皮带转速, 从而达到定量给料,进而整个系统进行配料的目的。

　　上位机监控系统一般配置一台工控机和自动配料软件, 一台上位机最多可以监控 32 台称重皮带给料机。配料系统程序与 PLC 进行通讯, 读取配料系统的状态 ( 运行状态、报警状态等) , 写命令控制各设备的启动、停止; 同时程序与各仪表进行通讯, 读取各给料机仪表的数据, 编写配料方案, 并把各给料机的配料流量送入各仪表, 仪表进行配料调节。当然, 配方表需要现场工艺人员根据情况来进行配置。这里, 有的配料系统也可直接使用计算机进行配料, 无需称重仪表, 计算机直接通过其 I/O 板完成各种数据的采集和处理, 并输出控制信号。比较典型的自动配料软件包括以下功能: