论文《计量技术在球团生产的应用》-仁创编译转载
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摘要：DEL/DEM型定量给料机称重控制仪表———INTECONTPLUSFIP403的特点是数据采集精度高，输出控制稳定，适应作业环境能力突出，抗干扰能力强，工作稳定可靠性高。INTECONTPLUSFIP403能按照PLC远程给定的信号，对计量下料皮带进行下料量控制给料皮带变频器运行频率。实际下料量会自动跟随系统设定值P的变化调整，能够以符合生产工艺要求的给料量连续不断地输送铁粉等物料，并且具有能够自动累计班产和日量计量等功能。它是冶金行业氧化球团生产物料配比和原料用量计量的关键设备，是球团生产工艺变化调整、提高球团产品质量的技术手段。
关键词：余热回收;速度脉冲信号;零点标定;连续称量;定量给料机
吉林天池矿业球团厂是由首钢设计院设计，年产120万t氧化球团的现代化冶金企业，工艺主要由原料、焙烧、动力三大系统组成[1]。采用先进的链箅机-回转窑生产工艺，我厂对所有的余热除了工艺自身回收外，还应用到煤粉制备、精矿仓保温、各料库保温等，达到了国内较高的利用水平，环保达到了国家标准。原料控制系统即配料系统，配料系统负责完成造球所需原料(精矿粉、皂土、返料、黏结剂等)按比例配制、混合工作。原料配料作业区域选用承德中信的DEL/DEM型定量给料机，称重仪表为INTECONTPLUSFIP403，共计13台，是球团生产配比定量和计量给料的重要设备，与球团厂产量和质量息息相关。它完全采用德国申克(SCHENCK)的中控技术，是我国最早技术引进成功做本土化研发设计、制造的称重控制仪表，具有自动跟踪控制功能，是具有世界先进水平的连续称量给料设备。本区域所有定量给料机均设中控联锁、中控手动、机旁手动三种控制方式。联锁方式即点击“系统启动”或“系统停止”按钮后，按照工艺流程顺序启动或停止设备的运行方式。中控手动方式是操作人员可在画面上单独对各设备的启动和停止进行操作。机旁手动操作指将各设备的现场转换开关置于“手动”位置时，在现场对各个设备进行启/停的操作方式，是氧化球团生产线的重要组成部分，是实现精确配料，稳定球团生产质量的重要保障。
1定量给料机控制器的工作原理
DEL/DEM型定量给料机实际给料量是由给料皮带负荷和给料皮带速度确定的，粉状物料在计量皮带引导下连续通过有效计量工作段，连续输送的物料通过计量皮带下的称重托辊将物料重力传递到称重托辊架下的两台西门子称重单元上，检测出皮带上有效计量工作段L内的物料质量Q。而计量皮带的运行速度是通过装在尾部滚筒或传动变频电机上的测速开关测出速度v，该速度开关检测光栅轮形成的速度脉冲信号，信号脉冲数输出与计量皮带运行速度成正比[2]，INTECONTPLUSFIP403称重给料机称重控制仪表对皮带速度信号v与物料重量Q信号进行数据采集，经过微处理器运算后得出并显示瞬时值。定量给料机称重控制仪表将该瞬时值I与设定值P进行比较运算，然后通过控制器输出4～20mA信号控制变频器输出频率调整给料皮带的运行速度，从而实现在整个工作过程当中定量给料的精准给料计量控制。定量给料机控制系统由机械框架、驱动电机、减速机、称重单元、测速开关、称重控制仪表和电气柜组成。DEL/DEM型定量给料机运行工作时安装在尾部滚筒或传动变频电机上测速用的测速开关开始工作，测速开关根据光栅轮的矩形齿变化，产生脉冲信号，INTECONTPLUS403称重控制仪表采集脉冲信号数据，送入微处理器中，计算出皮带速度v。通过有效计量段L内物料产生向下的重力，在重力作用下称重单元产生一个电压信号，这个信号与物料重量力成正比。INTECONTPLUS称重控制仪表采集电压数据，仪表将此电压信号放大后转换成数字信号送入微处理器中形成重量Q。微处理器将计量输送皮带上的物料质量Q(单位：kg/m)和皮带速度v(单位：m/s)乘积得出的瞬时给料量I(单位：kg/h)。
2控制方式
INTECONTPLUSFIP403称重控制仪表控制给料机提供两种工作模式：一种是本地控制;另一种是PLC远程控制。(1)本地控制：DEL/DEM型定量给料机和INTECONTPLUSFIP403称重控制仪表组成一个小系统，能够完成单独PID闭环控制功能，实现单体自动定量给料，自带产量的计算功能。优点是安装简单、配置多样、故障率低、维护工作量小，即使单体设备出现故障也不影响其他单体设备工作，属于分布式控制;缺点是能够实现的功能单一，生产配比改变时需要人工现场调试控制参数。(2)PLC远程控制：以可编程逻辑控制器PLC为控制核心，在PLC程序段中进行生产各个配料的百分比优化调整匹配，采用工业PC机作为人机交互操作平台，是目前在钢铁行业氧化球团生产中普遍采用的控制方式。由主控人员操控工业PC机上的西门子WINNCC配料画面对给料值目标进行远程给定，直接控制给料皮带电机的变频器工作。优点是：配置方案灵活可变，集中控制度高，精度很高，而且抗干扰能力强，性价比高，可远程操纵给料皮带的手动/自动运行、调节PID控制参数值对控制给料飞车有很强的作用，我天池球团厂由于生产任务重，作业面广，因此采用了这种最常用的工作方式。通过给料皮带秤来连续测量物料流量，INTECONTPLUSFIP403仪表将物料重量信息通过PLC的I/O模块送入PLC程序中，由程序的运算控制模块通过比较模块将瞬时流量值I与设定值P相比较，计算得出合适的控制值再模拟输出卡通道传送给对应的给料皮带变频器，从而改变计量皮带运行速度，改变给料机的物料下料流量，使物料流量的瞬时值与设定值目标值相接近，趋于一致，以实现定量给料生产目标。
3控制系统组成
自动控制部分包括控制柜和用于现场控制的元件。控制柜内有INTECONTPLUSFIP403仪表、电气元件及变频器。现场元件有称重单元、速度开关、限位开关及机旁操作箱。(1)控制仪表：采用德国SCHENCK公司的INTECONTPLUSFIP403仪表，其主要技术性能有计量系统精度高、运算速度快、秤体自动去皮标零、数字量输出隔离、显示故障信息码、参数设定快捷等。(2)称重单元：采用两台悬臂梁式传感器，具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强等特点。(3)速度开关：采用检测光栅轮的方式测量给料皮带速度，因为测量不需接触物体，所以维护工作量非常小，一般只需定期给测速光栅轴承加油即可。(4)限位开关：安装在给料皮带的两侧，当皮带跑偏触发限位开关时产生报警信号，防止皮带损坏造成大事故影响生产。(5)机旁操作箱：安装在机械秤体旁边的控制装置，以便对定量给料机的皮带和机械部分进行定点检查或对计量皮带进行标定时操作给料皮带的启/停。
4安装调试与标定
DEL/DEM型定量给料机水平安装在坚固基础上，松开保护螺丝使称重框架的质量通过称重螺杆和钢球全部作用在称重单元上。电控柜安装到位后对给料皮带进行空载运转检查以便进行调试和标定工作。将秤体初始参数输入完成后对称重皮带进行去皮校验操作，然后再标定称重皮带负荷零点，标定称重皮带负荷满度。并对标定后的给料皮带计重进行校验准确度，只有误差值小于1%计量才算工作正常。完成这些操作后定量给料机才能称为一套连续的称重系统，才能为球团的生产工作提供准确服务。
5日常维护
要想使定量给料机能够长期稳定地运行，日常的维护保养至关重要。每4h一次的巡检应注意裙边皮带是否跑偏，计量皮带跑偏直接影响到设备稳定及计量精度，计量皮带在跑偏时皮带裙边边缘与秤体机械部分的摩擦会给皮带运行增加阻力，为达到稳定的皮带速度变频器电流就会相应增大，后果就是皮带损坏，电机耗电量增加，称重单元的有效载荷不稳定，影响计量精度。严重时还会导致计量皮带裙边撕裂，造成设备事故，影响球团生产。在皮带跑偏或更换新皮带后，都需要对环形皮带进行张紧调整。由于球团生产配料车间内有大量扬尘———铁精粉，它会导电，易沉积进入电气柜内后影响INTECONTPLUSFIP403称重控制仪表的性能和使用寿命。因此，工作人员必须做好电气柜的防尘及灰尘定期清洁工作。清扫时先停电再用吸尘器吸出柜内线路以及电气元件上吸附的粉尘，特别是称重控制仪表内部和变频器内部，由于静电的吸附作用，这两处通常会成为灰尘堆积的地方。它们工作是否可靠，决定着给料机的运行稳定性。还有如果中间继电器触点接触不好，物料累积量信号就会丢失，导致球团生产小时配比量不准。6结语在实际生产使用当中，DEL/DEM型给料机一直在我厂生产条件最恶劣的一线正常工作，在技术人员的精心维护下它一直能够做到精确地给料量计量，具有可远程调整优化控制、自动去皮、零点标定、断电数据保存等特性。为我球团厂连续稳定地生产原料配比提供了高精度的测量与控制服务，是氧化球团生产等冶金行业生产中原料配料和计量的理想设备。
参考文献
[1]傅菊英，朱德庆.铁矿氧化球团基本原理、工艺及设备[M].长沙：中南大学出版社，2005.
[2]王均国.连续累计自动衡量皮带秤[J].中国计量，2012(10)：13-15.
作者：周明 单位：吉林天池球团有限公司
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