核子秤称量系统在原料混匀配料中的应用与改进.doc

核子秤称量系统在原料混匀配料中的应用与改进 陈铁军，王彩琴 （莱芜钢铁集团有限公司 自动化部，山东 莱芜 271104） 摘要：介绍了核子秤称量系统的控制原理和控制方案。莱钢烧结厂核子秤称量系统在实际生产运行中经常出现核源开关的小车脱轨、控制小车的电机烧毁、速度传感器损坏等问题。针对这些问题，对电动开关装置和测速装置进行了改进，应用表明，改进后的系统运行平稳，提高了配料精度。 关键词：核子秤；混匀配料；核源开关小车 中图分类号：TF321.2 文献标识码：B 文章编号：1004-4620（2006）04-0074-01 原料场混匀配料系统是烧结预配料过程，混匀料配比的好坏直接影响烧结矿的产量和质量，尤其称量装置的可靠性与实用性至关重要。以前，莱芜钢铁集团有限公司烧结厂（简称莱钢烧结厂）原料混匀配料一直通过人工手动控制圆盘取料机来实现多种物料配比，不仅工人劳动强度大，而且配比精度差，不能满足生产要求。考虑到原料场恶劣环境和现状，决定采用核子秤来称量物料。1 核子秤称量系统的过程控制1.1 控制原理电子调速配料系统通常有两种调速方式：调节圆盘给料机给料和调节核子称皮带输送机速度给料。系统采用调节圆盘给料机的方式进行给料。如图1所示，现场核子秤称量信号由电缆送入监控微机显示,数据经A/D转换后经系统程序WHC2000对数据进行运算判断,输出信号经D/A转换后送入PLC/DCS系统。经PLC内部的PID调节器进行比较运算后，输出420mA的模拟信号控制相应变频器动作,从而控制圆盘给料机转速, 当流量增大时，降低圆盘给料机的转速，反之提高圆盘给料机的转速，从而使得几种物料的流量和阶段累计量均保持在设定的范围内。图1 核子秤称量系统控制过程1.2 控制方案1.2.1 数据计算 通过核子秤对物料进行计量，经处理后转化为瞬时流量信号并传送给PLC，PLC完成累计值和瞬时流量的计算。1.2.2 逻辑控制 该控制操作方式以在配料主控室上位机上集中操作控制为主，现场就地机旁操作，仅用于单个设备的试车和检修。1.2.3 回路调节控制 由于圆盘给料机PID控制是大滞后闭环控制回路，如采用常规的简单的闭环控制，则自动调节的效果不好，圆盘下料很难稳定下来，特别是在开始启动或者是下料设定较小时，容易造成“飞车”现象。因此，可考虑采用以下控制方案:（1）调节周期：圆盘配料的闭环控制是大滞后的，主要原因有两个:一为圆盘的机械响应时间t1；二为物料从下料口到称量段的时间t2。因此，为避免系统超调，系统响应时间必须大于t1+t2。一般情况下设定为8s左右（根据对应圆盘的机械特性和物理位置来定）。（2）正常PID调节：通常PID调节程序在圆盘控制时，由于其运算是纯理论式的，其输出量的变化往往比较大，这样就影响了圆盘转动的稳定性。为解决这一问题，在PID运算输出之前，增加一个阈值，当变化量超过该阈值时，用阈值代替PID运算输出。（3）无扰动投入：圆盘启动时，圆盘应有一个初转速（由现场调试时得出），通过35个周期的运行，当瞬时流量在PID调节范围内输出时，自动切换到PID调节。如设定流量为Mt/h，可设定PID调节范围为Nt/h，则实际调节范围为（M-N）（M+N）t/h。2 存在的问题和改进措施2.1 存在的问题2005年莱钢烧结厂原料场混匀配料系统投运了8套核子秤。连续运行一段时间后，出现核子称核源开关的小车脱轨，造成核源无法正常开关，控制小车的电机烧毁，另外速度传感器经常坏，导致无法称量而影响生产。2.2 原因分析经过对现场实地检查，发现造成核源开关小车无法正常工作的原因是行走导轨上积满了细小的铁粉，时间长了小车就会脱轨；电气连锁控制无保护措施是烧电机的主要原因；测速传感器与连接轴承直接连接，在钳工调整皮带松紧度移动滚筒后，导致滚筒与编码器不同心，使编码器连接部分扭曲，造成速度传感器经常性的损坏。这表明安装控制方式及现场环境等都存在很大的问题。2.3 改进措施2.3.1 电动开关装置 在电动小车两旁增加限位护栏，防止小车脱轨；实现微机脉冲自动与远程操作箱手动控制，即按住按钮时，小车电机得电移动，待接触限位开关时指示灯亮，即可松开按钮，如果按下按钮几秒钟后到位指示灯仍不亮，则松开按钮，及时通知维护人员维修，避免烧电机。2.3.2 测速装置 称量系统测速编码器易损坏主要是编码器架子固定在底座上，钳工调整皮带松紧度时移动滚筒，导致滚筒与编码器不同心，时间一长便损坏编码器连接部分；皮带滚筒的轴承原本密封良好，由于连接编码器，在侧盖上开孔，灰尘进入，既导致轴承频繁损坏，也经常损坏编码器。为此设计密封装置，