特种水泥原料成分快速分析和自动配料

1、特种水泥原料成分快速分析和自动配料    论文作者：闫晋明 魏明献 罗泰 刘喜会         摘要：用国产仪器设备实现了特种水泥生料和熟料成分的快速分析和自动配料，介绍了光谱仪、配料微机和失重秤三者之间如何实现联网，以及水泥配料专家系统软件：实现了分析数据传送配料计算和下料的自动化，提高了生产效率和产品品级率。     关键词：快速分析 自动配料 水泥生产 局域网      

2、;    1  前言       我厂的特种水泥生产工艺处于国内领先水平，但是由于自动化技术和装备较落后，生料和熟料的成分分析一直沿用传统的化学分析方法，定时取样，手工分析，配料仅根据CaCO3的滴定值，人工计算，人工下料。方法原始，时间滞后，不能及时精确地捐导生产，致使配料合格率较低产品品级率不高，严重制约了生产的发展。    特种水泥配料原料主要由石灰石、铝矾土和部分返回熟料(晶种)组成。我们采用X荧光光谱分析技术，实现了各种物料成分的快速分

3、析，建立了各种分析数据库：按照数学模型，编制了水泥配料专家系统软件：建立了光谱仪、配料微机和失重秤3者之间的联网，完成了分析数据的传送、配料的自动计算和失重秤下料量的自动控制，满足了特种水泥生产的要求，提高了特种水泥生产控制分析和过程控制的自动化水平。    2 系统设计原则     (1)系统安全、可靠、易于维护。    (2)软件界面友好，操作简单，适宜普通工作人员使用。    (3)充分利用原有设备资源，全部采用国产仪器，节省投资

4、。    (4)开放式系统，易于扩充和修改。    (5)成分离线快速分析、配料在线控制。    3  生料、熟料成分的快速分析     成分分析使用国产FJ2810G犁x荧光分析仪。仪器主要由x射线发生器、样品室、siLi探测器、多道能谱仪、计算机数据处理系统和压片制样装置等构成。工作原理为样品被x射线照射。待测元素的原子激发后产生该元素的特征x射线，这些具有特征波长的射线被探测器接收，经光电转换和模数转换，信号由多道能谱仪

5、处理计算机根据能谱峰的位置和强度分析样品所含元素及含量。    该仪器经过在水泥化验室7个多月的运行使用，承担了普通水泥和特种水泥的生料、熟料及其它原料的成分分析任务取代了原来的化学分析方法。仪器分析SiO2、A1203和CaO的标准偏差都在015025之间：Fe203的在0.1左右：MgO的稍高，达到0.3左右；经过与化学分析对比，生料和熟料分析结果合格率分别在90和93以上。分析精度和准确性可以满足生产控制分析需要同时提高了分析速度，减轻了工人劳动强度，降低了    分析成本。   

6、; 4  水泥配料专家系统软件的开发    41  配料数学模型    特种水泥生产配料的数学公式之一为：        式中：caO，A1203，、SiO2、Ti02和MgO均为高铝生料或熟料中相应元素的百分含量。微机根据接收到的x荧光分析仪的分析数据计算碱度系数Am。参考水泥技术人员的经验，预置一整定值(AmO)，通过比较，计算出要加物料的重量，传送到失重秤，实现自动控制下料量。高铝水泥生料碱度系数Am

7、控制范围一般为0.8700.910熟料Am控制范围为0.9200.960。    42程序原理框图    根据上述模型和控制机理，编制了采样、对比分析、调整发送和控制等程序，汇集成水泥配料专家系统软件。程序原理框图图l。    43软件功能    本软件用VB6语言编写，可直接运行于WIN95或WIN98环境中，界面友好，操作简单。为了便于用户操作软件的全部功能按钮放于屏幕底部用户用鼠标单击左键便可实现相应的功能。分别为：输入标准值、接

8、收数据、计算配比、调整配比、修改配比、发送配比和退出。5 配料系统的建立和控制模式    51分析系统与配料系统的连接    首先在x荧光光谱仪上，建立了普通水泥、特种水泥生料和熟料等品种的分析数据库。由于x荧光光谱仪不仅用于自动配料，还承担其它分析任务，为使x荧光光谱仪和配料系统在各自不中断运行下，充分发挥各自的作用选用WIN95的对等网，在双方微机上各安装一块网卡。配置了网络适配器。这样连接充分利用了WIN95的多任务功能，并且成本低，性能可靠，配料系统可以随时到x荧光分析仪的数据库中读取分析数据，而不用中断x

9、荧光的正常分析工作。    配料微机与失重秤的连接，因为相距达300m左右，信号衰减较大需进行远程通讯。我们采用远程通讯卡和四芯屏蔽电缆通过RS-232串口将二者相连。应用Visual Basic6的串行通信控件MSCOMM，通过对其某些属性的设定和编程实现了配料数据的自动传送。    52特种水泥分析配料系统的联网结构    特种水泥快速分析与自动配料联网结构图如图2所示。    系统硬件由x荧光光谱仪、网卡、配料微机、远程通讯卡、球

10、磨机和失重秤等组成。联网方式具有成本低操作维护方便效果好等特点。系统运行时，配料微机自动从x荧光分析读取有关分析数据，经运算处理后，    计算出新的配比，通过RS232串口远程传至失重秤失重秤按指令下料。    5 .3系统控制模式    本系统控制模式分为2种。    模式1：自动方式；    模式2：手动方式，配比由工艺员根据化验结果，手工调整。    

11、;两种模式可以随时切换。    5.4系统功能    (1)x荧光光谱成分分析数据的自动传送。    (2)自动计算，调整配比。    (3)给定下料量，自动发出指令卸料。    (4)系统能自动累计显示每路的时产量、班产量、日产量、月产量，年产量，可以随时查询和打印。    (5)在线控制与离线控制随意切换。    

12、(6)显示堵塞情况，同时报警。    (7)具有双通讯功能，利用2Fs、3FS两个口，可以跟总控微机连接也可以同时跟x荧光分析仪等分析仪器相连。    (8)可以将时产、总产量等生产信息远传到管理部门。    6 结束语    采用Visual Basic编写的WINDOWS下的串口通讯程序和水泥配料专家系统软件，界面友好、操作简单、功能齐全：FJ2810G型x荧光光谱仪和失重秤联网后，实现了分析数据的自动传送配料的自动计算和失重秤下料量的自动控制，提高了水泥生产物料成分分析和过程控制的自动化水平，特种水泥合格率由75提高到86，特种水泥625#品级率提高了10年经济效益可观。满足了水泥生产物料的控制分析和生产配料的需要。据在国内水泥同行调研，完全用国产设备实现水泥生产过程物料快速分析和在线自动配料国内尚不多见。该系统可不受路数和磨机台数限制适合失重