粉状物料计量与控制

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合肥固泰自动化有限公司

鹿建森2013.10.30粉状物料的计量与控制目录1.主要应用领域与场合2.粉状物料特性与计量控制的要求3.粉状物料的计量与控制系统组成4.典型系统应用入窑生料计量与定量喂料窑头和分解炉定量喂煤粉体物料添加与定量配料水泥出厂计量1.主要应用领域与场合粉状物料细度细、容重小、流动性强、易扬尘、易跑料、冲料，而且受水份、温度、压力、充气状态影响变化较大流动性受到水分和气压的影响最为强烈；通常物料水分增加使得粉体物料的流动性变差，物料趋于粘聚并有较大的附着性，水分越大其附着性越强，流动性越差;干燥或伴有气流的粉状物料的流动性极强，表现为物料趋于自溢(自流性)，含气量越大，其流动性越强。2.1粉状物料特性2.粉状物料特性与计量控制的要求计量准确；喂料连续、稳定；调节范围宽、量程大密闭，无扬尘2.2计量控制系统要求3.1过程（称重）仓是重要的工艺环节，粉体计量控制直接串接在过程仓上；是系统连续稳定的供料环节；是称重标定仓，对粉体计量系统进行标定。仓容和结构设计科学、合理；破拱与助卸：流动性强，如煤粉和粉煤灰等，仓侧破拱和仓底重力自然卸料；附着性强，如生料粉、矿粉等，加之仓储库容较大，过程仓储时间较长，采用库侧充气破拱和库底充气助卸结合的方式。3.粉状物料的计量与控制系统组成结构简单，动力配置小，调节迅速，适用于大流量预给料；过程仓要求流态化效果好；对过程仓料压变化敏感，选择阀面面积与流量线性关系好的一段工作；流量与开度非线性，控制时间要短。3.2.1流量调节阀3.2（预）给料单元气动/电动流量调节阀结构简单，占空间高度小，操作维护简单方便，投资少；回转叶轮给料机，往往结构和加工精度不够理想。尤其是侧向和径向间隙较大，常常会产生漏料、跑料，不能稳定地控制瞬时给料量；物料不得夹带杂物和黏湿性过大，否则，容易造成卡料、堵料等故障，并且给料量调节范围较窄；作为预给料的螺旋机要求应更高一些，如：螺旋间隙尽量较小，设有防冲料稳流结构等，并有适当的耐磨性。3.2.2叶轮式/螺旋式给料机叶轮式/螺旋式给料机喂料均匀稳定，消除了窜料和仓压的影响；可根据物料特性及工艺特点设计不同的结构层数；造价较高，功耗较高；选择合适的耐磨材料和合理的结构设计，使用寿命较长。3.2.3迷宫式多层喂料机迷宫式多层粉体喂料机冲击流量计设备简单全封闭、投资低、可在线或旁路标定计量精度较低3.3计量单元3.3.1流量计（固体流量计、科里奥利流量计）固体流量计：通过对物料所受科里奥利力的测量得到物料的流量。计量原理独特，不受系统压力、振动等外界因素的影响，计量的准确性高。高速运转的测量板磨损大、恒速稳定要求高。维护要求和投资成本较高，实现长期稳定运行难度较大。科里奥利(Coriolis)流量计：只计量，是被动检测；系统稳定性依赖于给料装置；滞后控制调节。3.3.2流量计的缺点3.2定量给料机结构简单，精度较好，投资较低，维护成本低，调校容易；密闭性差，易漏料、扬尘，造成环境污染；占用空间也较大，易冲料。3.3螺旋秤简单的说就是装了传感器的螺旋输送设备；采用变频调速给料，精度较低；维修工作量较大，选型不能偏大，因其小流量工作不稳定；磨损大、易窜料。3.4转子秤格式叶片推动或限制物料流动；采用环状天平的原理，计量精度高；支点轴对称布置，物料粘附不影响精度；进出料在同一轴线，工艺干扰不影响计量。转子秤3.5分格转子秤主要用于煤粉计量；把喂煤、计量、锁风集成一体；利用二次杠杆原理+重量计量；采用预期控制技术；利用间隙可调锁风技术；进煤、出煤、进风在一条轴线；计量精度高、使用寿命长、维护简单。分格转子秤计量原理开发了稳流型工艺；负压抽吸助卸技术；宽进料口设计；更高的加工进度，锁风效果好；通用控制器控制。固泰公司CWF分格转子定量喂煤装置固泰公司CWF分格转子定量喂煤装置3.6轮辐转子粉体计量秤是我公司自主研制，开发的最新一代粉体计量装置，主要用于粉体物料计量；汲取了环状天平和菲斯特转子秤的各自优点；稳定可靠、计量准确、量程大、使用寿命长、维护简单。采用轮辐式转子式结构，特种合金材料，间隙锁料技术；直接测量转子内物料重量，计量精度不受料仓内物料属性、气流和物料流动特性的影响，计量准确；采用预给料+预期控制技术，双环控制，保证了喂料连续稳定，计量精度高；独特的刀口设计和悬挂装置支撑，传力灵敏，计量精度高；独特的长寿命设计，使用寿命长，故障率低，维护简单；结构简洁，全密封设计，运行可靠，无泄漏；采用PLC控制；布置安装简单，占用空间小，便于维护；具有远程诊断功能，即时提供技术支持。使用寿命长转子、密封板采用合金材料，耐磨；转速低，磨损小；减速机悬空转子，转子与下密封板间隙锁风，不接触，所以耐磨；磨损后，测间隙重新调整，与菲斯特煤粉秤一样原理。4.1入窑生料计量与定量喂料系统稳流储料仓：大多数采用仓底充气助卸或结合仓侧充气破拱的自然卸料的方式来保证稳流储料仓内生料的连续自然卸料；预给料装置——流量调节阀；除了选配性能优良的流量调节阀外，设计一个合理的过程储料仓，稳定过程储料仓的仓压，稳定仓底助卸气压下，得到一个稳定卸料的料流是非常重要的因素；为了能够提高整个系统的动态性能，应根据系统实际滞后时间常数，选择合理的调节方式和参数也是非常重要的。

4.典型系统应用流量计检测入窑生料的瞬时流量；PID或其变种算法来调节流量阀的开度；流量调节阀的开度与其通过流量大小的线性关系直接影响该系统的稳态性能，间接影响系统的动态性能指标；纯滞后控制系统。4.1.1

流量调节阀+流量计系统流量环的调节是由定量给料机的负荷、定量给料机的线速度，通过运算和标度变化得到实际通过计量单元的瞬时生料流量，与入窑生料系统的设定输入流量进行比较，利用偏差调节计量单元的速度；负荷环的调节是由系统根据设定输入确定的负荷范围，再由测量的负荷，与标准负荷比较，由偏差调节流量调节阀门的开度。4.1.2

流量阀+定量给料机系统流量调节阀预给料+定量给料机定量给料，精度更高，更稳定；耦合双回路控制，设计、调试要求高；定量给料机规格大，占用空间较大；密闭性不如流量计，有扬尘的可能预给料+预期控制技术，双环控制，计量精度高，提升机电流一般在2A内波动；使用寿命长，5年内基本没有易损件；安装高度低，与冲板流量计差不多。4.1.3

流量阀+转子秤系统入窑生料计量与定量喂料控制原理图PWF（R）入窑生料计量与定量喂料系统规格型号表规格型号喂料能(m3/h)功率(kW)整机重量(kg)适用生产线规模PWF(R)112510～1004.025001000t/d新型干法线PWF(R)132520～2005.530001500t/d新型干法线PWF(R)152535～3507.540002500t/d新型干法线PWF(R)173040～4009.250004000t/d新型干法线PWF(R)193060～6001165005000t/d新型干法线PWF(R)213580～8001590008000t/d新型干法线云南省活发集团刘总旗水泥有限公司2500t/d水泥生产线入窑生料喂料沂南中联4500t/d水泥生产线入窑生料喂料4.2.1

定量喂煤四个关键环节

4.2窑头和分解炉定量喂煤系统稳流系统；给料装置；计量设备；输送锁风装置。

4.2.2

科里奥利原理流量计系统

4.2.3转子秤系统4.2.4分格转子秤系统

4.2.5

CWF（S）稳流型定量喂煤系统

主要特点：多层粉体喂料机，采用分级喂料技术，保证喂料均匀稳定，不产生因气压结拱现象；使用稳流仓结构，内部能形成漏斗效应，保证煤粉的流动性；配合适当的保温和负压抽吸助卸系统（国家专利技术），完全能避免稳流仓煤粉结壁现象；系统的返风在稳流仓顶部汇集，及时通过收尘收走，形成微负压，不易形成气拱，下料稳定；宽接口设计，不存在煤粉在接口处挂壁、结料；同时，喂料机内有搅拌器，使煤粉充分流化，避免粘壁，消除物料死区，有利于下料顺畅；稳流仓料位实时控制，可根据工厂的实际工艺状况，将稳流仓设定在合理的仓位，确保喂煤连续、稳定；同时，可定期进行实物标定，确保长期稳定的计量精度。台泥（安顺）水泥有限公司2x4000t/d水泥生产线台泥（重庆）水泥有限公司2x4600t/d水泥生产线4.3粉体物料添加与定量配料4.3.1主要添加与定量配料的粉体种类煤粉灰的定量添加；矿渣粉、钢渣粉与熟料粉的定量配料（矿渣与熟料独立粉磨）；窑灰的定量添加；干电石渣粉的定量添加等。

4.3.2库侧卸料系统库侧卸料系统叙述同入窑生料系统分格轮预给料，定量给料机和环状天平转子秤计量；计量精度高，成本较低；分格轮加工精度不高，易漏料、跑料；对物料杂质较敏感；不适宜粉煤灰等流动性好的物料。4.3.3

库底——分格轮+定量给料机/环状天平转子秤4.3.4

库底——螺旋喂料机+螺旋秤螺旋喂料机预给料，螺旋秤计量；计量精度较差，成本较低，高度空间低，横向距离大；螺旋加工精度不高，易漏料、跑料，经常把螺旋倾斜安装；不适宜粉煤灰等流动性好的物料。4.3.5

库底——螺旋喂料机+环状天平转子秤螺旋喂料机预给料，环状天平转子秤计量；计量精度高，成本较高；螺旋加工精度不高，易漏料、跑料，经常把螺旋倾斜安装；在小流量场合使用。很难控制稳定的料流。由于很难对物料的流态性能进行量化测定，库底分料箱很小，充气量不易控制，再加上仓压的影响，会出现时大时小，时通时断的现象；流量测量环节（计量秤）和流量调节环节（流量调节阀）在物理空间的分离（斜槽较长），使的该系统在偏差调节上会出现一定的滞后现象；分格轮和流量阀双调节易出现紊乱；此系统不推荐使用。4.3.6库底——库底转库侧4.3.7库底——多层粉体喂料机+转子体计量秤系统把转子粉体计量装置与多层粉体喂料机结合起来；主要应用于库底卸料的易流性粉状物料的计量与定量给料。系统主要特点：预给料机为MPF多层粉体喂料机，采用专门设计的多层式密封结构，有效抑制了粉状物料流动性好带来的串料问题，克服了仓压对计量的影响，喂料均匀稳定，不会出现结拱、串料、漏料等现象；该系统继承了PWF轮辐转子粉体计量装置的计量精度高、使用寿命长、维护简单等特点；采用预给料机加预期控制技术，技术先进，给料稳定，计量精度高，真正实现定量喂料；结构简洁，全密封设计，操作简便，运行可靠，无泄漏；具有远程诊断功能，及时提供技术支持。后英集团矿渣粉、熟料粉配料系统大同煤矿集团粉煤灰定量添加4.4水泥出厂计量系统散装水泥领域中所使用的计量器具以各类衡器为主；汽车衡：包括机械式地秤与电子汽车衡，直接称量散装水泥汽车装运量；料仓电子秤：直接称量仓中水泥重量，主要用于船运散装水泥中转站；轨道衡：包括静态与动态轨道衡，主要用于大型水泥厂发散；台秤，特别是杠杆式台秤，广泛用于小型建筑工地或农村发散其它，主要包括车载称重系统