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1 配料秤系統(tǒng)概況
某水泥股份有限公司#2生產(chǎn)線為我國第1條水泥產(chǎn)量4000噸/天的國產(chǎn)示范化水泥生產(chǎn)線,,采用的是經(jīng)過改造的原民主德國的二手配料秤?
該配料秤陳舊,控制落后?配料秤系統(tǒng)采用單回路控制,無流量調(diào)節(jié)器,系統(tǒng)的流量給定值和反饋值都給到直流調(diào)速單元上?另外,測速發(fā)電機(jī)直接作為荷重傳感器的供電電源,荷重傳感器的輸出信號即為實(shí)際流量信號?這樣的控制特點(diǎn),導(dǎo)致了水泥配料系統(tǒng)控制精度低,抗干擾能力差;直流調(diào)速單元器件老化,故障頻頻,但無備件和可替代的備件;現(xiàn)場粉塵對直流電機(jī)換向器影響較大;由于測速發(fā)電機(jī)和直流電機(jī)同軸,皮帶打滑時,中控仍顯示喂料正常,常造成水泥配料不合格?此外,由于荷重傳感器的橋壓由測速發(fā)電機(jī)提供,故皮帶上無料時必造成電機(jī)飛車,因此,零點(diǎn)的標(biāo)定不僅繁瑣,而且很難保證精度?上述問題的存在,直接影響了#2線水泥磨的正常生產(chǎn)?為此,我公司于2000年底到2001年初對這3臺水泥配料秤進(jìn)行了改造?

2 改造方案的確定及控制原理
(1)改造方案?由于本系統(tǒng)最終要控制的工藝參數(shù)為物料流量,而流量的控制是通過調(diào)整皮帶速度來實(shí)現(xiàn)的,因此我們采用串級控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對物料流量的控制,以提高配料秤系統(tǒng)的控制質(zhì)量?其中,選擇流量為主控量,皮帶速度為副控量?目前變頻技術(shù)已非常成熟,為了適應(yīng)現(xiàn)場粉塵大的環(huán)境特點(diǎn),選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)來控制皮帶速度,為了克服原配料秤系統(tǒng)中存在的其他缺點(diǎn),我們將測速裝置安裝于皮帶上,而荷重傳感器采用穩(wěn)恒直流電源供電,其輸出信號為物料重量信號?

流量調(diào)節(jié)器采用新一代高精度演算調(diào)節(jié)器CFC-100,變頻器選用G11S系列,測速傳感器采用TH-26?其中,CFC-100采用了8位CPU芯片,PI調(diào)節(jié)功能完全由軟件實(shí)現(xiàn),并強(qiáng)化了自我診斷機(jī)能,對秤的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視,具有故障診斷?故障報警?故障保持功能?軟件編程通過參數(shù)設(shè)定的方法實(shí)現(xiàn),使用方便,通用性強(qiáng),對不同能力的秤都能用數(shù)字設(shè)定的方法調(diào)節(jié)零點(diǎn)和量程,自動計(jì)算調(diào)整值,一次調(diào)整就能記憶,無須人工干預(yù)?另外,CFC-100的抗干擾能力極強(qiáng),可適應(yīng)惡劣的環(huán)境,與強(qiáng)干擾源變頻器同裝于一個柜子中,仍能可靠工作,保證計(jì)量控制精度?
TH-26采用的是磁電式脈沖發(fā)生器,其外形象一個小車,重約20kg;以O(shè)點(diǎn)為固定點(diǎn),水平安裝于皮帶機(jī)的回程皮帶上,并能夠以O(shè)點(diǎn)為軸在豎直面內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動?這樣,當(dāng)皮帶轉(zhuǎn)動時,就可帶動TH-26的測速車車輪無滑動地轉(zhuǎn)動,從而測得皮帶速度?當(dāng)皮帶與主動輪打滑時,仍能測得皮帶真實(shí)速度?
(2)配料秤系統(tǒng)控制原理?當(dāng)物料通過計(jì)量皮帶的有效稱量段時,物料的重量通過稱量框架作用在荷重傳感器上,荷重傳感器產(chǎn)生與物料重量成正比的電壓信號,同時將皮帶速度轉(zhuǎn)換為脈沖信號,由CFC-100對荷重傳感器采集到的物料重量信號與TH-26采集到的皮帶速度信號進(jìn)行綜合,得出實(shí)際流量,再與流量給定值進(jìn)行比較,輸出操作值給變頻器,變頻器以此作為皮帶速度設(shè)定值來控制電機(jī)速度,從而達(dá)到了控制流量的目的?顯然,重量信號的波動以及皮帶打滑就成了主控回路的干擾信號,流量調(diào)節(jié)器會針對這些干擾,進(jìn)行PI調(diào)節(jié),以克服干擾的影響?完成定量給料?

3 配料秤調(diào)試與標(biāo)定
根據(jù)配料工藝要求設(shè)定好CFC-100與變頻器G11S的所有參數(shù),并用信號發(fā)生器對CFC-100的所有模擬通道進(jìn)行零點(diǎn)和量程的標(biāo)定,以保證與上位DCS系統(tǒng)的可靠通訊,然后對皮帶秤進(jìn)行砝碼標(biāo)定?下面以熟料秤為例介紹砝碼標(biāo)定的過程和某些技術(shù)細(xì)節(jié)?

3.1 現(xiàn)場調(diào)整

(1) 調(diào)整稱量框架的水平度?使稱量段上的3個托輥在同一水平面上,其水平度誤差≤±1mm時,就可保證0.5%的計(jì)量精度?
? (2) 調(diào)整稱量框架的配重,使荷重傳感器輸出略大于0mV?啟秤,緩緩轉(zhuǎn)動皮帶,在皮帶轉(zhuǎn)過1周的過程中,使荷重傳感器每一刻的輸出都大于0mV,這樣就能保證物料實(shí)實(shí)在在地壓在荷重傳感器上,避免秤虛?熟料秤荷重傳感器輸出在0.6mV~3.8mV之間波動?
(3) 測量皮帶周長?熟料秤皮帶周長為8.53m?

3.2 置脈沖

將CFC-100打至手動操作位置,給一操作值?在P運(yùn)行狀態(tài)下啟秤?將皮帶轉(zhuǎn)過5圈時TH-26產(chǎn)生的脈沖數(shù)置入CFC-100的機(jī)能數(shù)據(jù)06號地址中?該脈沖數(shù)代表了皮帶長度?在零點(diǎn)和量程標(biāo)定過程中,當(dāng)啟動標(biāo)定程序后,系統(tǒng)將自動累積脈沖;當(dāng)皮帶轉(zhuǎn)過5圈時,系統(tǒng)將自動停止標(biāo)定程序,使標(biāo)定簡單準(zhǔn)確?

3.3 標(biāo)零點(diǎn)

將CFC-100打至“標(biāo)0點(diǎn)”運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)?啟動零點(diǎn)標(biāo)定程序,配料秤系統(tǒng)開始累積流量;當(dāng)皮帶轉(zhuǎn)過5圈時,系統(tǒng)自動停止累積?將累積量的折算值置入CFC-100的00號地址中,即可去皮重?重復(fù)啟動零點(diǎn)標(biāo)定程序,記錄累積值,不修改00號地址中的內(nèi)容?

3.4 標(biāo)量程

計(jì)算基準(zhǔn)值?基準(zhǔn)值 = 砝碼折算值(kg?m)×皮帶周長(m)×皮帶圈數(shù)(N)?熟料秤稱量框架長0.5m,正常運(yùn)轉(zhuǎn)時料重約為240 kg?m?本次標(biāo)定掛120kg砝碼,因此,熟料秤基準(zhǔn)值= 240×8.53×5 =10236 ?kg ?
將此基準(zhǔn)值置入CFC-100的04號地址中?然后將CFC-100打“標(biāo)量程”運(yùn)行狀態(tài)?現(xiàn)場加砝碼120kg,啟動量程標(biāo)定程序,系統(tǒng)開始累積流量;當(dāng)皮帶轉(zhuǎn)過5圈時,系統(tǒng)自動停止累積?將累積值與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較,自動計(jì)算出累積量的折算值,將該折算值置入CFC-100的02號地址中,量程標(biāo)定完畢?重復(fù)啟動量程標(biāo)定程序,記錄累積值,不修改02號地址中的內(nèi)容?
砝碼標(biāo)定完畢后,將系統(tǒng)打至自動,進(jìn)行PID整定?將CFC-100打至遙控運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),中控室給一流量設(shè)定值,啟秤,由于稱量框架上有砝碼,故系統(tǒng)有流量反饋值?當(dāng)反饋值等于給定值時,突然去掉一個砝碼——給配料秤控制儀表一個階躍擾動,觀察系統(tǒng)的調(diào)節(jié)動作,調(diào)整PI參數(shù),直至滿足工藝要求為止?熟料秤PI參數(shù)最后整定值為:P=120,I=5?在這樣的PI參數(shù)調(diào)節(jié)下,階躍擾動約2 s即可消除,滿足配料工藝要求?

4 配料秤系統(tǒng)改造效果
原配料秤系統(tǒng)中,由于荷重傳感器的橋壓是由測速發(fā)電機(jī)提供的,其輸出信號即為實(shí)際流量信號?當(dāng)荷重傳感器上無壓力時,實(shí)際信號為零,調(diào)速單元不斷調(diào)節(jié),造成飛車?因此,零點(diǎn)標(biāo)定也必須加上砝碼,通過間接的方法進(jìn)行標(biāo)定,該方法繁瑣,需反復(fù)調(diào)整?并且由于加上砝碼標(biāo)零點(diǎn),就不能保證皮帶空載時,荷重傳感器上有預(yù)壓力?也就是說,皮帶上一定存在某些位置使皮帶懸空,當(dāng)皮帶上的重物達(dá)到一定程度時,才對荷重傳感器產(chǎn)生壓力?因此,這樣標(biāo)出的零點(diǎn)不準(zhǔn)確?而新配料秤系統(tǒng)從零點(diǎn)的標(biāo)定過程中就可看出,完全克服了這一點(diǎn),使零點(diǎn)的標(biāo)定簡單?準(zhǔn)確?
另外,由于原系統(tǒng)中的直流調(diào)速單元由分立元件搭成,參數(shù)調(diào)整極不方便,元器件老化?器件參數(shù)漂移等問題的存在,直接影響了皮帶秤穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)?并且皮帶打滑不能及時被發(fā)現(xiàn)常造成水泥配料不合格?而新系統(tǒng)完全克服了以上缺點(diǎn)?在不改變零點(diǎn)和量程標(biāo)定參數(shù)時,重復(fù)做零點(diǎn)和量程標(biāo)定試驗(yàn),累積量的相對誤差都在±0.5%之內(nèi),這充分說明新系統(tǒng)運(yùn)行是穩(wěn)定的?在以后的實(shí)際生產(chǎn)中也證明了這一點(diǎn),水泥配比長期穩(wěn)定?
因此,本次改造徹底解決了原系統(tǒng)中存在的問題,并取得了以下幾個方面的效果:
(1) 實(shí)現(xiàn)串級調(diào)節(jié),使系統(tǒng)抗干擾能力增強(qiáng),改善了控制質(zhì)量,并滿足與DCS系統(tǒng)的通訊及其它配料設(shè)備的聯(lián)鎖?
(2) 增加手動調(diào)速模式和機(jī)旁控制模式,便于設(shè)備維護(hù)?
(3) 解決了備件?皮帶打滑等問題?
(4) 標(biāo)定過程簡單?準(zhǔn)確?控制精度<±1%,計(jì)量精度<±0.5%?
維護(hù)量明顯減少,故障率大大降低,控制質(zhì)量明顯提高,保證了水泥磨的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和水泥質(zhì)量,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益?

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