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0 引言

定量給料系統(tǒng)作為許多生產(chǎn)設(shè)備的給料系統(tǒng),已廣泛應(yīng)用于水泥建材、 冶金化工、 電力煤炭等行業(yè)粉體連續(xù)輸送的流量測量與定量給料的工業(yè)環(huán)節(jié),如水泥廠入窯煤粉的定量給料及輸送就是一個典型的例子, 其供料過程中的穩(wěn)定性、 均勻性等問題是影響計量精度的主要因素。由于它用途的廣泛性, 提高給料系統(tǒng)的自動化程度就有著重要的現(xiàn)實意義。本文介紹的粉體定量給料系統(tǒng)是在消化吸收國外相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)的基礎(chǔ)上研制開發(fā)的新型粉體流量檢測與控制裝備系統(tǒng), 是一種專門解決粉體連續(xù)稱重、 定量給料及輸送特制的設(shè)備, 原理先進、 給料均勻可靠、 測量準(zhǔn)確。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

該定量給料系統(tǒng)由喂料均勻穩(wěn)定地水平星輪轉(zhuǎn)子給料機、稱重精確的天平轉(zhuǎn)子稱重機和功能強大的控制系統(tǒng)組成。系統(tǒng)每一種環(huán)節(jié)都是針對粉體物料的特性而專門設(shè)計的, 它能很好地解決粉體物料在倉儲、 喂料過程中出現(xiàn)棚倉、 穿洞、 漏料、 噴瀉等現(xiàn)象。

整個定量給料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。粉體由水平星輪轉(zhuǎn)子給料機均勻穩(wěn)定地給入天平轉(zhuǎn)子稱重機, 由它測得粉體物料的流量大小,并將此信號送入控制系統(tǒng)進行處理, 控制系統(tǒng)將實測流量與設(shè)定流量相比較, 用所得偏差值調(diào)節(jié)水平星輪轉(zhuǎn)子給料機和天平轉(zhuǎn)子稱重機轉(zhuǎn)速, 實現(xiàn)粉體的連續(xù)輸送與均勻穩(wěn)定的定量給料, 精確地測出瞬時流量、 累積流量。

1. 1 水平星輪轉(zhuǎn)子給料機結(jié)構(gòu)及原理

水平星輪轉(zhuǎn)子給料機是一種容積式給料機, 它由多層水平星輪( 轉(zhuǎn)子) 組合而成, 其作用是將粉體物料從儲倉中均勻地取出, 并將物料連續(xù)均勻地供給下一級稱重設(shè)備, 調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速, 可實現(xiàn)不同的給料量。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖 2 所示。

由調(diào)壓板和分隔板將給料機分成多個功能區(qū):受料區(qū)、 取料區(qū)、均壓區(qū)和容積計量區(qū)。物料在受料區(qū)攪拌葉片的作用下進入取料區(qū), 攪拌葉片的轉(zhuǎn)動使得粉體層能夠整體分割, 達到整體流的效果。物料再經(jīng)取料區(qū)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子進入均壓區(qū), 均壓區(qū)中的葉片設(shè)計成螺旋狀, 使物料在該倉中得到充分疏松, 近似自然狀態(tài), 密度穩(wěn)定, 從而抵消容重變化影響計量精度。計量區(qū)為容積式的, 粉體充滿計量轉(zhuǎn)子, 通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn), 可以實現(xiàn)定容積供料, 供料均勻穩(wěn)定。

該給料機特點:

( 1) 受料口徑設(shè)計很大, 并設(shè)有攪拌裝置, 不會出現(xiàn)棚倉、 架橋等現(xiàn)象。

( 2) 多層分隔結(jié)構(gòu)設(shè)計, 物料方向多次偏轉(zhuǎn)。非鋼性密封, 不會發(fā)生粉體噴瀉和漏料。

( 3) 由于調(diào)壓板和均壓區(qū)作用使得粉體物料以穩(wěn)定密度進入計量區(qū), 不受倉容與倉壓的影響, 供料穩(wěn)定、 均勻、 精確。

1. 2 天平轉(zhuǎn)子稱重機結(jié)構(gòu)及原理

天平轉(zhuǎn)子稱重機采用環(huán)狀天平轉(zhuǎn)子機構(gòu), 其作用是完成粉體的連續(xù)輸送、 流量測量, 調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)子可實現(xiàn)定量給料。它由圓盤形秤體、轉(zhuǎn)子、 傳動機構(gòu)、稱重傳感器和測速傳感器組成, 其秤體是完全密封的, 以免工作時粉塵外溢。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖 3 所示。

對稱布置的兩支點將秤體支承形成天平結(jié)構(gòu),未下料時, 可調(diào)節(jié)平衡裝置, 使整個秤體相對于支點處于平衡狀態(tài)。兩支點與進出料口同處一條軸線上, 進出料口與外界柔性聯(lián)接。轉(zhuǎn)子由一系列葉片組成, 實際上是一格一格的旋轉(zhuǎn)空間, 下料時物料從進料口進入轉(zhuǎn)子的空間內(nèi), 隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到達出料口排出, 因而相對于支點, 圓盤形秤體一半有物料, 另一半沒有物料, 使秤體失去平衡, 失衡程度取決于物料重量, 并由裝在秤體一側(cè)的稱重傳感器檢測。出料口的給料量除與盤上物料重量有關(guān)外,還與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有關(guān)。重量信號和速度信號送入控制系統(tǒng)進行運算處理, 即可得出粉體流量, 通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,可實現(xiàn)定量給料。

該稱重機特點:

( 1) 支點將秤體對稱支撐形成天平平衡結(jié)構(gòu),進出料口與支點在同一軸線上, 進料與出料、 氣流壓力及積灰對稱重測量結(jié)果無影響。

( 2) 在秤體內(nèi)粉體物料的重量被直接測得, 減少了由于測反力而帶來的誤差。

( 3) 物料從秤體支撐軸線兩側(cè)進入秤體, 其沖擊力不會影響秤體平衡, 轉(zhuǎn)子葉片上粘附物料產(chǎn)生的附加力矩也因?qū)ΨQ而自動抵消, 使秤體動態(tài)零點不發(fā)生變化。

( 4) 秤體及轉(zhuǎn)子采用鑄鋼結(jié)構(gòu), 不變形, 耐磨損, 間隙恒定, 物料受控性好, 可長期穩(wěn)定地運行。

( 5) 結(jié)構(gòu)簡單、 密封、 安裝維護方便。

1. 3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用現(xiàn)代測量控制技術(shù)與微處理技術(shù)相結(jié)合, 由控制主機、 接口模塊、顯示單元、 信號處理單元和測調(diào)速單元等組成, 它們集成在一個控制柜內(nèi)。其控制主機采用德國 SIMATIC S7- 224 系列的可編程序控制器, 反應(yīng)十分迅速, 調(diào)節(jié)靈敏。系統(tǒng)的主要功能是對所接收的各種信號進行運算處理,顯示瞬時流量、 累積流量和荷重曲線變化, 自動去皮重, 并有異常報警、 故障自檢和完善的信號傳輸與通信功能。

2 結(jié)語

該系統(tǒng)具有給料均勻可靠、測量準(zhǔn)確、 密封效果好、 控制精度高等優(yōu)點, 可在線標(biāo)定, 整個系統(tǒng)全密封設(shè)計, 對環(huán)境無影響。實現(xiàn)了定量給料的高度自動化, 對煤粉計量尤為適用, 如水泥廠入窯生料和入窯煤粉的流量測量, 同樣也適用于其它粉狀物料的計量, 如糧食、 谷物等, 在粉體物料喂料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

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