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此文介紹了山東某水泥廠應(yīng)用調(diào)速微機(jī)核子秤控制生料配料的工藝過程。該秤是利用γ射線被所輸送物料吸收而減弱的原理來進(jìn)行工作的，屬于非接觸計(jì)量設(shè)備，具有干擾因素少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、精度高、可在惡劣環(huán)境下工作等特點(diǎn)，為水泥廠生料動(dòng)態(tài)計(jì)量提供了成功經(jīng)驗(yàn)。 
水泥企業(yè)生料配料，應(yīng)用微機(jī)控制比較普遍，大部分企業(yè)選用的計(jì)量設(shè)備有簡(jiǎn)易皮帶秤、懸臂秤和調(diào)速電子秤。這幾種計(jì)量設(shè)備不論秤體如何變化，均沒有脫離荷重傳感器。實(shí)踐證明，荷重傳感器在靜態(tài)標(biāo)定時(shí)線性很理想，但在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)標(biāo)定時(shí)零點(diǎn)有一定偏差，并且存在零點(diǎn)漂移。另外由于水泥企業(yè)粉塵大，電子秤落塵后也會(huì)引起計(jì)量誤差。設(shè)備本身和附近設(shè)備振動(dòng)都會(huì)引起荷重傳感器輸出錯(cuò)誤信號(hào)，造成控制失調(diào)，影響生料出磨合格率。
通過考查論證，我廠決定在生料擴(kuò)建工程中選用核子秤，在北京華海新技術(shù)開發(fā)公司的協(xié)助下，研制完成了“調(diào)速皮帶—核子秤生料配料自控系統(tǒng)”，并在φ2.4×13米生料磨配料工藝中安裝使用，七個(gè)月來生料出磨合格率明顯提高，經(jīng)濟(jì)效益明顯，克服了電子秤的缺點(diǎn)，適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)量和控制。該設(shè)備于1990年3月通過了省級(jí)技術(shù)鑒定。
1 生料配料預(yù)均化
生料配料的最終目的是實(shí)現(xiàn)各有關(guān)化學(xué)成分的合理搭配，以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)熟料。理想的配料方法應(yīng)該是：在各種物料入倉(cāng)前取樣化驗(yàn)，根據(jù)物料成分調(diào)整磨頭配料，但入倉(cāng)前各種物料均屬于塊狀，取樣化驗(yàn)周期較長(zhǎng)，暫時(shí)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)；另一種方法是從磨尾取樣在線或離線進(jìn)行分析，但由于滯后時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)到的物料成分已不是當(dāng)時(shí)的配比，所以這種方法很被動(dòng)，達(dá)不到隨機(jī)調(diào)整配料的目的，起不到事前控制的作用。為了解決這個(gè)問題我們把注意力集中在物料預(yù)均化和計(jì)量設(shè)備的精度上。 
首先我廠建了兩個(gè)石灰石儲(chǔ)庫(kù)和一個(gè)倒庫(kù)，兩個(gè)儲(chǔ)庫(kù)搭配下料后灌入倒庫(kù)，起到了石灰石預(yù)均化的目的。對(duì)于進(jìn)廠煤、粘土、鐵粉和螢石分別建了簡(jiǎn)易儲(chǔ)備倉(cāng)，進(jìn)廠后先在地面用機(jī)械均化，然后存入儲(chǔ)備倉(cāng)，用時(shí)入庫(kù)。由于采取了這些措施，物料成分基本穩(wěn)定，為下一步應(yīng)用核子秤配料打下了良好的基礎(chǔ)。
2 調(diào)速微機(jī)核子秤的組成
2.1 放射源和鉛罐
放射源為同位素Cs—137，產(chǎn)生能量為0.66兆電子伏特γ射線，半衰期為80年，放射性同位素被封裝在φ8×9毫米的不銹鋼小圓柱內(nèi)，裝放射源的鉛罐厚度大于7厘米，放射源用螺母固定在鉛罐的旋轉(zhuǎn)塞上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)塞處于“開”的位置時(shí)，γ射線徑直射出，處于“關(guān)”的位置時(shí)，γ射線幾乎全部被鉛罐吸收。
2.2 γ探測(cè)器
核子秤所用的γ探測(cè)器是專門為核子秤研制的，它具有高氣壓高靈敏度大體積電離室，還具有高增益、高輸入阻抗、低噪聲的前置放大，它將電離室輸出的弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，供微機(jī)采樣，為消除溫度變化的影響并防止潮濕引起的漏電，前置放大中設(shè)有恒溫控制器，保證了較好的溫度穩(wěn)定性。
2.3 調(diào)速皮帶和測(cè)速裝置
我們自已設(shè)計(jì)制造的調(diào)速皮帶機(jī)與外購(gòu)的調(diào)速電子秤有所不同，去掉了荷重傳感器和十字彈簧，而且對(duì)皮帶的測(cè)速信號(hào)裝置也做了改進(jìn)。外購(gòu)的調(diào)速電子秤的皮帶測(cè)速信號(hào)是在皮帶下面安裝一臺(tái)恒磁式測(cè)速發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的從動(dòng)輪隨皮帶旋轉(zhuǎn)，取發(fā)電信號(hào)為測(cè)速信號(hào)，這種方法受皮帶張力、振動(dòng)、機(jī)械故障的影響，易出現(xiàn)不同步信號(hào)。在研制過程中我們?nèi)サ袅诉@個(gè)裝置，因?yàn)檎{(diào)速皮帶機(jī)配用的動(dòng)力是交流調(diào)速電機(jī)，它本身就具有恒磁式測(cè)速發(fā)電機(jī)，我們直接采集它整流后的信號(hào)，作為皮帶機(jī)的測(cè)速信號(hào)，克服了調(diào)速電子秤的弱點(diǎn)，使信號(hào)更加同步準(zhǔn)確。在設(shè)計(jì)調(diào)速皮帶過程中，我們還設(shè)計(jì)安裝了防皮帶跑偏滑輪和皮帶松緊調(diào)整機(jī)構(gòu)，并在機(jī)架上設(shè)計(jì)了安裝γ探測(cè)器的機(jī)構(gòu)。這種專門為核子秤設(shè)計(jì)的調(diào)速皮帶，保證了核子秤的計(jì)量精度和可靠性，減少了投資。
2.4 微機(jī)配料系統(tǒng)和電源
電離室電源主要由600伏直流穩(wěn)壓電源、±15伏和+24伏直流穩(wěn)壓電源組成，它與主機(jī)裝在一起。主機(jī)中央處理單元是8088，并采用了STD工業(yè)控制總線，適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。
3 生料配料系統(tǒng)控制原理
調(diào)速微機(jī)核子秤是一種新型計(jì)量和控制設(shè)備，它是根據(jù)γ射線與物質(zhì)互相作用的原理研制的，放射源發(fā)射出的γ射線穿透輸送機(jī)上的物料之后再射到γ探測(cè)器上，輸送機(jī)上的物料吸收γ射線越多，探測(cè)器接受到的γ射線就越少，探測(cè)器輸出的信號(hào)就越小。這個(gè)信號(hào)經(jīng)前置放大
附：新型生料助燒配料工藝
新型生料助燒配料技術(shù)是長(zhǎng)沙湘鴻綠色技術(shù)開發(fā)有限公司公司、中南大學(xué)等有關(guān)專家在總結(jié)多年水泥工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)，尤其是在大直徑立窯生料配料技術(shù)的基礎(chǔ)上，為配合節(jié)能型立窯生料成型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能速燒及環(huán)保目的，聯(lián)合研制開發(fā)的節(jié)能減排實(shí)用技術(shù)之一。能有效改善生料成型特性、提高成型料強(qiáng)度、降低燒成煤耗和電耗、提高熟料燒成產(chǎn)質(zhì)量，并能有效降低CO、SO2、NOX污染物排放。
配料技術(shù)特點(diǎn) 
⑴、根據(jù)當(dāng)?shù)卦疾牧咸攸c(diǎn)，輔以助燒劑核心料，因地制宜調(diào)整生料配料。 
⑵、復(fù)配的催化助燃和含氧助燃組份一方面可促使預(yù)熱分解段缺氧狀態(tài)下CO及VOC在約300℃即開始催化氧化燃燒，促使揮發(fā)份等可燃物質(zhì)加快化學(xué)反應(yīng)燃燒放熱，強(qiáng)化了對(duì)流傳熱，另一方面可有效地促進(jìn)生料塊內(nèi)部產(chǎn)生無(wú)焰燃燒，促使生料塊里外一起燃燒，燃燒速率大幅度提高，熱量集中，有利于提升窯溫。 
⑶、復(fù)配的塑化組份可有效地改善生料成型特性，提高成型料強(qiáng)度，有效防止爆裂粉化，改善窯內(nèi)通風(fēng)。 
⑷、核心料中所含的La、Ce、Y、Sm、Nd、Mn、P、Ba、Sr等元素降低了液相出現(xiàn)溫度，增加液相量，有利于熟料燒成，并促進(jìn)熟料配料中A礦的形成和穩(wěn)定，提高熟料質(zhì)量。 
⑸、核心料中所含的部分金屬離子催化高溫燃燒中產(chǎn)生的NOx和燃料NOx在富燃?xì)夥障逻€原成N2，強(qiáng)化SO2反應(yīng)沉淀下來而固硫。
　　因地制宜優(yōu)化的生料助燒配料工藝方案可有效地達(dá)到提高熟料產(chǎn)、質(zhì)量及“節(jié)能降污”的目的。

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