基于負荷率與轉速控制的定量給料系統

周愉

摘 要：定量給料系統是一種集稱量與料量控制于一體的給料系統，主要由圓盤給料機、定量給料機、DCS控制系統構成，廣泛運用于冶煉行業物料的配送工藝?；谪摵陕逝c轉速控制的定量給料系統，通過對稱量裝置進行優化實現了負荷率測量的準確性，通過對測速裝置優化實現了轉速控制的準確性，通過DCS系統控制邏輯的優化實現了圓盤給料機、定量給料機工作的協調性，通過定期維護標準的執行實現定量給料機工作的低故障性，從而實現了給料的準確性、穩定性。

關鍵詞：定量給料系統；負荷率；轉速；DCS系統；維護

中圖分類號：TS203 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0296-02

1 定量給料系統的構成及工作原理

1.1 定量給料系統的構成

定量給料機系統由料倉、圓盤給料機、定量給料機、DCS系統四部分構成。

1.2 定量給料系統工作原理

定量給料系統工作原理如下：物料首先經行車吊運至料倉，再由料倉底部的圓盤給料機轉運至定量給料機，最后由定量給料機將料量轉運至下游工序，整個轉運過程由DCS系統進行自動控制。

1.3 定量給料機工作原理

定量給料機通過不斷的采集荷重傳感器信號與速度信號，計算出實際物料的流量，并將實際流量與流量設定值進行比較，如果流量設定值大于實際流量值，控制變頻器加速，如果流量設定值小于實際流量值，控制變頻器減速，使得實際流量值趨于流量設定值。

2 基于負荷率與轉速控制的定量給料系統

2.1 稱量裝置優化

2.1.1 稱量裝置結構改進

傳統兩組對稱布置的稱量傳感器在實際運行中存在稱架受皮帶擠壓變形，四只傳感器共6種組合的橫向、縱向水平度安裝調整較困難，造成傳感器測量誤差較大，零點偏移嚴重?；谪摵陕逝c轉速控制的定量給料系統采用一根計量托輥代替了傳統稱架，采用滾動支撐代替了原固定平面支撐，該托輥使用更換周期為兩年，在日常生產中無需停機進行檢查、維護，基本消除稱架變形造成稱量影響；同時采用一組對稱布置的稱量傳感器進行測量，兩只傳感器共2種組合在橫向、縱向的水平度容易調整。通過對稱量裝置結構進行改進消除了稱架變形、傳感器安裝水平度影響后，靜態測量精度由3%提升至0.1%。

2.1.2 稱重顯示控制器輸出信號改進

傳統定量給料系統配置ICS-2000系列的稱重顯示控制器只能輸出瞬時料量信號，DCS系統只能通過料量同時調整圓盤給料、定量給料機轉速實現料量控制，經常造成定量給料機料層過薄、過厚，使得稱重傳感器負荷率難以保持在20～80%的測量最佳線性區域?；谪摵陕逝c轉速控制的定量給料系統采用IND560BC系列的稱重顯示控制器，可同時輸出瞬時料量、傳感器負荷率信號，DCS系統可使用料量對定量給料機轉速進行控制，使用傳感器負荷率對圓盤給料機轉速進行控制。

2.1.3 校準方式的改進

傳統定量給料機采用皮帶空負荷運行進行靜態線性校準，由于皮帶自身運行存在振動，造成測量負荷存在皮帶振動疊加力，線性校準不準確?；谪摵陕逝c轉速控制的定量給料系統在皮帶停止時進行線性校準，消除了皮帶運行帶來的疊加負荷影響。

2.2 測速裝置優化

傳統定量給料機依靠測速托輥與皮帶接觸摩擦轉動進行測速，該測速方式受皮帶自身振動、皮帶及測速托輥自身粘料影響，測速托輥運行過程會出現打滑、跳動等情況，造成測速托輥無法完全保證與皮帶轉速的同步性，導致測量轉速存在偏差、測量轉速的穩定性較差，進一步造成定量給料機計量不準確、控制不穩定?；谪摵陕逝c轉速控制的定量給料系統采用旋轉編碼器進行轉速測量，且該旋轉編碼器固定于尾部滾筒的軸上，運行中可完全保證與滾筒的同步性；同時該旋轉編碼器輸出脈沖為4096，可保證其輸出信號的準確性，實現定量給料機測速的準確性。

2.3 DCS控制系統改造

2.3.1 采集信號的改造

由單一的采集定量給料機瞬時料量信號改造為同時采集瞬時料量、傳感器負荷率信號，為后續對圓盤給料機、定量給料機協調工作提供基礎數據。

2.3.2 負荷率控制的實現

基于負荷率與轉速控制的定量給料系統首先根據定量給料機設計流量、傳感器最大負荷設計負荷率計算模塊，將不同的料量通過計算后在20～80%的最佳線性區內選擇適合負荷率。當定量給料系統運行時根據操作人員的料量設定，負荷率計算模塊自動計算出最佳適合負荷率，并將負荷率傳輸至圓盤給料機PID調節模塊，通過調整上游圓盤給料機的給料速度達到控制下游定量給料機傳感器負荷率恒定、皮帶料倉厚度恒定的目的。

2.3.3 轉速控制的實現

系統根據操作人員的料量設定，將料量設定值傳輸至定量給料機，定量給料機稱重顯示控制儀根據測量的負荷率，計算出準確的轉速設定值，并傳輸至定量給料機PID調節模塊，實現轉速的準確控制。

3 定量給料機的維護

定量給料系統在運行中，隨著各種機械及電氣性能下降、稱量系統自身誤差的累計，控制精度會降低。為保證定量給料機的控制精度，必須加強對定量給料機的維護，主要從定量給料機的日常點檢和校準兩方面進行維護。

3.1 定量給料機的日常檢查

皮帶：及時檢查、清理皮帶上粘料；對跑偏的皮帶及時的進行調校；對厚薄差異較大、損壞嚴重的皮帶及時的進行更換。

計量托輥：檢查計量托輥筒體粘料、筒體及軸承損壞情況，對跑外圓、振動較大的托輥進行更換。

傳感器：檢查傳感器水平度、用萬用表對各組傳感器進行壓力檢測，確保各組傳感器輸出信號均正常，防止個別傳感器損壞后，影響到整個稱量的準確度。

稱重顯示控制器：檢查稱重顯示控制器料量給定輸入，料量反饋輸出、負荷率輸出信號，確保顯示重量準確，傳輸數據一致。

電氣系統：檢查變頻器、電機運行情況，確保變頻器能實現正常調速，實現料量的自動調節功能。

設備衛生：定量給料機稱量系統屬于較精密的電子元件構成，需要定時的對其進行灰塵清理，防止灰塵進入到儀器內部，引起測量不準或者燒毀電路板；同時傳感器表面過多的粉塵、顆粒容易對傳感器形成擠壓，造成額外的負載信號，對整個測量造成偏差。

3.2 定量給料機定期校準

定量給料機校準主要分為兩步，分別為線性校準、動態校準。

3.2.1 線性校準

線性校準為皮帶空載靜止時進行，按照定量給料機校準說明書，對定量給料機進行零點、量程線性校準，確保線性校準誤差在控制誤差范圍內。

3.2.2 動態校準

動態校準為皮帶空載運行時，按照定量給料機校準說明書，對定量給料機進行動態校準，確保動態校準誤差在控制誤差范圍內。

4 總 結

基于負荷率與轉速控制的定量給料系統從定量給料機稱量裝置、測速裝置、校準及維護方法、DCS系統自動控制模塊進行了系統性的優化，設備定量給料系統的靜態誤差可控制在0.1%，動態波動控制在3%，可大大提升冶煉系統給料的準確性、穩定性。

參考文獻

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收稿日期：2018-9-9