西門子 稱重給料機(jī)在電解鋁石油焦煅燒工藝的應(yīng)用

作者：吳留柱  秦繼明 孟**   單位：河南天成衡器有限公司

摘要：本文從應(yīng)用的角度介紹了西門子稱重給料機(jī)在四川啟明星鋁業(yè)有限責(zé)任公司石油焦煅燒工藝中的應(yīng)用，介紹了西門子稱重給料機(jī)的工作原理、組成和技術(shù)特點。

關(guān)鍵詞：稱重給料機(jī) PID控制 積算儀 石油焦煅燒 配料　直接承重式秤架

 

在鋁用碳陽極生產(chǎn)工藝流程中，常用配料秤對兩種或多種物料進(jìn)行配料控制，配料秤的系統(tǒng)精度、控制的可靠性及長期穩(wěn)定性影響甚至決定著產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。

本文介紹用西門子稱重給料機(jī)解決煅燒車間給料控制問題的經(jīng)過，以期達(dá)到拋磚引玉的目的，與同行交流經(jīng)驗。

 

      四川啟明星眉山鋁業(yè)煅燒車間石油焦煅燒工藝共有三條生產(chǎn)線，為了控制和計量石油焦，每條線煅前都采用稱重給料機(jī)（配料秤）進(jìn)行給料控制，給料量一般在2~10T/H范圍內(nèi)，給料速度可調(diào)，精度要求優(yōu)于0.5%,物料顆粒不均勻（顆粒從粉末到直徑80毫米,實際可達(dá)150或更大）。由于原有給料機(jī)稱重PID調(diào)節(jié)的波動范圍過大,給料不穩(wěn)定，造成爐溫波動，影響了石油焦煅燒生產(chǎn)的產(chǎn)量、質(zhì)量和能耗，并且給料機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)卡料損壞皮帶。為控制爐溫,操作人員需不斷的調(diào)節(jié)燃?xì)夂惋L(fēng)門，難以實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

該廠通過反復(fù)比較各種稱重設(shè)備，認(rèn)為河南天成衡器有限公司推薦的西門子公司模塊設(shè)計、直接承重式秤架結(jié)構(gòu)的稱重給料機(jī)（也稱配料秤）較適合現(xiàn)場生產(chǎn)工藝條件的要求，選了用西門子稱重給料機(jī)來解決煅燒車間的稱重給料問題的方案。

 

   西門子公司技術(shù)人員根據(jù)用戶提出的工藝技術(shù)要求和考察現(xiàn)場工藝條件后,推薦使用了WF1200系列的稱重給料機(jī)配BW500的控制儀表和西門子弗蘭德減速機(jī)，并對原有的給料裝置提出了改進(jìn)方案建議。西門子WF1200系列稱重給料機(jī)是用于測量大顆粒組分的高負(fù)荷重型稱重給料機(jī)，它采用了MSI單托輥皮帶秤及其相關(guān)**技術(shù)，在皮帶負(fù)荷發(fā)生變化時，也可實時獲取讀數(shù)，而不影響其高精度和控制性能。

 

2.1 系統(tǒng)的工作原理和組成

2.1.1 工作原理

稱重給料機(jī)將經(jīng)過皮帶上的物料，通過稱重秤架下的稱重傳感器進(jìn)行檢測重量，以確定皮帶上的物料重量；裝在尾部滾筒或旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的數(shù)字式測速傳感器，連續(xù)測量給料速度，該速度傳感器的脈沖輸出正比于皮帶速度；速度信號與重量信號一起送入皮帶給料機(jī)控制器，產(chǎn)生并顯示累計量/瞬時流量。給料控制器將該流量與設(shè)定流量進(jìn)行比較,由控制器輸出信號控制變頻器調(diào)速，實現(xiàn)定量給料的要求（如圖1）。

可由上位PC機(jī)設(shè)定各種相關(guān)參數(shù)，并與PLC實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。它可以采用兩種運行方式：自動方式和半自動/手動方式。

自動方式

?        半自動方式/手動方式

由人工在控制器上設(shè)定配方的配比，手動啟動控制器，BW500積算儀控制變頻器和稱重式給料機(jī)加料。

 

2.1.2 系統(tǒng)的組成

稱重給料機(jī)的核心部分是皮帶秤（如圖3）。皮帶秤的主要組成由秤架、積算儀和速度傳感器組成；而稱重給料機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點和精度主要由皮帶秤的設(shè)計結(jié)構(gòu)決定。

 

  

 

2.2 技術(shù)特點

   西門子稱重給料機(jī)在皮帶秤的秤架結(jié)構(gòu)、積算儀以及稱重給料機(jī)的整體設(shè)計上都具有它的特點。WF1200系列給料機(jī)使用的是MSI直接承重式秤架結(jié)構(gòu)和BW500積算儀，這種秤秤架結(jié)構(gòu)簡化了稱重給料機(jī)的稱重結(jié)構(gòu),降低稱重系統(tǒng)的無效載荷, 提供合適的量程和靈敏度, 對于小流量稱重有獨特的優(yōu)勢。

2.2.1 秤架結(jié)構(gòu)特點

西門子皮帶秤秤架部分的設(shè)計是很具有特色的，與一般常用的杠桿式秤架設(shè)計不同，它采用了被稱為“三無”的直接承重式秤架結(jié)構(gòu)，即：無杠桿、無支點、無平衡重（如圖4），也就是沒有稱重承載器。這種設(shè)計帶來的好處是顯而易見的：

    維護(hù)方便

在秤架上沒有杠桿支點，沒有可動部件，也不存在諸如支點磨損等問題。杠桿式秤架秤體大，水平面方向的表面積大，大面積積灰需經(jīng)常清掃，否則會引起零點變化，而直接承重式秤架尺寸短小，水平方向的表面積更小，積灰量很小，積灰引起零點變化也小，可無需經(jīng)常清掃。

直承式秤架結(jié)構(gòu)保證了物料的重量通過稱量托輥組直接加在稱重傳感器上，皮重、料重一起稱，所以秤架結(jié)構(gòu)非常簡單，重量也非常輕。

?     秤架具有模塊化特點，通用性好

秤架結(jié)構(gòu)不僅簡單，對不同寬度皮帶來說零部件的通用性也比較好，除了靜態(tài)梁、動態(tài)梁的寬度相應(yīng)變化外，其余部分幾乎是一樣的。同時，模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)大大減少了維修和更換備件的工作量和成本。

?     秤架**度高

由于采用的是高**度**產(chǎn)品三梁平行四邊形稱重傳感器，能完全避免皮帶與托棍間摩擦產(chǎn)生的水平力對皮帶秤精度的的影響，，其重復(fù)性是0.01%，非線性和滯后均為0.02%。這樣的高**度對于稱重給料機(jī)的名義**度0.5%來說不僅足夠，而且還有余地。因為采用直接承重式結(jié)構(gòu)，也相應(yīng)減少了因這些部件帶來的測量**度損失和在物料輸送過程中機(jī)械震動給稱量系統(tǒng)帶來的干擾。

 

本系統(tǒng)采用西門子BW500積算儀作為給料控制的核心儀表（如圖5）。

BW500積算儀是為皮帶秤和稱重給料機(jī)設(shè)計的功能強大的積算儀，真正的雙PID功能可用于稱重給料機(jī)的流量控制，可控制恒定載荷或給料量。

 具有**技術(shù)的雙稱重傳感器（*多四個傳感器）平衡功能，能排除不均勻側(cè)向負(fù)荷的影響，不需傳感器匹配機(jī)械平衡；

 具有在線標(biāo)定、批量處理、濕度補償、傾斜補償?shù)裙δ埽?/div>

圖5：安裝在控制室的BW500積算儀

雙路PID調(diào)節(jié)功能，可以根據(jù)不同的工藝需要設(shè)定PID的響應(yīng)時間和調(diào)節(jié)范圍；

 有效地解決傳感器的特性匹配問題, 相比于外接電位器, 可以顯著提高系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性。