計量給料系統(tǒng)

重型鎧裝式定量給料系統(tǒng)的研究與開發(fā)

研發(fā)背景

水泥生產(chǎn)工藝中，物料的計量與定量給料成為生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，計量與定量給料的準確性和穩(wěn)定性關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)線的產(chǎn)能。對塊粒狀物料、黏濕性物料的計量（如生料配料、輔料配料以及熱熟料的計量），在第二代新型干法水泥生產(chǎn)裝備的研發(fā)中提出了新的要求。隨著水泥生產(chǎn)線逐步大型化，傳統(tǒng)的皮帶秤因承載能力差、取料困難、頻繁更換皮帶、重載打滑等現(xiàn)象，已經(jīng)很難滿足生產(chǎn)線大型化的要求。

對于黏濕性物料的取料、計量以及定量給料，部分廠家采用板式喂機加皮帶秤的兩段控制方式。其中板式喂料機實現(xiàn)取料、輸送、調(diào)節(jié)功能，皮帶秤實現(xiàn)計量，控制系統(tǒng)根據(jù)皮帶秤的計量來調(diào)節(jié)板式喂料機的取料量，從而實現(xiàn)定量給料。兩段式控制方式存在兩個問題：

（1）喂料量由板鏈機控制，皮帶秤只是計量裝置，是一種典型的兩段滯后控制，導(dǎo)致皮帶秤上時而空料，時而滿料，很難實現(xiàn)連續(xù)的定量給料；

（2）兩段式結(jié)構(gòu)對安裝高度要求高，系統(tǒng)復(fù)雜，增加了土建成本。重型鎧裝式定量給料系統(tǒng)在承載能力、取料方面能很好地滿足生料配料、輔料配料和熟料計量能工藝環(huán)節(jié)的要求，是大型生產(chǎn)線生料配料環(huán)節(jié)中計量的有效解決方案。但能滿足5000t/d及以上規(guī)模的重型鎧裝式定量給料系統(tǒng)在國內(nèi)基本還是空白，國內(nèi)產(chǎn)品主要依賴進口；因此研發(fā)適用于大型生產(chǎn)線重型鎧裝式定量給料系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義。

重型鎧裝式定量給料系統(tǒng)的組成

重型鎧裝式定量給料系統(tǒng)由重型鎧裝計量裝置（即鏈板定量給料裝置）和控制系統(tǒng)兩大部分組成。其中，鏈板式定量給料裝置實現(xiàn)取料、計量和輸送；控制系統(tǒng)將荷重信號和鏈板速度信號進行采集運算后，與設(shè)定給料量比較輸出實時速度值給變頻電機實現(xiàn)定量給料。重型鎧裝式定量給料系統(tǒng)設(shè)備本體包括驅(qū)動系統(tǒng)、鏈板輸送系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、刮板清掃系統(tǒng)和密封防塵裝置五部分組成。其中：

（1）驅(qū)動系統(tǒng)包括頭尾鏈輪，鏈輪采用分片組合式，方便更換和維修。

（2）鏈板輸送系統(tǒng)采用特種合金鋼板一次沖壓成型，承載能力、耐沖擊能力強，能適應(yīng)較大載荷的沖擊；鏈板之間結(jié)合緊密，在不干涉的情況下間隙盡量小，不會產(chǎn)生漏料漏粉等現(xiàn)象。

（3）稱重系統(tǒng)是重型鎧裝式定量給料裝置的核心部件，也關(guān)系到系統(tǒng)的計量準確，從而決定著計量精度等問題。

（4）刮板清掃系統(tǒng)保證了下料過程中鏈板上的粘結(jié)物料能有效的清除，保證計量裝置的皮重穩(wěn)定、計量準確。此外，防塵裝置是結(jié)合系統(tǒng)的綠色環(huán)保等理念，實現(xiàn)設(shè)備的無粉塵全密封運行。控制系統(tǒng)是重型鎧裝定量給料系統(tǒng)實現(xiàn)定量給料的核心?？刂葡到y(tǒng)通過現(xiàn)場采集稱重系統(tǒng)稱量段的荷重信號，經(jīng)過變送器處理將0~20mV電壓信號轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的4~20mA信號隔離變送，結(jié)合采集的鏈板運行的速度信號，設(shè)定流量比較和經(jīng)過PID運算后，輸出實時速度信號值給變頻器驅(qū)動電機，從而實現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)，其稱重原理見圖1。

其中，穩(wěn)定的PID運算是實現(xiàn)實時流量調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。速度信號的采集頻率高達800000次/s，從而提高了控制精度。另控制系統(tǒng)還采用了完善的光電或電磁隔離，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

重型鎧裝式定量給料系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

面對重載工況、黏濕性物料以及高溫物料等使用工況，重型鎧裝式定量給料系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題是穩(wěn)定取料、準確計量以及如何實現(xiàn)定量給料。傳統(tǒng)的皮帶式定量給料機存在取料困難、遇到重載易出現(xiàn)皮帶和滾筒打滑等情況，因此鎧裝式定量給料系統(tǒng)采用了鏈傳動方式，鏈上裝有承載輪其結(jié)構(gòu)見圖2（a），將鏈板本身和物料的重力傳遞到承重導(dǎo)軌上。該結(jié)構(gòu)具有較好的承載能力，增加了傳動的可靠性。重型鏈板式定量給料裝置采用三排等節(jié)距鏈，三排鏈各自裝有承載輪，在結(jié)構(gòu)上解決了重載的承載，同時增加了取料動力和可靠性，其鏈輪驅(qū)動軸結(jié)構(gòu)見圖2（b）。

在取料方面，由于重型鎧裝式定量給料裝置采用了鏈傳動方式，傳動可靠，不會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象；且所用波紋狀鏈板結(jié)構(gòu)能增大物料和鏈板之間的摩擦力，能將物料平穩(wěn)地從錐倉取出。特別是對黏濕性物料，一般的給料裝置都會因物料水分導(dǎo)致物料和取料接觸面摩擦力減少而導(dǎo)致難以平穩(wěn)取料，而重型鎧裝式定量給料裝置鏈板上面噴丸處理的波紋鏈板增加了表面的摩擦阻力，則仍能實現(xiàn)黏濕性物料的平穩(wěn)取料。

在承重方面，鎧裝式定量給料裝置采用短節(jié)距鏈加上承載輪結(jié)構(gòu)，承載輪的分布和鏈節(jié)數(shù)一致，增加了承載能力。針對鏈板寬度在1400mm及以上的大型裝置，在結(jié)構(gòu)上采用三排承重導(dǎo)軌，極大增加了承載能力，能適應(yīng)200~1000t/h的給料能力，能較好的適應(yīng)了各種重載工況。在稱重裝置上，傳統(tǒng)的皮帶秤采用的稱重方法有懸掛式整體稱重、彈性段式承重以及直壓式承重等多種。在分析這些稱重方法的優(yōu)缺點及適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，我們設(shè)計出橋式稱量段承重裝置。橋式承重裝置由承重導(dǎo)軌（也稱“稱重導(dǎo)軌”）、橫梁、可調(diào)式懸掛支座、彈性連接片、預(yù)載調(diào)節(jié)螺母組成，見圖3。

其中：

（1）可調(diào)式懸掛支座與機架連接，其支座上固定有預(yù)載調(diào)節(jié)螺母，通過調(diào)節(jié)預(yù)載調(diào)節(jié)螺母實現(xiàn)傳感器受力調(diào)節(jié)；

（2）稱重導(dǎo)軌有四段，每兩段與兩支橫梁構(gòu)成一稱重半橋，其中一稱重半橋的一端通過十字彈性連接片與懸掛支座連接，另一稱重半橋的一端用單彈性連接片與可調(diào)支座連接；兩段稱重半橋間通過單彈性連接片連接，構(gòu)成一個稱重橋；

（3）稱重橋的重力通過中間橫梁兩端傳遞到兩傳感器，進行重力稱重。由兩個稱重半橋組成的橋式承重結(jié)構(gòu)能有效地抑制稱重重力變化引起的擾動，實現(xiàn)重型鏈板秤穩(wěn)定計量的目的；而且該橋式稱重裝置結(jié)構(gòu)緊湊，傳感器預(yù)載調(diào)節(jié)簡便易行，對重型鏈板秤的計量準確穩(wěn)定提供了很好的解決方案在稱重原理上，重型鏈板定量給料裝置中。在稱量段Lg中，其有效稱量段長度L_eff=L_g/2，那么單位長度的物料重量 ：

Q（kg/m）為：Q=QB/L_eff=2QB/Lg。

QB表示物料承重段的重量，單位為kg。因此，鏈板上物料流量為：

I=3600Q·V=3600×（QB/L_ef）·V=3600×QB×(2/Lg)×V

式中：I —表示時間單位流量，單位為kg/h；V —為鏈板線速度，單位為m/s；t —為時間，單位為s。

重型鎧式給料系統(tǒng)的應(yīng)用推廣分析

隨著新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，大型化生產(chǎn)線逐漸取代中小規(guī)模生產(chǎn)線，新的工藝要求對裝備大型化要求越來越明顯。而重型鎧裝式定量給料系統(tǒng)的研制成功，能在塊粒狀物料、高溫物料計量和定量給料上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的皮帶式定量給料技術(shù)，對于大型化的水泥生產(chǎn)線具有廣泛的適應(yīng)性，其應(yīng)用推廣工藝環(huán)節(jié)主要有以下方面。

（1）礦山礦石的計量。礦山礦石應(yīng)其顆粒不均勻、物料流量大等特點對計量設(shè)備的抗沖擊性、承載能力提出了更高的要求。重型鎧裝式定量給料裝置采用全金屬結(jié)構(gòu)，能耐大物料的沖擊載荷。在計量能力方面，有效解決了皮帶秤在該計量環(huán)節(jié)的耐沖擊能力差、易損壞等缺點。

（2）5000t/d及以上規(guī)模生產(chǎn)線生料配料。生料配料環(huán)節(jié)原料主要以顆粒狀物料（石灰石、頁巖等）和黏濕性物料（黏土質(zhì)原料）的為主，石灰石、頁巖等因其用量大，顆粒不均勻，傳統(tǒng)皮帶秤容易出現(xiàn)皮帶刮傷，以及因載荷過大滾筒出現(xiàn)打滑等現(xiàn)象，鎧裝式定量給料裝置因承載能力強、鏈板代替皮帶全金屬結(jié)構(gòu)以及鏈傳動技術(shù)能較好地解決皮帶秤在該工藝環(huán)節(jié)的不適應(yīng)性；同時，對于黏土質(zhì)原料，皮帶秤在取料環(huán)節(jié)出現(xiàn)皮帶和物料表面打滑等現(xiàn)象，造成物料拉不出來等現(xiàn)象，鎧裝式定量給料裝置鏈板采用波紋設(shè)計，能增加物料接觸面的摩擦力，同時自清掃系統(tǒng)能解決粘料等問題，對于黏土質(zhì)原料的取料、計量具有較好的適應(yīng)性。

（3）高溫物料的計量。針對高溫物料的計量，鎧裝式定量給料裝置因其采用全金屬結(jié)構(gòu)，能耐800 ℃的高溫，從結(jié)構(gòu)上能適應(yīng)高溫物料對設(shè)備的影響。如出篦冷機的高溫熟料的計量是工藝環(huán)節(jié)的薄弱點，因此熟料產(chǎn)量非直接計量得到，而一直是通過相關(guān)的折算得到的；而鎧裝式定量給料系統(tǒng)可用于該工藝環(huán)節(jié)的熟料計量，從而能有效解決這一技術(shù)空白。

因此，重型鎧裝式定量給料系統(tǒng)研制能有效代替?zhèn)鹘y(tǒng)皮帶秤在塊粒狀物料、黏濕性物料和高溫物料上的居多不適應(yīng)性，其系列化產(chǎn)品在水泥行業(yè)、冶金等行業(yè)具有較好的推廣效果，是工業(yè)計量裝備的一次技術(shù)型革新。 2100433B