電子皮帶秤是一種對(duì)固體顆粒物料實(shí)施輸送、稱(chēng)量和給料的重要設(shè)備。按控制方式,通常分為重力式皮帶秤和配料式皮帶秤兩種。前者側(cè)重與調(diào)節(jié)皮帶速度相結(jié)合,使物料流達(dá)到設(shè)定流量值,物料流量Q(t)是時(shí)間的可變函數(shù),系統(tǒng)為一變時(shí)滯系統(tǒng);后者控制給料裝置的下料量,皮帶恒速,但給料裝置通常具有非線性特性,系統(tǒng)為一常時(shí)滯、非線性系統(tǒng)。由于被控對(duì)象存在著強(qiáng)相互作用、任務(wù)非結(jié)構(gòu)化,所以,要使以?xún)?yōu)化為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)控制級(jí)成為工業(yè)過(guò)程遞階控制,合理的工藝流程設(shè)計(jì)及設(shè)備配置選型設(shè)置對(duì)系統(tǒng)能否長(zhǎng)期可靠運(yùn)行至關(guān)重要。

　　采用德國(guó)申克(Schenck)技術(shù),由承德市自動(dòng)化計(jì)量設(shè)備廠提供的帶預(yù)給料的振動(dòng)給料機(jī)成功應(yīng)用于大冶有色金屬公司諾蘭達(dá)工程,設(shè)備配置完全滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和工藝要求,符合德國(guó)申克公司選型設(shè)計(jì)及制造技術(shù)規(guī)范。

　　2重力式皮帶秤稱(chēng)量原理重力式皮帶秤通過(guò)稱(chēng)重傳感器稱(chēng)出的質(zhì)量和測(cè)速傳感器測(cè)出的皮帶線速度的乘積變化來(lái)反映被控參數(shù)流量的變化。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,將相應(yīng)的給料量和各種物料的配料量預(yù)先置于微處理機(jī)中作為標(biāo)準(zhǔn)量,在設(shè)備運(yùn)行中,通過(guò)稱(chēng)量的物料質(zhì)量q乘以皮帶的輸送速度v,即為物料的給料速率Q。質(zhì)量q的大小通過(guò)稱(chēng)重傳感器輸出的模擬量來(lái)表示,皮帶的輸送速度v通過(guò)測(cè)速傳感器輸出的脈沖數(shù)來(lái)表示,把兩個(gè)實(shí)測(cè)值同時(shí)送給微處理機(jī)相乘,其乘積為實(shí)際給料速率,微處理機(jī)自動(dòng)將乘積結(jié)果與預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行對(duì)比,一旦出現(xiàn)差值,微處理機(jī)將發(fā)出一相應(yīng)信號(hào)傳送給變頻調(diào)速器,控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,以調(diào)整皮帶的輸送速度,達(dá)到定量給料的目的。

　　實(shí)際上,由于物料流的不均勻性,速度控制是隨機(jī)的,隨時(shí)都有可能要調(diào)整皮帶輸送速度,使給料量隨時(shí)修正,跟蹤預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)量。對(duì)物料特性較好的控制對(duì)象,通常下料口的開(kāi)度按照物料顆粒度、日產(chǎn)量和系統(tǒng)運(yùn)行工作制設(shè)置。大多數(shù)情況下,下料口的調(diào)整通過(guò)手動(dòng)調(diào)整來(lái)完成,因此,選取皮帶速度為流量的控制參數(shù)。為提高產(chǎn)品的性能價(jià)格比,采用一種簡(jiǎn)單的交流調(diào)速系統(tǒng),由調(diào)速控制器和電磁調(diào)速電機(jī)組成常規(guī)的振動(dòng)給料機(jī)大冶有色金屬公司諾蘭達(dá)工程使用的電子皮帶秤用于銅精礦、煤、熔劑及返料的傳輸、稱(chēng)量和配比,對(duì)煤、熔劑及返料采用了常規(guī)的振動(dòng)給料機(jī)。而由于銅精礦粒度小,濕度、粘度大,易形成堵料或沖料,采用常規(guī)的振動(dòng)給料機(jī),即使設(shè)備的計(jì)量精度再高,也很難保證物料流的暢通,不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)準(zhǔn)確給料;加之銅精礦礦倉(cāng)下料口面積大(3 m×1 m),巨大的倉(cāng)壓極易將皮帶壓死而導(dǎo)致生產(chǎn)中斷,因此,為保證物料的連續(xù)、均勻傳輸,提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性及精度,對(duì)銅精礦的輸送、稱(chēng)量和配比采用了帶預(yù)給料的振動(dòng)給料機(jī),合理地把問(wèn)題解決在預(yù)給料階段。

　　3　帶預(yù)給料的振動(dòng)給料機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成及控制過(guò)程

　　構(gòu)成帶預(yù)給料的振動(dòng)給料機(jī)由預(yù)給料機(jī)和振動(dòng)給料機(jī)兩部分組成。預(yù)給料機(jī)由DEM1257秤體、非標(biāo)漏斗、專(zhuān)用溜槽及FDA+外圍電路儀表擴(kuò)展箱組成;DEM1257秤體含秤架(非標(biāo)制作)、5700 mm×1200 mm皮帶、FGA30速度傳感器、變頻調(diào)速器、7.5 kW交流電機(jī)及KA96IR1減速機(jī);非標(biāo)漏斗設(shè)置了防堵料過(guò)渡段,有效防止了大的板塊結(jié)構(gòu)堵住料斗的出料口或沖料壓死皮帶,確保給料的連續(xù)性;專(zhuān)用溜槽是使預(yù)給料機(jī)的物料流均勻平衡地滑到振動(dòng)給料機(jī)的皮帶上,保證物料流連續(xù)、穩(wěn)定、均勻,且與中心線對(duì)稱(chēng)分布。振動(dòng)給料機(jī)由DEL0850秤體、MICRCONTFC0421儀表、卸料罩及全密封電控柜組成。DEL0850秤體含秤架(非標(biāo)制作)、5000 mm×800 mm皮帶、FGA30速度傳感器、Z6—4/100稱(chēng)重傳感器、變頻調(diào)速器、2.2 kW交流電機(jī)及SA93I減速機(jī)。

　　3.2控制過(guò)程

　　為使系統(tǒng)可靠正常運(yùn)行,系統(tǒng)控制方案嚴(yán)格遵循德國(guó)申克(Schenck)公司技術(shù)規(guī)范,采用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)選型,預(yù)給料機(jī)和振動(dòng)給料機(jī)同步控制,比例調(diào)速。設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中,通過(guò)稱(chēng)重傳感器和測(cè)速傳感器分別將預(yù)給料機(jī)的輸送速度信號(hào)、振動(dòng)給料機(jī)的輸送速度信號(hào)及物料(銅精礦)的稱(chēng)重信號(hào)傳送給MICROCNTFC0421微處理機(jī)進(jìn)行計(jì)算、對(duì)比和分析。如果輸出量(給料量)與預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)量(給定值)相符,預(yù)給料機(jī)和振動(dòng)給料機(jī)將維持原來(lái)的工作方式,系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài);如果計(jì)算出的輸出量(給料量)與預(yù)置標(biāo)準(zhǔn)量(給定值)出現(xiàn)偏差,MICROCNTFC0421微處理機(jī)經(jīng)過(guò)分析判斷后,自動(dòng)發(fā)送一相應(yīng)的電信號(hào)給自動(dòng)聯(lián)鎖裝置,聯(lián)鎖裝置按預(yù)先設(shè)定的聯(lián)鎖條件將信號(hào)合理分配給預(yù)給料機(jī)和振動(dòng)給料機(jī)的變頻調(diào)速器,調(diào)整電機(jī)的運(yùn)輸速度,達(dá)到輸出量(給料量)等于預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)量(給定值),使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求。現(xiàn)場(chǎng)工作人員可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制盒改變給料量的大小,其控制過(guò)程與自動(dòng)狀態(tài)完全一致。

　　3.3運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題及改造

　　帶預(yù)給料的定量給料于2007年10月投入生產(chǎn),剛投入運(yùn)行的半年時(shí)間里,銅精礦預(yù)給料機(jī)的皮帶經(jīng)常壓死,減速機(jī)故障頻繁,致使諾蘭達(dá)爐的生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查分析認(rèn)為:銅精礦下料倉(cāng)倉(cāng)底尺寸(3 m×1 m)太大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了申克標(biāo)準(zhǔn),造成巨大倉(cāng)壓,,由此導(dǎo)致銅精礦壓死皮帶,并損壞減速機(jī)的大小齒輪。要解決這個(gè)問(wèn)題,必須對(duì)倉(cāng)底(料倉(cāng)與皮帶接觸面)及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造。在不影響銅精礦下料的情況下,將料倉(cāng)左右兩側(cè)各向內(nèi)收縮120 mm,由原來(lái)的直漏斗改為斜漏斗,一方面可以減小料倉(cāng)與皮帶的接觸面積,另一方面可以防止沖料壓死皮帶;經(jīng)計(jì)算,倉(cāng)壓系數(shù)為1.125,扭矩為5426 Nm,采用7.5 kW交流調(diào)速電機(jī)有足夠的余量,減速機(jī)選用JKA106R82A;同時(shí),振動(dòng)給料機(jī)的減速機(jī)改用JSA72R42A減速機(jī)。2008年6月,根據(jù)上述方案,成功地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

　　4　結(jié)論

　　帶預(yù)給料的振動(dòng)給料機(jī)經(jīng)過(guò)改造,保證了工藝流程的暢通,設(shè)備運(yùn)行狀況良好,計(jì)量精度及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿(mǎn)足生產(chǎn)需要,受到了工程技術(shù)人員及現(xiàn)場(chǎng)工作人員的一致好評(píng),其主要特點(diǎn)如下:

　　(1)綜合性強(qiáng)。設(shè)備集機(jī)、電、儀為一體,綜合應(yīng)用了機(jī)械傳輸、電控、數(shù)據(jù)處理及有關(guān)工藝方面的知識(shí)。

　　(2)控制技術(shù)先進(jìn)。成功地應(yīng)用了直接數(shù)字控制(DDC)技術(shù)和交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù),數(shù)字顯示當(dāng)前瞬時(shí)值和累計(jì)值,達(dá)到了準(zhǔn)確喂料和控制的目的。

　　(3)控制方式靈活。既可通過(guò)控制室集中控制,也可實(shí)現(xiàn)實(shí)地控制、顯示及4~20 mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)遠(yuǎn)傳。

　　(4)通訊功能強(qiáng)。具有與上位機(jī)(MAX—1000DCS系統(tǒng))聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)交換或根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)脫網(wǎng)自動(dòng)、手動(dòng)和標(biāo)定等功能。

　　(5)合理解決了倉(cāng)壓或沖料對(duì)物料輸送和測(cè)量精度的影響,保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行和生產(chǎn)的連續(xù)性。

　　(6)系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng),可靠性好,并具有較強(qiáng)的自診斷功能,準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)高、低限報(bào)警和各種故障提示