回轉(zhuǎn)窯和分解爐的喂煤對于水泥廠的燒成系統(tǒng)至關(guān)重要。喂煤量不穩(wěn)定，可造成預(yù)熱器結(jié)皮、堵塞，甚至造成停窯事故，直接影響窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率和臺時產(chǎn)量，進(jìn)而影響工廠的經(jīng)濟(jì)效益。

　　 煤粉流動性好，尤其在充氣的情況下，具有流態(tài)化性能，但若水分含量高，或積壓存放時間較長，又可能出現(xiàn)粘結(jié)，因而煤粉不僅會涌料而且會棚倉，十分難于控制。另外，煤粉容重小，在相同體積下重量輕，因而在小流量的情況下，可檢測到的重量信號往往較小，給準(zhǔn)確計(jì)量帶來困難。

　　鑒于以上特性，一個好的煤粉計(jì)量控制系統(tǒng)必須具備以下功能：

　　1. 喂煤均勻，密封性好，可靠，既能防止沖煤，又能防止煤粉棚倉，受控性能好。

　　2. 計(jì)量裝置靈敏度要高，抗干擾性能強(qiáng)，既能檢測小流量時信號的變化，又能不易受外界干擾的影響，使短期精度和長期精度都較高，長期穩(wěn)定性要好。

　　3. 計(jì)量控制范圍要寬，既能滿足開窯時用煤量較少的要求，又能滿足正常時和大煤量時的需要，可方便地大范圍改變喂煤量，而不降低計(jì)量精度。

　　4. 自動化程度要高，功能強(qiáng)，適應(yīng)現(xiàn)代化大中型水泥廠的自動控制要求。

　　　針對煤粉的特性和喂煤的要求，在消化吸收國外同類產(chǎn)品技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己在煤粉流量控制應(yīng)用方面的多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，研制開發(fā)了新一代穩(wěn)定可靠的“SPF轉(zhuǎn)子秤煤粉計(jì)量控制系統(tǒng)”。該系統(tǒng)2002年12月通過安徽省主持的專家技術(shù)鑒定，鑒定結(jié)論為：轉(zhuǎn)子秤煤粉計(jì)量控制系統(tǒng)采用多層多分格式結(jié)構(gòu)，密封性能好，可有效地防止煤粉沖料、喂煤穩(wěn)定。設(shè)計(jì)的刀口支撐結(jié)構(gòu)，具有靈敏度高，適應(yīng)高粉塵環(huán)境的特點(diǎn)。系統(tǒng)軟件采用雙回路前饋調(diào)節(jié)、有效地抑制了系統(tǒng)的擾動，增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性。結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡便，對計(jì)量傾瀉性細(xì)粉物料有良好的適應(yīng)性。經(jīng)國內(nèi)外多家水泥廠實(shí)際使用證明，轉(zhuǎn)子秤的計(jì)量精度為±0.5％，系統(tǒng)控制精度優(yōu)于±1.0％，能長期穩(wěn)定地運(yùn)行。經(jīng)安徽省科技情報(bào)研究所國際聯(lián)機(jī)檢索和專家討論認(rèn)為，系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到水平，并與國際同類系統(tǒng)的水平相當(dāng)。轉(zhuǎn)子秤煤粉計(jì)量控制系統(tǒng)的研制成功，為我國建材、冶金、電力系統(tǒng)提供了一種性能價格比高的粉體物料定量喂料和計(jì)量裝置，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，可作為定型產(chǎn)品推廣應(yīng)用。

　　　到目前為止，SPF轉(zhuǎn)子秤煤粉計(jì)量控制系統(tǒng)已在黑龍江、遼寧、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙、山西、北京、天津、陜西、河南、山東、安徽、江蘇、浙江、福建、廣東、云南、貴州、泰國、越南、緬甸等國內(nèi)外幾十家水泥廠得到應(yīng)用。由于應(yīng)用效果好，其中浙江虎山集團(tuán)江山水泥廠，陜西歧星水泥廠先后各采用6套，蘭州窯街水泥廠先后共采用4套，取得了較好的應(yīng)用效果?，F(xiàn)將該系統(tǒng)的性能、原理及應(yīng)用效果介紹如下：

１、SPF煤粉計(jì)量控制系統(tǒng)

1.1 SPF系統(tǒng)組成

　　　SPF煤粉計(jì)量控制系統(tǒng)由煤粉稱重倉、倉重傳感器、螺旋閘門、FR粉體喂料機(jī)、金屬補(bǔ)償器、RWF轉(zhuǎn)子稱重喂料機(jī)、均壓倉、螺旋輸送泵和SPF-PLC控制系統(tǒng)組成，如圖。

1.2 SPF系統(tǒng)工作原理

　　　稱重倉中的煤粉由FR喂料機(jī)均勻穩(wěn)定地喂入RWF轉(zhuǎn)子稱重喂料機(jī)。進(jìn)入RWF轉(zhuǎn)子稱重喂料機(jī)的煤粉由轉(zhuǎn)子從進(jìn)料口帶至出料口并喂入螺旋輸送泵。特殊設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)使得荷重傳感器能準(zhǔn)確的測出RWF圓盤體中煤粉的重量，并輸出重量信號，該信號與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號經(jīng)控制系統(tǒng)處理運(yùn)算得到煤粉的實(shí)際流量，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)煤粉的定量給料。FR喂料機(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤RWF轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速同步調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、準(zhǔn)確運(yùn)行。

　　上述過程中信號測量、運(yùn)算處理、控制調(diào)節(jié)等，均由SPF-PLC控制系統(tǒng)完成。

1.3 SPF系統(tǒng)主要功能

　　a. 實(shí)現(xiàn)對煤粉連續(xù)輸送與均勻穩(wěn)定的喂料。

　　b. 實(shí)現(xiàn)對煤粉流量的計(jì)量――準(zhǔn)確測出瞬時流量、累計(jì)流量。

　　c. 實(shí)現(xiàn)對煤粉的流量控制――定量給料。

1.4 SPF系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

　　a. 轉(zhuǎn)子秤計(jì)量精度：±0.5％

　　b. 系統(tǒng)控制精度：±1.0％

　　c. 喂料能力：1-30m3/h，5-70 m3/h

1.5 SPF系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　a. 系統(tǒng)設(shè)預(yù)給料和計(jì)量裝置，流程密閉，并考慮了氣流的排出通道。預(yù)給料機(jī)采用回轉(zhuǎn)型、多分格、帶攪拌、多層式結(jié)構(gòu)，可有效地消除倉壓的影響，防止沖料；攪拌裝置可防止物料架橋、堵塞，使物料始終處于松散狀態(tài)，保持一定密度；多分格結(jié)構(gòu)保證喂料均勻，受控性好。喂料量的大小，可通過主變頻調(diào)速改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)，并與轉(zhuǎn)子秤同步調(diào)節(jié)。

　　b. 煤粉轉(zhuǎn)子秤采用刀口支承、輪輻式轉(zhuǎn)子，靈敏度高，物料自由下落工作方式，變頻調(diào)速，脈沖測速，密封性能好，喂料均勻，不沖料，計(jì)量精度為±0.5％。

　　c. 轉(zhuǎn)子秤是直接測量轉(zhuǎn)子內(nèi)物料的質(zhì)量，它實(shí)際上是一個稱重喂料裝置，而不像粉體物料流量計(jì)間接地測量其所產(chǎn)生的反作用力。因而在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中即可測出物料的波動或填充率的變化，并能在喂入工藝線之前加以校正，所以短期精度和長期精度都較高。

　　d. 出料口采用柔性連接并與轉(zhuǎn)子秤的轉(zhuǎn)動軸在同以軸線上，因而進(jìn)出料和正壓氣流所產(chǎn)生的力都垂直的導(dǎo)向轉(zhuǎn)軸，不會對轉(zhuǎn)動軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，保持力的測量不受影響，所以抗干擾能力強(qiáng)，受外界因素影響小，有利于提高計(jì)量精度。

　　e. 流量可以通過調(diào)速在1:10的范圍內(nèi)變化，流量調(diào)節(jié)范圍寬。在流量變化的情況下稱重傳感器輸出的信號是穩(wěn)定的，有利于提高計(jì)量精度，因而在小流量的情況下仍能達(dá)到較高的計(jì)量精度。

　　f. 系統(tǒng)的安裝形式可選用直接在料倉底懸掛安裝，也可采用地腳安裝，方便靈活。

　　g. 該系統(tǒng)不僅適于計(jì)量煤粉，也適于計(jì)量粉煤灰等其它粉狀物料。

　　h. PLC控制，可實(shí)現(xiàn)自動計(jì)量，定量喂料，自動去皮重，自動校正，故障報(bào)警，瞬時流量和累計(jì)流量顯示并具有*的信號傳輸與通訊功能。

２、SPF-PLC控制系統(tǒng)

　　采用現(xiàn)代測量技術(shù)、控制技術(shù)與微處理器技術(shù)相結(jié)合的新一代高可靠的PLC測控系統(tǒng)，在用于SPF粉體定量喂料控制系統(tǒng)時，它負(fù)責(zé)完成了對整個系統(tǒng)的信號采集、狀態(tài)判斷、誤差校正、運(yùn)算處理、數(shù)據(jù)顯示、系統(tǒng)調(diào)節(jié)、系統(tǒng)通訊、調(diào)試標(biāo)定等各種任務(wù)，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的連續(xù)計(jì)量和定量給料。它可以作為高度自動化集成系統(tǒng)下的無人現(xiàn)場操作站，成為未來自動化的重要組成部分。

2.1 系統(tǒng)組成

　　SPF-PLC控制系統(tǒng)由系統(tǒng)主機(jī)，SPF信號處理單元，速度調(diào)節(jié)單元，系統(tǒng)執(zhí)行單元及系統(tǒng)應(yīng)用軟件等部分組成。其主要部分被集成在控制盤（柜）內(nèi)。

2.2 系統(tǒng)功能

　　a. 系統(tǒng)設(shè)定與修改

　　可在線設(shè)定給定流量、產(chǎn)量。亦可在線修改皮重、量程、補(bǔ)償系數(shù)、調(diào)節(jié)參數(shù)、報(bào)警限值及系統(tǒng)的機(jī)械參數(shù)等。

　　b. 動態(tài)顯示窗口

　　可切換顯示瞬時流量、給定流量、累計(jì)量、荷重、轉(zhuǎn)速、皮重、瞬時AD轉(zhuǎn)換值、瞬時DA轉(zhuǎn)換值及報(bào)警狀態(tài)等幾乎所有的過程參數(shù)。還可以通過菜單動態(tài)顯示瞬時流量、荷重、轉(zhuǎn)速的趨勢圖及歷史趨勢圖

　　c. 在線標(biāo)定及自動校正

系統(tǒng)本身有稱重倉可進(jìn)行在線標(biāo)定。對于長期運(yùn)行后系統(tǒng)中的一些參數(shù)的變化，系統(tǒng)可自動進(jìn)行校正。

　　d. 通訊接口

　　SIMATIC S7具有很強(qiáng)的通訊功能。它不僅具有PPI方式、MPI方式和自由通訊口方式，而且通過　　PROFIBUS-DP擴(kuò)展模塊的方法支持DP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

2.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

　　a. 人機(jī)界面可操作性強(qiáng)

　　由于系統(tǒng)運(yùn)行于工業(yè)現(xiàn)場，粉塵大，我們采用西門子公司觸摸屏面板TP27作為人機(jī)界面；

　　TP27采用中文環(huán)境，顯示參數(shù)多、操作直觀簡便，“一觸即發(fā)”。

　　b. 系統(tǒng)可靠性高

　　轉(zhuǎn)子秤煤粉計(jì)量控制系統(tǒng)是工藝流程中關(guān)鍵設(shè)備，為保證系統(tǒng)的可靠性，我們選用德國西門子公司SIMATIC S7作為系統(tǒng)主機(jī)，從而簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，該機(jī)功能*，可靠性高，能夠在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。

　　c. 抗干擾能力強(qiáng)

　　傳感器信號、控制信號等采用電流傳輸方式。

３、 應(yīng)用效果

　　3.1 經(jīng)實(shí)際應(yīng)用和標(biāo)定，轉(zhuǎn)子秤計(jì)量精度可達(dá)±0.5％。

　　3.2 經(jīng)實(shí)際應(yīng)用表明維修費(fèi)用少，現(xiàn)場除更換部分密封件外，主要零部件兩年內(nèi)未見更換。

　　3.3 性能價格比高，可節(jié)約工廠投資，與國外指標(biāo)相同的同類系統(tǒng)比，其設(shè)備價格每套約低50萬元左右。

　　3.4 喂煤穩(wěn)定，計(jì)量準(zhǔn)確，對穩(wěn)定窯的熱工制度，降低煤耗，提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。

控制盤性能特點(diǎn)：
采用PLC或PC控制，進(jìn)口元器件；
全部采取雙重閉合環(huán)路，PID調(diào)節(jié)，模塊化；
在線標(biāo)定、自動校準(zhǔn)、斷電記憶；
實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)、控制、在線顯示、標(biāo)定、偏差報(bào)警等功能；
可與中控室相連，通訊功能*；
技術(shù)性能： 工作條件：
1、額定給料量：1.0-60m3/h 電壓：220V±10%，50Hz
2、動態(tài)累計(jì)誤差＜+1.0% 溫度：-20℃～50℃
3、控制精度＜+1.0%F.S 相對濕度：≤85%
4、輸入輸出信號4-20mA DC
5、信號可進(jìn)入中控室