我国水泥行业属粗放型行业, 而行业中的计量环节又相当薄弱。随着新建大中型水泥厂和老水泥厂的技术改造及自动化水平的提高, 以及现代工业生产要求对生产过程实行工艺过程控制和质量控制,加上生产技术管理和企业经营管理, 需要能反映各生产环节的情况及数据, 研制与大中型水泥厂生产配套的高性能、高精度计量设备显得越来越重要。针对生产时影响水泥质量的重要环节——— 生料配料, 研制出为 1 000 t/d 国产化水泥装备线配套配料用的“微机控制定量给料皮带秤”系统。该系统的研制成功, 对提高水泥工业的技术水平,降低原料消耗, 节约能源,提高水泥质量和生产经济效益都具有重要的意义。

微机控制定量给料皮带秤系统的设计思想是:水泥厂生产时的入磨生料一般由 3～ 4 种原料组成。要保证生料配料质量, 首先要求每台皮带秤能够精确地输送和计量入磨物料; 其次要求所有皮带秤能够按照设定值的要求稳定地按比例配料。整个系统大体可分为 3 个部分: 机械部分、电机控制部分和计算机部分。这 3 部分共同组成一个闭环控制系统,来完成按比例精确配料的任务。机械部分即秤体,它上面装有称重的传感器, 能准确地称出有效称量段上的物料重量, 同时秤体上还装有速度传感器,它能精确地测出皮带的速度, 能将以上两个量的数据迅速地传送给计算机, 计算机再将两个量数据计算后得出物料的实际流量 ( Q 实) , 与计算机的设定值 ( Q 设定) 进行比较得出差值,再将该差值信号传送到该系统的电气执行部分即控制器。控制器接受计算机命令经 PID 调节后可改变驱动皮带的电动机转速, 使皮带秤给料量与计算机设定值一致并达到一定精度, 这就是整个微机控制定量给料皮带秤的工作原理。

作为配料皮带秤定量给料执行机构的控制调节部分——— 直流电机调速控制器,首先要按照系统的工作要求, 准确地控制精确度,研制的控制器按要求可同时控制 3 台直流电机的转速。

该控制器由主回路电源、可控硅装置、滤波电路等组成, 控制器与计算机间能进行脱机和联机运行。当系统处于连机状态时, 计算机传送来的联机信号经光电隔离后, 再由频压转换器转换成直流电压, 经处理后至综合管,用控制触发电路中的放电时间来控制触发脉冲的相位, 能达到控制调节可控硅导通角的目的, 此时整个系统处于流量闭环控制状态, 物料流量的调节与稳定由计算机通过控制器对电机进行调解来实现。当系统处于脱机状态时,控制器可单独分别对 3 台秤进行手动无级调速, 此时仍为闭环调速系统。当系统模拟给定旋钮调到一个位置时, 一定的模拟给定电压加到 ST 的输入端,通过综合放大电路来控制触发电路输出脉冲的相位,以控制可控硅导通角的大小, 获得一定的转速。为了提高皮带秤运行的可靠性, 在皮带秤上设置了皮带跑偏自动报警电路, 当皮带跑偏到一定程度时, 自动报警电路会自动切断主回路电源,使皮带秤停止工作, 以免发生事故。同时,为了防止配料比例的失调, 可通过计算机来切断其他几台配料秤的主回路电源, 这样可防止计算机与控制器相互影响和干扰, 在信号接收口设置光电隔离电路,对于 D/A 转换部分, 可采用高精度集成 F/V 转换器,当把 0～ 10 kHz 输入信号转化成 0~10 V 输出电压时,线性度为 0.02% 能保证频压转换的连续性, 采用任意小数分频法输出调节量, 精度达 0.01% 配合硬件滤波, 使之进入综合点。为提高系统运行的可靠性, 控制器采用余度技术,除了能与计算机联机和脱机外, 还有 P/PI 双模控制,控制器上具有限幅保护和过流保护, 控制器可安装在一个立式柜中,正面有面板, 面板上应明确标出 3 台称控制旋钮及3 台称体上电机的电压电流表指示值, 控制器通过控制柜后的接线端子与计算机及称体连接, 该系统的研制成功为水泥行业提供一个准确的计量设备,可大大提高水泥的质量。 

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