電子皮帶秤是一種對固體顆粒物料實施輸送、稱量和給料的重要設(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,使物料流達到設(shè)定流量值,物料流量Q(t)是時間的可變函數(shù),系統(tǒng)為一變時滯系統(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)為一常時滯、非線性系統(tǒng)。由于被控對象存在著強相互作用、任務(wù)非結(jié)構(gòu)化,所以,要使以優(yōu)化為基礎(chǔ)的動態(tài)控制級成為工業(yè)過程遞階控制,合理的工藝流程設(shè)計及設(shè)備配置選型設(shè)置對系統(tǒng)能否長期可靠運行至關(guān)重要。

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

　　2重力式皮帶秤稱量原理重力式皮帶秤通過稱重傳感器稱出的質(zhì)量和測速傳感器測出的皮帶線速度的乘積變化來反映被控參數(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)先置于微處理機中作為標(biāo)準(zhǔn)量,在設(shè)備運行中,通過稱量的物料質(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的大小通過稱重傳感器輸出的模擬量來表示,皮帶的輸送速度v通過測速傳感器輸出的脈沖數(shù)來表示,把兩個實測值同時送給微處理機相乘,其乘積為實際給料速率,微處理機自動將乘積結(jié)果與預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)量進行對比,一旦出現(xiàn)差值,微處理機將發(fā)出一相應(yīng)信號傳送給變頻調(diào)速器,控制驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速,以調(diào)整皮帶的輸送速度,達到定量給料的目的。

　　實際上,由于物料流的不均勻性,速度控制是隨機的,隨時都有可能要調(diào)整皮帶輸送速度,使給料量隨時修正,跟蹤預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)量。對物料特性較好的控制對象,通常下料口的開度按照物料顆粒度、日產(chǎn)量和系統(tǒng)運行工作制設(shè)置。大多數(shù)情況下,下料口的調(diào)整通過手動調(diào)整來完成,因此,選取皮帶速度為流量的控制參數(shù)。為提高產(chǎn)品的性能價格比,采用一種簡單的交流調(diào)速系統(tǒng),由調(diào)速控制器和電磁調(diào)速電機組成常規(guī)的振動給料機大冶有色金屬公司諾蘭達工程使用的電子皮帶秤用于銅精礦、煤、熔劑及返料的傳輸、稱量和配比,對煤、熔劑及返料采用了常規(guī)的振動給料機。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)的振動給料機,即使設(shè)備的計量精度再高,也很難保證物料流的暢通,不能實現(xiàn)連續(xù)準(zhǔn)確給料;加之銅精礦礦倉下料口面積大(3 m×1 m),巨大的倉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)備運行的可靠性及精度,對銅精礦的輸送、稱量和配比采用了帶預(yù)給料的振動給料機,合理地把問題解決在預(yù)給料階段。

　　3　帶預(yù)給料的振動給料機系統(tǒng)構(gòu)成及控制過程

　　構(gòu)成帶預(yù)給料的振動給料機由預(yù)給料機和振動給料機兩部分組成。預(yù)給料機由DEM1257秤體、非標(biāo)漏斗、專用溜槽及FDA+外圍電路儀表擴展箱組成;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交流電機及KA96IR1減速機;非標(biāo)漏斗設(shè)置了防堵料過渡段,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;專用溜槽是使預(yù)給料機的物料流均勻平衡地滑到振動給料機的皮帶上,保證物料流連續(xù)、穩(wěn)定、均勻,且與中心線對稱分布。振動給料機由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稱重傳感器、變頻調(diào)速器、2.2 kW交流電機及SA93I減速機。

　　3.2控制過程

　　為使系統(tǒng)可靠正常運行,系統(tǒng)控制方案嚴(yán)格遵循德國申克(Schenck)公司技術(shù)規(guī)范,采用計算機優(yōu)化設(shè)計選型,預(yù)給料機和振動給料機同步控制,比例調(diào)速。設(shè)備在運行過程中,通過稱重傳感器和測速傳感器分別將預(yù)給料機的輸送速度信號、振動給料機的輸送速度信號及物料(銅精礦)的稱重信號傳送給MICROCNTFC0421微處理機進行計算、對比和分析。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)給料機和振動給料機將維持原來的工作方式,系統(tǒng)進入穩(wěn)定工作狀態(tài);如果計算出的輸出量(給料量)與預(yù)置標(biāo)準(zhǔn)量(給定值)出現(xiàn)偏差,MICROCNTFC0421微處理機經(jīng)過分析判斷后,自動發(fā)送一相應(yīng)的電信號給自動聯(lián)鎖裝置,聯(lián)鎖裝置按預(yù)先設(shè)定的聯(lián)鎖條件將信號合理分配給預(yù)給料機和振動給料機的變頻調(diào)速器,調(diào)整電機的運輸速度,達到輸出量(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)定運行,以滿足生產(chǎn)工藝要求?，F(xiàn)場工作人員可通過現(xiàn)場控制盒改變給料量的大小,其控制過程與自動狀態(tài)完全一致。

　　3.3運行過程中存在的問題及改造

　　帶預(yù)給料的定量給料于2007年10月投入生產(chǎn),剛投入運行的半年時間里,銅精礦預(yù)給料機的皮帶經(jīng)常壓死,減速機故障頻繁,致使諾蘭達爐的生產(chǎn)無法正常進行。經(jīng)過現(xiàn)場勘查分析認(rèn)為:銅精礦下料倉倉底尺寸(3 m×1 m)太大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了申克標(biāo)準(zhǔn),造成巨大倉壓,,由此導(dǎo)致銅精礦壓死皮帶,并損壞減速機的大小齒輪。要解決這個問題,必須對倉底(料倉與皮帶接觸面)及驅(qū)動機構(gòu)進行改造。在不影響銅精礦下料的情況下,將料倉左右兩側(cè)各向內(nèi)收縮120 mm,由原來的直漏斗改為斜漏斗,一方面可以減小料倉與皮帶的接觸面積,另一方面可以防止沖料壓死皮帶;經(jīng)計算,倉壓系數(shù)為1.125,扭矩為5426 Nm,采用7.5 kW交流調(diào)速電機有足夠的余量,減速機選用JKA106R82A;同時,振動給料機的減速機改用JSA72R42A減速機。2008年6月,根據(jù)上述方案,成功地對系統(tǒng)進行了改造。

　　4　結(jié)論

　　帶預(yù)給料的振動給料機經(jīng)過改造,保證了工藝流程的暢通,設(shè)備運行狀況良好,計量精度及各項技術(shù)指標(biāo)均滿足生產(chǎn)需要,受到了工程技術(shù)人員及現(xiàn)場工作人員的一致好評,其主要特點如下:

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

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

　　(3)控制方式靈活。既可通過控制室集中控制,也可實現(xiàn)實地控制、顯示及4~20 mA標(biāo)準(zhǔn)信號遠(yuǎn)傳。

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

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

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