計量給料系統

水泥生產工藝中，物料的計量與定量給料成為生產過程中的重要環節，計量與定量給料的準確性和穩定性關係到產品的質量和生產線的產能。

重型鎧裝式定量給料系統由重型鎧裝計量裝置（即鏈板定量給料裝置）和控制系統兩大部分組成。

基本介紹

• 中文名：計量給料系統
• 作用：產品的質量和生產線的產能。

重型鎧裝式定量給料系統的研究與開發

研發背景

水泥生產工藝中，物料的計量與定量給料成為生產過程中的重要環節，計量與定量給料的準確性和穩定性關係到產品的質量和生產線的產能。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），在第二代新型乾法水泥生產裝備的研發中提出了新的要求。隨著水泥生產線逐步大型化，傳統的皮帶秤因承載能力差、取料困難、頻繁更換皮帶、重載打滑等現象，已經很難滿足生產線大型化的要求。

對於黏濕性物料的取料、計量以及定量給料，部分廠家採用板式餵機加皮帶秤的兩段控制方式。其中板式餵料機實現取料、輸送、調節功能，皮帶秤實現計量，控制系統根據皮帶秤的計量來調節板式餵料機的取料量，從而實現定量給料。從目前使用看，兩段式控制方式存在兩個問題：

（1）餵料量由板鏈機控制，皮帶秤只是計量裝置，是一種典型的兩段滯後控制，導致皮帶秤上時而空料，時而滿料，很難實現連續的定量給料；

（2）兩段式結構對安裝高度要求高，系統複雜，增加了土建成本。重型鎧裝式定量給料系統在承載能力、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節的要求，是大型生產線生料配料環節中計量的有效解決方案。但能滿足5000t/d及以上規模的重型鎧裝式定量給料系統在國內基本還是空白，國內產品主要依賴進口；因此研發適用於大型生產線重型鎧裝式定量給料系統具有現實意義。

重型鎧裝式定量給料系統的組成

重型鎧裝式定量給料系統由重型鎧裝計量裝置（即鏈板定量給料裝置）和控制系統兩大部分組成。其中，鏈板式定量給料裝置實現取料、計量和輸送；控制系統將荷重信號和鏈板速度信號進行採集運算後，與設定給料量比較輸出實時速度值給變頻電機實現定量給料。重型鎧裝式定量給料系統設備本體包括驅動系統、鏈板輸送系統、稱重系統、刮板清掃系統和密封防塵裝置五部分組成。其中：

（1）驅動系統包括頭尾鏈輪，鏈輪採用分片組合式，方便更換和維修。

（2）鏈板輸送系統採用特種合金鋼板一次衝壓成型，承載能力、耐衝擊能力強，能適應較大載荷的衝擊；鏈板之間結合緊密，在不干涉的情況下間隙儘量小，不會產生漏料漏粉等現象。

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

（4）刮板清掃系統保證了下料過程中鏈板上的粘結物料能有效的清除，保證計量裝置的皮重穩定、計量準確。此外，防塵裝置是結合系統的綠色環保等理念，實現設備的無粉塵全密封運行。控制系統是重型鎧裝定量給料系統實現定量給料的核心。控制系統通過現場採集稱重系統稱量段的荷重信號，經過變送器處理將0~20mV電壓信號轉化為穩定的4~20mA信號隔離變送，結合採集的鏈板運行的速度信號，設定流量比較和經過PID運算後，輸出實時速度信號值給變頻器驅動電機，從而實現流量的調節，其稱重原理見圖1。

其中，穩定的PID運算是實現實時流量調節的關鍵。速度信號的採集頻率高達800000次/s，從而提高了控制精度。另控制系統還採用了完善的光電或電磁隔離，提高系統穩定性。

重型鎧裝式定量給料系統的關鍵技術

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需要解決的關鍵技術問題是穩定取料、準確計量以及如何實現定量給料。傳統的皮帶式定量給料機存在取料困難、遇到重載易出現皮帶和滾筒打滑等情況，因此鎧裝式定量給料系統採用了鏈傳動方式，鏈上裝有承載輪其結構見圖2（a），將鏈板本身和物料的重力傳遞到承重導軌上。該結構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採用三排等節距鏈，三排鏈各自裝有承載輪，在結構上解決了重載的承載，同時增加了取料動力和可靠性，其鏈輪驅動軸結構見圖2（b）。

在取料方面，由於重型鎧裝式定量給料裝置採用了鏈傳動方式，傳動可靠，不會出現打滑現象；且所用波紋狀鏈板結構能增大物料和鏈板之間的摩擦力，能將物料平穩地從錐倉取出。特別是對黏濕性物料，一般的給料裝置都會因物料水分導致物料和取料接觸面摩擦力減少而導致難以平穩取料，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，則仍能實現黏濕性物料的平穩取料。

在承重方面，鎧裝式定量給料裝置採用短節距鏈加上承載輪結構，承載輪的分布和鏈節數一致，增加了承載能力。針對鏈板寬度在1400mm及以上的大型裝置，在結構上採用三排承重導軌，極大增加了承載能力，能適應200~1000t/h的給料能力，能較好的適應了各種重載工況。在稱重裝置上，傳統的皮帶秤採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缺點及適應性的基礎上，我們設計出橋式稱量段承重裝置。橋式承重裝置由承重導軌（也稱“稱重導軌”）、橫樑、可調式懸掛支座、彈性連線片、預載調節螺母組成，見圖3。

其中：

（1）可調式懸掛支座與機架連線，其支座上固定有預載調節螺母，通過調節預載調節螺母實現感測器受力調節；

（2）稱重導軌有四段，每兩段與兩支橫樑構成一稱重半橋，其中一稱重半橋的一端通過十字彈性連線片與懸掛支座連線，另一稱重半橋的一端用單彈性連線片與可調支座連線；兩段稱重半橋間通過單彈性連線片連線，構成一個稱重橋；

（3）稱重橋的重力通過中間橫樑兩端傳遞到兩感測器，進行重力稱重。由兩個稱重半橋組成的橋式承重結構能有效地抑制稱重重力變化引起的擾動，實現重型鏈板秤穩定計量的目的；而且該橋式稱重裝置結構緊湊，感測器預載調節簡便易行，對重型鏈板秤的計量準確穩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。

重型鎧式給料系統的套用推廣分析

隨著新型乾法水泥生產技術的不斷發展，大型化生產線逐漸取代中小規模生產線，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的研製成功，能在塊粒狀物料、高溫物料計量和定量給料上代替傳統的皮帶式定量給料技術，對於大型化的水泥生產線具有廣泛的適應性，其套用推廣工藝環節主要有以下方面。

（1）礦山礦石的計量。礦山礦石應其顆粒不均勻、物料流量大等特點對計量設備的抗衝擊性、承載能力提出了更高的要求。重型鎧裝式定量給料裝置採用全金屬結構，能耐大物料的衝擊載荷。在計量能力方面，有效解決了目前皮帶秤在該計量環節的耐衝擊能力差、易損壞等缺點。

（2）5000t/d及以上規模生產線生料配料。生料配料環節原料主要以顆粒狀物料（石灰石、頁岩等）和黏濕性物料（黏土質原料）的為主，石灰石、頁岩等因其用量大，顆粒不均勻，傳統皮帶秤容易出現皮帶刮傷，以及因載荷過大滾筒出現打滑等現象，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構以及鏈傳動技術能較好地解決皮帶秤在該工藝環節的不適應性；同時，對於黏土質原料，皮帶秤在取料環節出現皮帶和物料表面打滑等現象，造成物料拉不出來等現象，鎧裝式定量給料裝置鏈板採用波紋設計，能增加物料接觸面的摩擦力，同時自清掃系統能解決粘料等問題，對於黏土質原料的取料、計量具有較好的適應性。

（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採用全金屬結構，能耐800 ℃的高溫，從結構上能適應高溫物料對設備的影響。如出篦冷機的高溫熟料的計量是工藝環節的薄弱點，因此熟料產量非直接計量得到，而一直是通過相關的折算得到的；而鎧裝式定量給料系統可用於該工藝環節的熟料計量，從而能有效解決這一技術空白。

因此，重型鎧裝式定量給料系統研製能有效代替傳統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性，其系列化產品在水泥行業、冶金等行業具有較好的推廣效果，是工業計量裝備的一次技術型革新。