技术 | 矿粉喂料系统的改造

前言

某公司原用的矿粉喂料系统为2011年建成的科里奥利秤计量喂料系统，投入使用后一直存在较多问题，不能满足正常使用要求。而且关键性的扭矩传感器经常损伤，最短一次仅用一个月就再次返厂修理，采购成本和维修成本太高，给水泥磨系统的稳定经济配料带来很大的影响，为此，我们陆续对矿粉喂料系统进行了技术改造，取得了很好的效果。

原矿粉喂料系统工艺配置见图1，科里奥利给料计量系统由于设备价格限制，我们采用的是国产系统。主要包括水平叶轮预给料机、旋转计量秤体、扭矩传感器、称重控制器等，它们的主要优点是系统密封性好，但对物料水分、夹杂物控制较严，水分最好在1.5％以下，粒度<5mm。给料不稳定或有杂物、结块时，易产生堵料或卡料事故。管道内上下不得存在压差，否则产生的气流会影响计量精度。由于矿粉富含晶体、玻璃体颗粒，对设备磨损性较强，且水分往往变化较大，容易结块。严重时会将计量仓堵死，计量电机处于堵转状态，严重损伤扭矩传感器。

图1 原矿粉喂料系统

凡是倾泻性自由流动的粉体物料给料计量控制系统，均需配置给料装置。我们这套矿粉计量系统原用的是水平叶轮给料机，占空间高度小，操作维护简单方便，投资少，适用于一般给料计量场合。但这台水平叶轮给料机结构和加工精度都不够理想，尤其是侧向和径向间隙较大，常常会产生漏料、跑料，不能稳定地控制瞬时给料量。而且，因为不可控的原因，来厂矿粉物料中夹带杂物和粘湿性过大，容易造成卡料、堵料等故障，并且给料量调节范围较窄。

后改为带搅拌叶分层给料的新型水平叶轮给料机(图2)，其结构较为复杂，占用空间高度稍大，基本克服了仓压对给料状态的影响，给料比较均匀、稳定。并且进料口较大，有利于料仓下料通畅。但价格较高，对物料夹带杂物、粘湿性和磨蚀性较敏感。

图2 新的水平叶轮给料机

水平叶轮给料机改造后，解决了仓内下料不畅的问题，使得计量物料流稳定连续，但科里奥利计量秤(图3)本身的问题仍然没有解决。

图3 科里奥利计量秤

科里奥利秤的工作原理是按照科氏原理M=m×w×R2，在角速度恒定时，转矩M正比于质量流量m，精确地测定转矩M，在一定程度上也就测量出物料质量流量。对于一个绕固定轴旋转的系统，测定它的动态转矩是一件比较困难的事，早期测量这样一个系统的动态转矩是通过测定电机电流(负荷)间接地获得转矩的大小，但这种方法准确度较差，转矩只是一个大概的数值，不能满足高测量准确度的要求。

随着传感技术的发展，测量动态转矩变得容易和准确，传感器直接与转动系统的转轴相联，并与转轴同时转动，转矩的大小通过传感器上的应变片产生的电信号输出，由专门的仪表来测量。这种力矩传感器如是静态测量则毫无问题，但系统在不断地连续运转，其电信号的输出变得比较复杂，必须加装电刷滑环装置。电刷滑环带来的问题是信号的损失和使用寿命的减小，有资料表明，电信号通过电刷滑环输出会有大约±(5‰～1％)误差，而且随着电刷滑环的磨损，这种误差还会加大，显然这一结果不太令人满意。目前，国外这种类型传感器的准确度为±1％，价格比较昂贵。国内同类型的传感器准确度较低，一般在±(2％～5％)之间，而因为价格的原因，我们一直用的就是国产的传感器。

计量秤主要存在的问题：

(1)计量波动无规律，数据严重失真，导致矿粉使用时质量无法控制，多次造成质量事故，严重影响生产的正常进行。

(2)传感器安装使用要求高，经常出现损伤，不仅大大增加了使用成本，而且严重干扰了正常生产配料。

我们经多种喂料秤比对，决定采用双螺旋式矿粉计量系统对原矿粉喂料系统进行改造，在原有的矿粉库下空间不足的条件下保证喂料的稳定性。

这套系统的稳流定量给料螺旋是集粉体物料输送、称重计量和定量给料控制为一体，机电一体化的专利产品，能适用于各种工业生产环境的粉体物料连续计量和配料控制系统；采用了多项先进技术，运行可靠，控制精度高；具有独特的稳流结构，在整个进料口截面上料粉均匀下沉，不易结拱，不易冲料；螺旋间隙小，克服了回流冲料问题，避免管壁间隙中粘附物料；稳流给料螺旋和计量输送螺旋之间为软连接，可根据现场要求任意调整水平安装角度。

其技术指标为：

计量准确度：优于±1％；

控制准确度：优于±1％；

量程范围：单管：3～30t/h；双管：5～50t/h；

适应物料细度：≤20％(4900孔筛余)；

适应物料水分：≤5％；

适用物料：粉煤灰、细磨矿渣等干粉状物料。

这套双螺旋矿粉计量系统主要由稳流给料螺旋、计量输送螺旋、变频器、荷重传感器、测速传感器和电控系统组成。针对不同的配料需要，有单管和双管两种不同的稳流螺旋。两种产品的计量原理与控制原理相同，区别在于采用单管还是双管稳

流给料装置(双管稳流给料装置喂料量大)。

库内底部设有专用充气助流装置，防止矿粉起拱及库内料压引起的下料不畅(仅在下料不畅时间歇使用，平时不用)。单管或双管稳流给料螺旋安装在矿粉仓下方，定量给料螺旋上方设有螺旋闸阀与仓底出料口连接，供检修用。矿粉由仓底经单管或双管稳流给料螺旋进入计量螺旋，经计量后进入下部输送环节(图4)。

图4 双螺旋矿粉计量系统

主要改造方案：

(1)扩大矿粉库下料口，由原400mm×400mm扩大为800mm×800mm。

(2)拆除原计量及喂料系统，改用双螺旋式计量矿粉计量系统。

系统改造后，矿粉喂料计量较为稳定，波动幅度为±1t/h，单管或双管稳流给料螺旋具有独特的稳流结构，在整个进料口截面上料粉均匀下沉，从结构上有效地解决了高流动性物料跑料、冲料问题，消除了矿粉仓内物料压力对给料过程的影响，给料稳定可调。螺旋间隙小，克服了回流冲料问题，避免了管壁间隙中粘附物料。

稳流给料螺旋给料机与计量输送螺旋给料机间物料供给采取溢流方式，且同步调速，以确保计量稳定。由于改造后下料口扩大为原来的4倍，且下料口部分的给料螺旋叶片采取了变螺距设计，有效地保证了库内物料面的均匀下沉，避免了库内物料起拱，保证库内物料可以正常流出，因此库内不需要再进行流化，降低了电耗。

单管或双管稳流给料螺旋及计量螺旋均采用变频调速，受其自行研发的TS-901控制器控制。TS-901控制器根据计量螺旋瞬时流量检测值与流量设定值比较结果实时调控单管或双管稳流给料装置转速。单管或双管稳流给料螺旋、计量螺旋的进料口和出料口均呈180°错位布置，物料在给料机内经迷宫式流动方能离开给料机。稳流给料螺旋和计量输送螺旋之间为软连接，采用密封结构，减少粉尘外扬。

稳流定量给料螺旋计量原理采用重力式计量装置，其控制系统采用其自行研发的TS-901型控制器，稳流给料螺旋与计量螺旋同步调速，稳流给料螺旋物料填充系数为1.0，计量螺旋物料填充系数0.6，台时产量最大范围(1：10)调整时，重量信号真实，计量精度高，完全能够满足质量控制的要求。

作者：马瑞

来源：《天津振兴水泥有限公司》

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