技术 | 水泥散装计量系统改造实例

前言

在国家政策和市场双重推动下，水泥等粉料散装产业发展迅速，但在整条水泥生产线中，水泥等粉料散装环节的自动化和智能化程度最低、工人工作环境最差。散装环节普遍以人工操作为主，存在效率低、受人为因素干扰大、工人劳动强度高、安全事故频发等诸多问题。这一方面是由于散装与计量环节分离且计量与控制手段落后，导致装车难以精确定量，为避免超载，单车重复装卸的情况较为普遍，特别在道路限载检查严格地区，这种现象格外突出；另一方面是粗放控制和管理带来的二次扬尘污染和资源浪费等问题，成为制约水泥厂绿色发展的主要问题之一。冀东水泥重庆璧山有限责任公司为了加强水泥出厂的管理，采用了ERP智能发运系统，以实施对散装水泥的装车、过磅、出厂实行“一卡通”的管理模式，取得了很好的使用效果，本文就此作一总结介绍。

该厂散装系统共有三个散装仓，每个仓的有效容量400t。原设计是在仓底出料口设置一个充气分料箱，分别通过气动闸阀和电动流量阀将水泥送至两个散装头（图1中虚线部分）。但在实际使用中，因阀门开口太小，出料不畅，流量不能满足装车的需要。后用户将出料口移至仓体锥部（图1中实线部分），以加大料流速度，但下料量仍不理想，还经常需要加压缩空气助流，跑冒现象经常发生。而且，装车过程全部是人工现场操作，工作环境差，且装多装少全靠经验，装满溢出的现象屡见不鲜，不但加大清扫的工作量，而且污染了环境。

图1 改造前的计量散装系统

冀东公司要求对原有散装系统进行改造，实现现场无人操作和定量灌装。冀东集团在散装计量系统曾采用过地磅和冲板流量计，但地磅计量系统投资大、土建施工局限性大、磅下排水排灰难度大；而冲板流量计虽然安装方便，但精度很低。因此，这次冀东重庆大区不考虑地磅和冲板流量计方案，选用了中建材（合肥）机电工程技术有限公司（以下简称“我公司”）的集散装和计重于一体的ERP智能发运系统。

2.1  工艺设计

我公司根据该企业的具体工艺情况，进行了针对性的开发设计。首先，为了保证系统下料稳定畅通，并满足增加计量设备的安装空间，设计中将仓的锥部割掉一部分以抬高仓底板，并在仓内增加充气箱；然后，在仓底出口下设置了一个充气分料箱，分别通过气动闸阀和电动流量阀将水泥送至两个散装秤，再通过散装头装车。收尘设备仍然使用原有的仓顶收尘器作为散装机收尘器。改造后的计量灌装系统基本上保持了原有的工艺现状（见图2），以避免了更多的设备投资。

图2 改造后的计量散装系统

2.2  核心装备及其性能

该散装计量系统的核心设备是采用了新型科氏力秤。该秤的技术特点是：

（1）测量原理先进。利用“科里奥利”力测量每一个瞬时扭矩，从而测出实际瞬时流量；与传统的测量原理不同，质量流的直接测量不受任何外力散装计量系统影响，对风压、风力的变化等干扰因素不敏感；计量系统运行及其稳定、可靠。

（2）计量精度高。正常工作状态时，计量精度≤5%，可用于商业贸易计量。

（3）计量稳定性高。测量不受任何外力影响，轴扭矩反馈控制速度仅为100ms；进料通畅，出料顺利，尤其适用大流量粉体物料的计量；目前设计的科氏力秤已达800m3/h。

（4）系统密封性好，不需配套收尘设施，环保性能好；而且设备体积小，不需做基础，土建、安装费用低，另外，维护量小，维护成本也低。

2.3  控制系统设计

该系统采用PLC控制系统对散装过程进行全程监控，而且还能与ERP管理软件结合，进行整个散装水泥发运过程的自动化控制，包括读卡、装车、计重及结算等系列控制；并对原散装发运环节存在的管理漏洞进行了堵塞，防范了各种作弊现象；还可通过远程服务平台对系统进行远程诊断，甚至可修改软件，从而大大缩短了服务时间，充分体现了“即时服务”的概念。

散装车读卡后，车号、装载量等数据即输入系统，操作员只要放好散装头后，通过一键操作，系统即可自动完成放料、计量、停料的整个装车过程，并且将车号、设定装载量、实际装车量、装车时间等数据记录在案。同时，现场安装有摄像头，可通过视频观察停车位置和进行散装头的上下控制。在散装控制室里一个人可以控制多台散装机，从而提高了人员生产率。

三、改后运行效果

（1）散装速度快、计量精度高。散装计量系统投运后，灌装35t水泥只用时5～8min，98%的灌装精度都在1%以内，从而实现了散装水泥一次灌装到位，提高了散装发运效率，得到了业主的认可。

（2）工作环境大大改善。装车时现场灰尘少了，操作员在控制室通过鼠标即可完成装车，定量装车杜绝了因操作不慎料满溢出的现象，也消除了驾驶员为避免超载罚款重复装卸的情况。

（3）提高了散装机的使用效率和系统人员的工作效率，提高了企业的经济效益，并提高了企业的管理信息化水平以及企业的社会形象。

（4）消除了出厂水泥误差的人为因素，堵塞了水泥发运管理的各种漏洞（如防止作弊现象，减少产品流失），从而提高了公司经济效益和管理水平。

作者：刘礼龙

来源：《天津南极星隔热材料有限公司》

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