固体流量计在入窑生料计量中的应用.pdf

第二届水泥物料自动计量与定量给料技术交流会■l固体流量计在入窑生料计量中的应用齐跃北京凯盛建研建材工程设计有限公司一、概述在我国大中型水泥干法生产线中，入窑生料越来越多的采用固体流量计作为计量和控制( 定量给料) 设备由于水泥生料流动性强、细度高．容重较小易扬尘，对给料计量设备的计量和控制有一系列特殊的要求，特别是当生料随其水分、充气状态和生料仓压力等因素变化而变化时．又会给计量和稳定喂料增加难度而入窑生料准确计量和控制是稳定窑系统热工制度，保证熟料产质量，降低能耗和稳定生产的重要因素，准确计量还可以改变过去沿袭下来计算产量、料耗．热耗等参数时只是靠熟料的商品计量结果反推计算的方法，为现代化生产的企业管理提供可靠的保证固体物料流量计的优点是结构简单、占用空间位置小，无传动动力系统．特别是密闭性好，适合粉状物料的密闭料流系统的计量和控制其测量范围较大( 国产流量计在5 - 6 0 0 t ／h ) ．而且价格较便宜当然，受物料本身物性变化( 如水分、充气状态等) 和给料状态( 如给料仓内压力的波动，) 的影响，流量计动态计量精度仅能达至1 J 2 - - 3 ％，但只要选择合适的工艺和设备．制定满足实际需要的使用和标定制度，就可以完全满足入窑生料流量计量和控制的需要。

固体物料流量计分为两类，一类是以德国E ．H 公司和日本三协电业株式会社为代表的的冲量( ；中板) 流量计．另一类是德国申克( S c h e n c k ) 公司为代表的D L M ／D L D 型溜槽( 滑槽) 流量计．上述两类产品通过引进技术都已有了国产化的产品本文主要结合入窑生料常用的溜槽式流量计( 德国申克公司D L D 型) 在实际生产中的应用情况．介绍溜槽流量计的工作原理．特点，安装以及使用中应注意的问题与；中量式流量计相比，溜槽流量计结构更简单而且下落的料流对检测溜槽基本无冲击，因此不受；中击效应的影响物料从溜槽内滑出，没有物料之间的相互扰动，再加上采用电阻应变式称重传感器．使工作更为稳定二、溜槽( 滑槽) 流量计的结构和工作原理主要由检测机构、负荷传感器和微机控制仪表组成检测机构主要包括：导料槽( 专用弯头) 、检测溜槽、称量框架．十字簧片支撑机构和箱体等流量计称量的基本原理实际上也是通过采集称重传感器的重量信号后与物料流动速度的乘积处理作为流量信号输出 与恒速皮带秤计量原理相似，只是速度不恒定( 但有规律) ) 该结构没有直接检测速度信号的装置，而是靠规定的进料方向．严格设计制造的检测装置( 机构) 的形状、尺寸，安装的相对位置( 落科高度) 决定的，使物料以一定规律的速度( 非匀速) 滑过溜槽。

当被测物料经导料槽整理后以一定速度自由下滑( 忽略空气阻力) ．并以速度V o 按切线方向进入检测溜槽，沿着检测溜槽的曲形底面滑动．最后以速度V t 滑出这其问溜槽主要受到三种力：( 1 ) 瞬时通过溜槽的物料重力m g ：( 2 ) 使物料在槽内改变速度方向的反力F ( 矢量) ：( 3 ) 物料与溜槽之间的动摩擦阻力f ；由于溜槽曲形底面的结构预先设计成使物料在曲面上的动摩擦阻力合力的方向始终通过两十字簧片支撑的中心点5 3—- 中国水泥网m l n 】l r ．C c e m e n t ．c o m( 线) ．使摩擦阻力矩为零．因此．可以认为摩擦阻力( 物料种类) 对称量精度没有影响对于测量溜槽的任意一点．上述诸力( 1 ) ．( 2 ) 项的合力既是该点冲力的反力，根据动量守恒原理可以导出；中力从而得出使料流速度不断偏转而产生对检测溜槽的作用力．该力的大小与物料瞬时流量成正比( 推导过程从略) ．它又可分解为铅垂分力【F x ) 和水平分力( F Y ) 溜槽流量计采用电阻应变式称重传感器，检测的是铅垂分力，其输出的电信号就可在一定精度的条件下反映流量计的瞬时流量，即：Q = k , F Y其中：Q 一流量( t ／h )k 一流量系数I 通过实际测出，也是标定系数)具体来说，物料滑过溜槽的作用力是通过与其相联的称量框架．以十字簧片中心为支点．转换成一个相对支点的力矩，该力矩除以力臂( 支点到传感器受力点距离，由结构设定的杠杆比决定) ，得出的力作用于传感器。

传感器受力后输出比例于瞬时流量值，通过微机处理( 考虑速度因素) 就可显示出流量值，对瞬时流量值的积分就可得到累计量三、系统配置及工作概况如前述，入窑生料除需要流量计通过式计量之外，还要配置定量给料设备．组成一个控制下料生产的闭环系统因此，采用D L D 型溜槽流量计还要配置相应容积的校正仓( 标定仓) ，和在仓下部的出料口配置的给料设备( 电动调节流量阀) 以及与之配套的快速开启和终止计量控制状态的气动截止阀和输送设备空气斜槽等系统工作过程是：中控室根据人窑生产需要的给料量，通过上位机预设给料量( 目标值) 给到现场微机控制仪表．流量计把通过的物料流量的计量结果反馈送到微机控制仪表．控制仪表将其不断地与目标值比较．将其差值作为调整量实时调整给料机( 电动流量阀的开度) ，使实际给料量紧紧跟踪目标值现场微机除完成瞬时流量计量、累计量外，还通过D C S 向中控室上位机传送相关的流量和累积量数据气动截止阀是快速控制料路的通断，保证流量阀体内在启动前和停止后不积料，同时防止漏料计量仓的料位计除连续的对料仓的料位进行指示外．一般上位机具备将标定仓的静态计量的指示值( 在计量仓不进料的条件下的料位缩减值) 与固体流量计的动态计量值进行比较，对其动态计量值进行标定和调整。

四、流量计安装和标定( 一) 安装流量计电气部分( 微机控制仪表) 为一个控制柜整体，注意现场安装应避开强磁场和强电场，并作好接地极，使强弱电分开走线机械部分( 重量检测部分) 出厂时也已装配为整体，现场安装比较简单，但作为动态计量设备，安装应该很仔细并注意以下几点：1 ．基础要稳固．环境震动小据有关技术资料介绍，环境震动全振幅0 ．2 m m ．频率2 5 H z 如笔者在一个新建规模为2 5 0 0 t ／d 熟料的干法水泥生产线调试流量计时就遇到震动问题，安装公司把流量计直接坐到其底部的出料溜子上，而溜子又装在输送斜槽上．结果调试时振动沿着空气斜槽和出料溜子传递过来，使传感器受到一个附加的交变应力．造成传感器输出信号始终不稳后来，把流量计改装在稳定的钢平台上，并把其底部的出料溜子用筋板与钢平台之间加固，大大减少了震动，使传感器信号输出得以稳定2 、流量计总体应处于水平位置．导料溜槽与垂直方向成2 0 夹角．高度为5 0 0 ～8 0 0 m m ，这些位置尺寸直接关系到物料能否以一定规律的速度滑过检测溜槽，保证计量精度因此，应尽量按位置尺寸安装，当确需根据现场情况调整5 4第二届水泥物科自动计量与定量给料技术交流会—■■时．则一经调整好后就不得随意改变。

3 ．安装流量计时还要注意检查导料槽与检测溜槽连接处要留出1 0 m m 间隙，防止两者相碰，因为检测溜槽是受力部件( 给传感器施力) ；检测溜槽底面比导料槽底面要向后移2 m m ，保证被测物料能全部落在检测溜槽内，不得产生外溢现象4 ，引进及国产的流量计结构设计相同，机械部分( 重量检测部分) 多数已国产化，微机控制部分有进E l 和国产之分安装机械部分时，由于国产化后某些制造厂加工和装配精度不够，需要更精心的进行调整安装传感器受力机构要仔细调整称量框架上的承重螺钉( 压杆) ．尽力保证传感器负荷力的作用线垂直通过传感器的受力点，即承重螺钉要垂直向下并与传感器受力点对正( 不能有附加力) 二) 标定流量计分静态挂码标定和实际物料标定1 ．静态挂码标定简单方便，但其作用力状态．方式与实际应用情况完全不同．不能反映物料作用的实际情况，只能检测流量计系统本身的基本精度，它是校验流量计本身的一种方法一般是在传感器满量程的2 0 ％，4 0 ％，6 0 ％，8 0 ％，1 0 0 ％五个点挂码检测，出厂前制造厂家在试验条件下已标定过了现场只是考虑由于运输、安装和现场接线问题，通过一个点的挂码检测复验一遍。

用厂家提供的一只( 约3 k g ) 砝码，装到称量框架固定后使传感器受力，检查其输出信号是否正确和稳定只有实际物料标定结果才能反映流量计使用中的准确度2 ．实际物料标定( 1 ) 根据溜槽流量计的计量原理，粉状物料本身的物性变化和实际给料状态的波动等对实际测量的影响．必须在现场进行实际物料标定找出符合实际的标定系数k ( 也称流量系数) ，即根据实际检测结果对测量差异结果进行修正．修正计算公式为：K 新= k l E I ( G i ／G ) } 1 0 0 ％式中：k 新一新标定系数．K I l 9 —上一次标定的标定系数G 一仪表显示值G i 一实际标定的物料重( 真值，一般是以校正仓放出物料后的静态显示值作为真值)另外，实物标定也是确定动态累计误差6 ( 计量精度) 的一种手段：6 = 【( G —G i ) ／G 呐1 0 0 ％在物料稳定情况下．流量计的动态累计误差6 一般应在2 - - 3 ％ 2 ) 实物物料标定是用静态计量作为动态计量的标定依据．具体方法是采用“以仓校秤”的方法．即把标定仓放出一部分生料量作为实际标定的物料量( 真值一属静态计量的仓重信号减少值) 同时这部分生料经过流量计测量得出累计量作为测量值( 显示值一属动态计量) ，两者差值与实际物料重之比即为流量计的动态累计误差。

由此可见．校正仓本身标定准确，才能保证仓重信号( 减少值) 代表真实的物料量，从而保证流量计称量的准确性 三) 实物标定时应注意的几个问题( 1 ) 首先校正仓要安装状态良好压力传感器( 根据仓重定，对于2 5 0 0 t ／d 生产线，常用3 0 t - 4 0 t ) 要安装稳固：支撑校正仓的3 只传感器底座要保持在同一个水平面上；测量之前要确实将保护螺钉松到位．不产生附加力：与校正仓相联的部件( 如进料管等) 仔细作好软连接．使校正仓真正呈自由悬浮状态而不受t l ' t J 影响有了良好的安装状态才能保证校正仓标定准确．这是保证流量计标定和工作准确的前提 2 ) 标定要有足够的量一般计量设备标定量不应低于其满量程的3 ％～5 ％，笔者在新建2 5 0 0 t ／d 熟料的生产线选5 5●■_ 中国水泥网矾惭．C c e m e n t ．c o m用D L D 5 流量计，其量程在8 0 m 3 ／h - 3 0 0 m 3 ／h ，生料容重按1 ．O t ／m 3 计，则标定量不应少于9 t 我们实际每次标定都在1O t以上 3 ) 标定时的系统状态应尽量接近实际生产状态，标定时的流量( 下料速度) 也应尽量接近正常生产时拟定的流量。

如前述，实际生产时的给料状态会对计量产生影响，比如检测溜槽就对系统中充气的正负压状态很敏感，标定时就要尽量保持生产时正负压状态；而标定流量接近正常生产时的拟定的流量，可以使计量系统工作在最佳状态 4 ) 在流量计量程范围内，应考虑粉状物料的特点进行多次标定，并对其结果进行统计处理．才能得出比较合理的标定系数笔者注：由于空气阻力等的影响变化很大，流量与固体流量计的信号输出的线形度并不太好．只有在标定时的流量的一定范围内，才能保持较好的精度因此当工作流量有较大幅度的变化时．应重新进行标定．确定新的标定系数五、实际应用中应注意的问题1 、生产过程中要保证校正仓中始终保持一定的料位( 基础料位) ．并控制校正仓中的料位稳定．尽量使校正仓的进料和出料保持平衡，从而使仓压的变化和对给料状态的影响减到最小，保证流量计检测的准确仓压和标定流量的变化对流量计的实际影响情况．可参见笔者在2 5 0 0 t ／d 熟料生产线入窑生料实物标定过程中的实际记录，如下表：标定仓重( t )仓重减少值测量值标定系数( k 1 1 3 )标定系数累计误差( t )精度％标定流量t ／h顺序( t ) { 真值)( 显示值) ( t )(。