水泥厂配料系统.docx

生料配料控制既是水泥生产工艺过程控制和质量控制的关键环节，也是实现水泥生产 过程自动控制和配料方案准确实施的重要技术手段因此，在水泥生产中大力推广先进 的生料配料控制系统，不仅能提高水泥配料质量和生产效率，而且可以减轻操作工人的 劳动强度、降低生产成本针对我国水泥生产现状，根据中小型水泥生产的特点以及配料生产存在的自动化程 度低、实时监控性差、生产效率低等问题首先，本文确定以生料配料系统为研究对象 对目前水泥生料配料系统作了概述，然后从实际应用角度出发确定了由工业控制计算机 和电子皮带秤组成的生料配料集散控制系统总体方案在此基础上，本文以称重原理和误差分析为基础，首先分析了电子皮带秤的称重原 理以及现有电子皮带秤的结构，以电子皮带秤的误差源展开分析，说明各误差产生的原 因以及如何克服和减少误差的方法，提出了水泥厂实用电子皮带秤，并列举了相应的实 施和验证证明了所选电子皮带秤有明显的优点本文根据水泥生料配料的工作原理提出了利用率值控制算法建立水泥生料配料控制 系统模型，该算法根据水泥生料配料要求和实时检测到的水泥生产线的生料三率值，实 时计算出生料配料中各种原料的最优配料比，然后通过配料控制器来实现各种原料配料 量的调整，从而在很大程度上解决了配料过程中存在的滞后问题，大大提高了水泥 生料配料的控制精度。

关键词 水泥生料配料系统 电子皮带秤 荧光分析仪 集散控制系统1绪 论1■〔水泥生料配料简介根据水泥品种、原料的物理、化学性能与具体的生产条件，确定所用原料的配合比， 称为生料的配合，简称配料合适的配料方案既是工艺设计的依据，又是正常生产的保 证配料包括原料的选择、熟料的组成设计与生料配料的配料计算 水泥厂制造硅酸盐水泥的主要原料是石灰质原料（主要提供氧化钙）和粘土质原料 （主要提供氧化硅和氧化铝），由于我国粘土质原料含氧化铁不足，使用天然原料的水泥 厂，需用铁质校正原料，即采用石灰质原料、粘土质原料和铁质校正原料进行配料 水泥厂配料的工作原理:水泥厂生料配料的首先由化验室分析工从各原料堆场（石灰 石、粘土、铁粉）取样，经过原料分析确认各物料的化学成份，化验室技术员根据化学成 份，按工艺生产要求的生料中氧化钙（Ca 口）和氧化铁（FeZq）的含量（CaO43.;5FeZq 2.8），通过配料公式计算得出各物料所占总体的百分比，技术员下发配料通知单给微机 配料室微机配料工就按照化验室技术员下的氧化钙、氧化铁指标对生料进行配料 水泥厂生料生产的配料工作是一个非常重要的工作，生料配料的好坏决定了熟料的锻 烧操作，决定了熟料的质量。

水泥厂现在一般采用电子皮带秤配料，配好的混合料通过磨 机粉磨后，由荧光分析仪分析生料的化学成分并把化验结果输送给微机控制系统，微机控 制系统对分析结果进行处理并与目标值比对，输出新的配料比给配料控制器，由配料控制 器调整各种物料在总量中所占的百分比，保证出磨的生料的化学成分是合格的〔门 1.2 课题来源 近年来，随着改革开放和国民经济的不断发展，国家基础建设规模不断扩大水泥 一作为建筑工业的“粮食”，其用量不断扩大据国家统计局的统计，“十五”期间， 中国水泥用量占到世界水泥总用量的 40%随着工程质量的不断提高，对水泥质量的要求也越来越高在既要求质量，又要求经济效益的今天，原有的水泥生产线就要求进行技 术改造，技术改造不但是原有机电设备的更新换代，也是现代先进高科技在其中的技术 应用在整个水泥生产中，每一个环节都会影响水泥的质量和产量从水泥生产工艺过程可】4水泥生料配料集敵控制系统在水泥生产过程中，配料系统的作用是按照设定配比和流量控制各输入物料的瞬时流量，从而达到控制水泥质量和产量的目的，因而配料系统的精度和效率是制约水泥生产 的主要环节4.1水泥生料配料控制系统现状4.1.1 直接数字控制系统直接数字控制(DierctDigitalCnotorl，简称DDC)系统的构成如图4.1所示。

系统中安排了一台中心计算机，该计算机通过输入通道对所有的配料过程中以开关量和模拟 量表达的变量进行实时数据采集，并按照预定的控制规律进行运算，然后从输出通道发 出以开关量和模拟量表示的控制信号直接控制配料执行机构，使各个被控变量达到预定 的要求，从而实现水泥生料的配料控制在这种控制系统中，一切信息的交换均通过中 心计算机，一旦该计算机出错，排查起来非常困难，并且将导致整个系统的瘫痪这种“风险集中”的结构体系导致了 DDC系统在大中型过程控制系统中的低可靠性，影响了计算机技术在过程控制系统中的推广早期水泥生产企业采用此类型的控制系统较多，但 随着对水泥质量和生产管理要求的逐步提高，这种控制系统在现代水泥生产企业中己很 少应用 一廿■ | Eil逮1 I--—■jL — j肿h——料i11机坦1 1 *1 算出連！■ ・图 4.1 直接数字控制系统Fi莒”4.1 the Direr? Dig^tai Control system4 1 ：?监督控制+数字控制分级控制系统和其它信息监控管理整个配料过程改变DDC级计算机配料给定值;DDC级计算机根据 SCC计算机设定的配料给定值，实时控制称量配料，DDC级计算机既可以是单片机，也可 以 是 编 程 控 制 器 (PLC) 。

测值」1生询节lift1程调咄世定SSC■计算声宦机圏4-2 WCC+DIX：分级控制系统Fig. A. 2 ihe SOC+DDC system此种控制方式不但能实现生料配料的实时控制，而且能综合管理配料生产的过程， 完全弥补了直接数字控制方式的不足随着价格低廉、功能完善的微型机（特别是单片机） 不断推出，采用这种控制方式的配料控制系统成本越来越低，特别能满足中小型水泥生 产企业的需求儿Z集散控制系统如图4.3所示，集散控制（Distributed control system，简称DCS）系统按照分散控制、 集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上到下分为分散过程 控制级、集中操作监控级、综合信息管理级，形成分级分布式控制结构它的下位机通 常采用PLC（或电振机配料控制器等），上位机是生料配料控制协调级（相当于SCC）,综 合信息管理级是生产管理计算机，上位机和下位机之间采用 RS 一 422串行通讯网络进 行通讯，形成完整的配料控制系统，配料控制计算机和生产管理计算机之间采用企业内 部局域网络连接nn團4.3集融控制系统1. 3 Lhe Distributed Control System企业阿生产它理计劭生产価 计It机2*生料配料植制牡且机生斜IE料控制廿肯机RS-^32/^22这种控制系统的优点在于 :系统的硬件和软件均以组件或模块的形式出现，用户只要把这些组件和模块适当连接起来并对软件进行组态就可组成控制系统，因而易于扩展; 采用分散控制，使故障分散，再加上完善的系统自检功能使其可靠性大大提高。

由于采 用此种控制方式研制的配料控制系统成本高，一般比较适合大型水泥企业的配料控制要 求现场总线控制系统现场总线控制系统(Field bus Control System简称FCS)的结构如图4.4所示:现场总 线系统由于采用了智能现场设备，能够把原先DCS系统中处于控制室的控制模块、各输 入输出模块置于生产现场，同时现场设备又具有通讯能力，现场的测量变送仪表可以与 阀门等执行机构直接传送信息，因而系统的控制功能能够不依赖控制室的计算机或控制 仪表直接在现场完成，实现了真正意义上的分散控制由于采用数字信号代替模拟信号， 因而可以在一对电线上传输多个信号，同时又为多个设备提供电源，并且现场设备以外 不再需要模拟/数字(A/D)、数字/模拟(D/A)转换部件这种控制系统的优点在于:节省硬件数量与投资;节省安装费用;节省维护开销;用 户具有高度的系统集成主动权;提高了系统的准确性与可靠性等但目前智能化现场测 量、控制设备价格较高，只有极少数大型水泥企业采用此控制系统。