水泥生产厂的磨机配料的给料计量设备控制，是水泥生产工艺过程控制和质量控制的关键环节之一。尤其是各种干法和立窑生产方式，生料质量控制尤为重要。同时，它也是实现生产过程自动化、企业的科学管理、安全稳定生产和节能降耗的重要技术手段。因此，优化设计选配技术先进、设备成熟、经济实用的给料称重计量设备至关重要。
由于我国水泥生产的工艺方式多种多样，水泥厂数量众多，生产规模和技术装备水平相差悬殊，以及过去给料计量技术装备自身发展的不成熟，造成磨机配料系统的给料计量设备也多种多样。但是，随着水泥工业技术的进步，新型给料计量设备的完善和成熟，那些技术落后，计量控制精度低，工作不够稳定可靠、污染环境的给料设备必将逐步淘汰。因此，对国内水泥厂配料系统常用的计量设备分析比较，科学评介，推荐技术先进、工作稳定可靠、适应性强、操作维护方便的给料计量设备具有重要经济技术意义。
1　国内磨机配料常用的给料计量设备
基于水泥生料质量控制和磨机配料过程自动化的要求，我国建材行业从1972年开始从事新型电子式和机电式给料计量设备的研制开发。80年代以后相继出现了多种多样的给料计量设备，并在水泥厂较广泛地应用。特别是控制仪表微机化和全面引进、消化德国等国外先进技术装备，使我国的给料计量技术装备水平有了快速发展。当前，许多产品已达到或接近国际先进水平，品种基本齐全，基本满足水泥工业和相关工业生产部门的需求。但同时，一些技术落后，计量控制精度低、稳定性差、故障率高、噪声粉尘较大的给料计量设备还在应用及生产。因此，更新淘汰落后设备，推荐优化技术先进、经济实用设备是一项迫切任务。
1.1　简易料斗秤和简易皮带秤
简易料斗秤和简易皮带秤是机电结合式的定值控制给料计量设备。其由台秤与料斗或小皮带输送机及控制开关、仪表组成。
这类给料计量设备，70年代后期开始在立窑水泥厂应用，80年代有较广泛地应用。其主要特点:设备结构简单、制造容易、维护技术简单、价格便宜。简易料斗秤采用静态称重、断续给料工作方式。简易皮带秤一般为连续给料、动态称重。但都是定值控制、累加计量方式。
设备主要缺点:实际控制精度低，尤其稳定可靠性很差，工作噪声和粉尘大，仅适用于中小流量计量控制(一般在20t/h以下为宜)。主要原因是台秤属于断续工作的商用静态秤，在恶劣的工业生产环境，刀刃易磨损、杠杆机构不稳定、秤台容易积灰积料，造成零点变化大，灵敏度降低。控制开关故障率高，料斗容易粘料、积料，闸门容易卡料、漏料，造成事故频繁，计量不准。电振机给料的噪声大，扬尘大。因此，应该逐步淘汰。特别是随着水泥工业生产规模化，技术装备现代化，这种给料计量设备无法满足使用要求。
1.2　恒速定量给料秤
恒速定量给料秤(又称悬臂式电子皮带秤，以下简称恒速秤)，是电子式连续自动定量给料设备，但亦可采用断续工作方式。系统由预给料机(一般采用电振给料机)、秤体、称重传感器和称重控制器等组成。
笔者于1972年首先研制开发出这种给料计量装置/设备，并在较广泛地应用中不断完善提高。恒速秤主要特点:秤体结构简单、轻小，制造容易，安装方便，价格较便宜。比较适应干、松散性块粒状物料的中小流量(40t/h以下)给料计量。而且应确保操作、维护管理条件较好，工作环境较好的场合。由于一般采用电振机做预给料，所以不适应粘湿性物料和粉状物料，且控制特性不理想，调节范围较窄，工作噪声较大，易扬尘。由于整个秤体和物料均由支点和称重传感器支承，即整个秤体均为称量段，所以，秤体上积灰积料、减速机油量和秤架任何零部件重量、位置变化等都会造成皮重零点变化，从而直接影响计量精度，而在水泥厂的环境条件很难避免上述问题。另外，多数恒速秤没有速度补偿环节。因此，电网频率和电压的变化会使电机转数变化，使带速变化，从而造成不可忽略的计量误差。基于使用环境、条件限制和上述问题，恒速秤往往不能很好的适应磨机配料过程的给料计量要求，因而，从90年代后逐步被调速定量给料秤取代。
1.3　双悬臂电子皮带秤
双悬臂电子皮带秤，是一种连续控制，断续给料、准静态称重、按批量法给料配料的恒速定量给料秤，适用小流量(20t/h以下)计量控制。系统由预给料的电振给料机、皮带输送机与双悬臂机构组合的秤体、称重传感器和称重控制器等组成。
双悬臂电子皮带秤虽然秤体比恒速秤稍复杂，高度稍大，但其结构仍比较简单、制造容易，操作、维护技术简单。由于采用电振机做预给料，同样不适应粘湿性和粉状物料，控制特性不理想、工作噪声大、易扬尘。但由于准静态称重，断续给料，批量法配料，可避免积灰积料、皮重变化和带速变化的影响。因此可达到较高的计量和控制精度，较稳定的物料配比。所以，一些小水泥厂使用效果较好，而且也只能用于小型水泥厂。
1.4　减量法斗式秤
减量法斗式秤(即失重式配料秤)，早在60年代后期国内就有应用，但到80年代末期才在水泥行业应用。它是采用负秤累加计量控制、准静态称重、断续给料工作方式。仅适用小流量(一般在25t/h以下)的给料配料设备系统。其由上料电振机、称量料斗、下料电振机、称重传感器和称重控制器等组成。
减量法斗式秤的主要特点:设备简单、没有传动装置，制造、安装、操作、维护简单容易，价格便宜，能够适应高温物料。同样，由于静态称重、断续工作，可避免零点、皮重变化影响，没有动态干扰。所以，计量精度较高，稳定性也较好。但物料的适应性受电振给料机的限制，由于采用两台电振机，工作噪音、粉尘更大，设备占空间高度也较大。有的下料电振机改用闸门，但这样会由于闸门容易卡料、漏料，造成故障率高，计量精度难以保证，下料冲击振动粉尘更大。减量法斗式秤仅能适应小型水泥厂采用。
1.5　圆盘秤
圆盘秤(又称转子给料机)是在圆盘喂料机和转子秤基础上设计开发的连续、动态给料计量设备。90年代中期开始在国内水泥厂应用。系统主要包括:圆盘秤体、称重传感器和称重控制器。
其主要特点:虽设备空间高度稍高，但进出料口纵向距离小，能适应高温物料和恶劣环境，操作维护也比较简单，设备价格稍高。进出料口的料重容易偏心，称重测量的力学半径较小，重力惯性较大，料流在圆盘上滞留量随机性变化，从而造成零点波动较大，称重测量精度往往难以保证。另外，进料口容易卡料、堵料，圆盘、挡料板易磨损。因此，主要适用在进出料口相距较短，原采用圆盘给料机给料和物料温度大于200℃的特殊场合。
1.6　核子皮带秤
核子皮带秤(以下简称核子秤)是根据朗伯特-比尔(Lanbert-Beers)定律，当γ射线通过物料时产生有规律的衰减的原理设计的，是一种非接触性间接测重的连续计量控制设备。系统主要包括:框架、放射源、探测器、测速机构、称重控制器和皮带给料输送机。
核子秤本身设备结构十分简单，不占用特殊空间位置，安装、维护简单方便，给料输送机的皮带张力，刚度等状态变化不直接影响计量精度。称重计量与给料输送基本是各自独立设备。物料吸收γ射线的辐射强度，即测量精度取决于放射源同位素的强度、被测物料化学成分和料流截面几何形状的稳定程度。只有物料种类性质不变，料流状态和断面几何形状、粒度基本稳定不变的条件下才能保证足够的测量精度。并且，系统需要很好的线性化处理设计，否则测量结果有很大的非线性。如果把给料输送机包括在内，其设备价格较高。另外，更重要是放射性同位素属于核污染物质，需要特殊安全保护和管理，并增加了日常维护费用。因此，对于磨机配料计量控制环节，一般不应该采用核子秤。国外工业发达国家的水泥厂和引进先进技术装备的水泥厂，均没有采用核子秤做配料系统的给料计量设备。
1.7　调速定量给料秤
调速定量给料秤(又称定量给料机或称重给料机，以下简称调速秤)是集给料输送、称重计量和定量控制功能为一体，机电一体化连续给料动态计量控制的给料计量设备。系统由秤体、称重和测速传感器、称重控制器等组成。对于粘湿性和粉状物料，尚需配置预给料机。
笔者等于70年代末在国内首先研制开发成功调速秤，并用于天津市水泥厂等。80年代末又从德国引进调速秤等连续计量设备的制造技术，从而使该项技术达到了国际水平，产品品种规格基本齐全，并成为水泥厂磨机配料系统和类似工业生产部门理想的给料计量设备。调速秤具有以下主要特点:
1)是一种连续给料、动态计量控制的机电一体化给料计量设备。其响应特性快、控制精度高，工作平稳、不污染环境。具有瞬时流量、累计流量和状态参数显示，数据打印、越限报警、远距通讯、与上位机联网和手动自动控制等多方面功能。
2)具有广泛的使用场合和较强的适应性。它即可用于散状块粒状物料，亦可用于粉状、流态化物料；即可用于干松散性物料，亦可用于粘湿性物料。流量小到500kg/h，大到1000t/h以上均可适用。而且，物料的成分、粒度、容重、湿度和状态变化均不影响称重计量的准确性。对物料中含有夹杂物，以及高粉尘等恶劣的工业环境，仍有较好的适应性。
3)给料量具有很宽的调节范围和很好的线性度。对于一般的块粒状物料给料计量，可通过调整料斗出料口的高度改变皮带负荷，也可调节皮带速度改变物料流速。所以，瞬时给料量可以在很宽的范围调节。尤其变频调速和直流调速，本身就具有较宽(10∶1或更大)的调节范围。调速秤在正常运行时，是通过改变带速(即料流速度)调节给料量，而速度的测量完全是线性的，所以，给料计量有很好的线性度。上述这些是其它给料计量设备无法相比的。
4)整个秤体，只有称重区内的重量、负荷变化对称重计量有影响。传动机构和秤体其它部分的积灰、积料、重量状态变化不会直接影响计量精度。而检测物料负荷的称量架，结构简单、轻小，力学惯性小、灵敏度高，并全部置于皮带下的秤体内，受到良好保护，基本没有积灰积料等影响。可超低速度运行，有利于厚料层和运行平稳，从而可以达到较高的计量精度和运行稳定性。
5)调速秤系统中如果称重传感器、微机控制器等电气部分发生故障，只要秤体传动系统和调速控制器正常(这部分有很高的可靠性)，仍可根据电机转速与物料流量的关系，采用手动控制操作来维持生产运行。而且在物料化学成分比较均匀稳定，物料粒度均齐较小的情况下，可以取得比较满意的配料效果。这对生产用户是很有好处的。而各种断续式给料秤任何部分损坏，均无法运行。
当然，调整秤系统结构相对复杂一些(与核子秤相差不大)，价格稍贵，要求维护技术水平也稍高一些，特别要求应有一定水平的微电子技术力量。但综合比较，调速秤确是磨机配料系统较理想的给料计量设备。
2　磨机配料系统给料计量设备的选择
给料计量设备的选择，主要包括两个方面，即设备方案的选择和产品技术质量水平的选择。这是决定使用效果，甚至成败的基础环节。
2.1　调速秤为首选设备
大、中、小型水泥厂磨机配料的给料计量设备，一般均应把调速秤作为首选设备。但是，有些小型水泥厂，如果对噪声、粉尘控制要求不高，维护水平有限或受资金限制等，选用断续给料的恒速秤、双悬臂电子皮带秤或减量法斗式秤，均可满足生产工艺和质量控制要求，有些也获得很好的效果。但对于大中型水泥厂，采用调速秤最为理想。工业发达国家和我国引进技术装备的水泥厂，一般均采用调速秤就是很好的说明。
2.2　要注重调速秤的技术水平和制造质量
值得注意的是设备方案选择正确，仍不能保证设备准确、稳定可靠的运行。尤其目前国产产品的设计、制造技术质量水平千差万别，80年代设计开发的老式产品仍在生产。所以，必须注意产品本身的技术水平和制造质量。实践表明，引进申克公司技术的DEL/DEM型定量给料机和消化吸收申克技术国内设计开发的调速秤大都取得满意的使用效果。尤其像TDG(Ⅲ)型等国内设计和生产的调速秤，更具有物美价廉的特点。采用悬吊式道斯麦得(Dosimat)给料机也应慎重考虑。
2.3　调速方式的选择
调速秤的拖动系统有电磁调速、直流调速和变频调速三种方式。电磁调速系统最简单，设备价格低，但调速性能差，调节范围窄，尤其容易受粉尘影响。直流调速系统复杂，设备价格高，调速性能好，调节范围较宽，也容易受粉尘影响。变频调速系统比较简单，设备价格稍高，调速性能好，调节范围最宽，而且不怕粉尘环境，并具有节能效果。所以，一般采用变频调速方式更理想。而选用进口变频调速器，其可靠性会更高。
2.4　预给料装置的选择
采用调速秤计量控制块粒状物料和流动性差的粉状物料，不需设置预给料装置，物料经料斗从仓内直接由皮带拖出，系统很简单。但对于粘湿性块粒状物料和自流性好的粉状物料，均需配置预给料装置。块状物料一般采用板式给料机、特种皮带给料机等。粉粒状物料一般采用流量控制阀、叶轮给料机或管螺旋给料机等。前种多用于流量在80m3/h以上的场合，而后两种用于80m3/h以下的使用场合。
一般国产的叶轮给料机，往往结构设计不理想，不能有效地控制住流动性好的粉料，甚而漏料冲料。所以必须选用于给料控制的密封叶轮给料机。另外，带预给料装置系统，工作状态参数选择匹配，也是保证系统稳定正常运行的关键因素之一。
2.5　影响精度的其它因素
选用调速秤时，尽量采用宽一些的皮带、慢一些的带速、大一些的料层厚度，对保证较好的计量精度和运行稳定极有必要。美国拉姆齐(RAMSEY)公司规定:带宽500mm皮带最低线负荷须大于12kg/m，带宽650mm皮带最低线负荷须大于20kg/m，带宽800mm皮带最低线负荷须大于30kg/m等等，才能保证精度指标。
另外，选用金属波纹管密封充氮称重传感器和频率数字式测速传感器是十分必要的。过低的称重设备价格必然导致设备和配套件质量低劣，从而造成更大的经济损失，必须引起注意。

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