烧结生产过程中原料的配料质量和烧结料层的透气性决定着烧结过程的顺利进行，影响着烧结矿的产量和质量。而料层透气性又与原料性质、混合料水分、混合制粒时间等多种因素有关。在原料性质和混合制粒时间无法改变的情况下，混合料水分的精确控制就显得尤为重要，它是提高烧结料层透气性的最重要的调节控制手段之一。
烧结混合料中含有一定的水分是保证烧结过程顺利进行，提高烧结矿质量必不可少的条件之一。不同烧结混合料的适宜的水分含量也不同。一般来说，烧结混合料最适宜的水分范围较窄，超过±0.5%时，对混合料的成球性即产生显著的影响。
1 影响混合料水分控制精度的主要因素
影响烧结混合料水分控制精度的因素很多，主要有如下几点：1） 原料的原始水分波动：受原料的堆存条件的限制，露天堆放的烧结原料的含水量的多少与天气状况有直接的关系，晴天时影响相对较小，雨天影响最大。此外，料堆的高低、堆存时间以及水分的蒸发等因素也会造成原料水分波动。原料的原始水分波动及其不可控性是影响混合料水分控制精度的重要因素之一。2） 原料的取样及水分化验准确性影响：原料的水分率一般采取取样送化验室分析的方式检测，因而取样样品的代表性是水分精确检测的前提条件。众所周知，取样分析是间断工作，不可能连续检测，化验出的原料水分率也只具有一定范围的代表性。3） 原料配料精度的影响：原料的配料是按原料的干料量进行配比计算的，但配料的控制是按原料的湿料量进行，因而原料的原始水分检测精度对烧结配料精度影响很大。配料精度还受配料秤设备的计量精度和动态给料控制精度、以及整个配料控制系统的连锁控制精度的影响。其中，配料秤设备的计量精度是影响混合料水分控制精度的重要因素。4） 生石灰消化及粉尘加湿的影响：生石灰在加水消化过程中会消耗一部分水分，消耗水分的多少与生石灰中氧化钙含量的多少相关。消化过程中伴随着反应热量的生成，也会蒸发掉一部分水分。此外，生石灰消化及粉尘加湿加水检测、控制系统精度对后续混合料水分控制精度也有一定的影响。5） 混合工艺的大滞后影响：一般烧结厂混合制粒工艺大约有7 分钟左右时间，其中一混约2~3 分钟，二混约4~5 分钟。如此长时间的大滞后对自动调节系统的控制是非常不利的。6） 其他因素的影响：主要是工艺流程的不合理设置造成混合前原料水分的波动。如部分除尘灰不参与统一配料，直接卸在混合机前的给料胶带机上。少量的污水回收利用时，在没有检测和控制的情况下，直接加入混合机内等。所有这些都会影响混合料水分控制精度。
2 传统水分自动控制思路及缺点
传统混合机加水自动控制过程如下：根据配料原料跟踪得到原料原始重量、原料原始含水量，并根据混合加水目标水分率计算出所需的添加水量，以此对混合料的加水量进行前馈控制；然后，根据混合机后水分仪所测混合料水分率对加水量设定值进行反馈修正，从而构成混合加水流量的前馈加反馈控制系统。根据混合加水过程控制大滞后的特点，采用按时间先后跟踪的方式进行加水流量计算，控制方式采用加水流量前馈控制为主，混合料水分率反馈修正为辅的控制结构，较好地解决了混合加水大滞后控制的精度和实时性难题。传统的控制思路中，反馈控制是对加水流量设定值进行直接修正。加水流量是系统内环控制目标，而系统最终控制目标是混合料目标水分率。现场调试时，反馈修正控制的参数范围较难确定，影响自动控制系统调节参数的整定，导致调试周期延长。
3 涟钢360m2烧结水分控制系统设计优化
烧结混合料水分是影响烧结料层透气性的重要多因素之一。为提高水分控制精度，就必须从检测手段，控制方案的选择，以及调节措施等方面来优化设计。
3.1 涟钢加水控制系统的构成及特点
针对影响烧结混合料水分控制精度的主要因素，以及涟钢360m2烧结配混工艺流程特点及控制要求，主要检测、控制设备选型如下：原料配料仪表选用申克配料秤，配料二次表与PLC控制系统的信号交接采用ProfiBus- DP现场总线的方式；配料控制采用变频调节给料机转速的调节方式。加水控制系统按一、二次混合机分开设置，选用设备包括：加水流量检测采用川仪高精度、智能型电磁流量计；混合料水分检测采用进口NDC多波段红外水分计；加水流量调节采用变频调速给水泵进行连续无极调节。所有检测、控制、调节信号均接入到PLC计算机控制系统中。申克配料秤动态测量精度高，在控制比为1∶5 时，其当量跟踪精度达到实际设定配料量的±0.25%。电磁流量计有许多优点：测量精度高，测量范围大，灵敏度高，稳定性好。红外水分计特点：非接触式连续测量，测量精度和灵敏度高，性能可靠。采用变频调速的调节方式时，给料量或给水量可以连续无极调节，动作速度快、调节无死区、调节精度高。
3.2 水分控制系统的优化
从配料室第一个矿槽下料点开始，到二次混合机出口为止，在工艺流程上选取合适位置点对配料矿槽排出的原料量及原料的含水率进行跟踪，根据跟踪的原料重量和原料原始含水率，以及设定的混合料的目标水分率进行加水量设定值的计算，并以此进行加水前馈控制。反馈控制时，采取对原料原始水分率跟踪值进行修正，以此来修正计算的加水量设定值。相较传统的对加水量设定值进行直接反馈修正的方式，该方式调试时修正参数更直观，修正范围更容易确定。加水控制方式（前馈控制或前馈控制+ 反馈修正）：根据原料重量和原始水分率的跟踪值及目标水分率，进行控制运算及修正处理，分别求出一、二次混合机的加水量的设定值。电磁流量计测得的加水量测量值与设定值比较，进行PID计算，给变频器发出控制输出信号控制给水量。混合加水控制还可将混合后测量的混合料水分率信号对加水前跟踪的原料水分率进行反馈修正。
4 运行效果
经过一段时间的在线调试，系统的各种控制功能和运行效果基本上达到了设计要求。在生产稳定时，二次混合机出口混合料水分率控制误差在±0.2% （绝对值） 以内。完全满足工艺要求的±0.5%水分波动范围。该系统自2009 年底投运至今一直运行稳定，减轻了操作人员的劳动强度，提高了烧结矿的产量，取得了良好的效果。

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