0 引言

定量给料系统作为许多生产设备的给料系统,已广泛应用于水泥建材、 冶金化工、 电力煤炭等行业粉体连续输送的流量测量与定量给料的工业环节,如水泥厂入窑煤粉的定量给料及输送就是一个典型的例子, 其供料过程中的稳定性、 均匀性等问题是影响计量精度的主要因素。由于它用途的广泛性, 提高给料系统的自动化程度就有着重要的现实意义。本文介绍的粉体定量给料系统是在消化吸收国外相关产品技术的基础上研制开发的新型粉体流量检测与控制装备系统, 是一种专门解决粉体连续称重、 定量给料及输送特制的设备, 原理先进、 给料均匀可靠、 测量准确。

1 系统结构及工作原理

该定量给料系统由喂料均匀稳定地水平星轮转子给料机、称重精确的天平转子称重机和功能强大的控制系统组成。系统每一种环节都是针对粉体物料的特性而专门设计的, 它能很好地解决粉体物料在仓储、 喂料过程中出现棚仓、 穿洞、 漏料、 喷泻等现象。

整个定量给料系统的结构框图如图 1 所示。粉体由水平星轮转子给料机均匀稳定地给入天平转子称重机, 由它测得粉体物料的流量大小,并将此信号送入控制系统进行处理, 控制系统将实测流量与设定流量相比较, 用所得偏差值调节水平星轮转子给料机和天平转子称重机转速, 实现粉体的连续输送与均匀稳定的定量给料, 精确地测出瞬时流量、 累积流量。

1. 1 水平星轮转子给料机结构及原理

水平星轮转子给料机是一种容积式给料机, 它由多层水平星轮( 转子) 组合而成, 其作用是将粉体物料从储仓中均匀地取出, 并将物料连续均匀地供给下一级称重设备, 调节其转子转速, 可实现不同的给料量。其结构原理图如图 2 所示。

由调压板和分隔板将给料机分成多个功能区:受料区、 取料区、均压区和容积计量区。物料在受料区搅拌叶片的作用下进入取料区, 搅拌叶片的转动使得粉体层能够整体分割, 达到整体流的效果。物料再经取料区旋转转子进入均压区, 均压区中的叶片设计成螺旋状, 使物料在该仓中得到充分疏松, 近似自然状态, 密度稳定, 从而抵消容重变化影响计量精度。计量区为容积式的, 粉体充满计量转子, 通过转子的旋转, 可以实现定容积供料, 供料均匀稳定。

该给料机特点:

( 1) 受料口径设计很大, 并设有搅拌装置, 不会出现棚仓、 架桥等现象。

( 2) 多层分隔结构设计, 物料方向多次偏转。非钢性密封, 不会发生粉体喷泻和漏料。

( 3) 由于调压板和均压区作用使得粉体物料以稳定密度进入计量区, 不受仓容与仓压的影响, 供料稳定、 均匀、 精确。

1. 2 天平转子称重机结构及原理

天平转子称重机采用环状天平转子机构, 其作用是完成粉体的连续输送、 流量测量, 调节其转子可实现定量给料。它由圆盘形秤体、转子、 传动机构、称重传感器和测速传感器组成, 其秤体是完全密封的, 以免工作时粉尘外溢。其结构原理图如图 3 所示。

对称布置的两支点将秤体支承形成天平结构,未下料时, 可调节平衡装置, 使整个秤体相对于支点处于平衡状态。两支点与进出料口同处一条轴线上, 进出料口与外界柔性联接。转子由一系列叶片组成, 实际上是一格一格的旋转空间, 下料时物料从进料口进入转子的空间内, 随转子转动到达出料口排出, 因而相对于支点, 圆盘形秤体一半有物料, 另一半没有物料, 使秤体失去平衡, 失衡程度取决于物料重量, 并由装在秤体一侧的称重传感器检测。出料口的给料量除与盘上物料重量有关外,还与转子转速有关。重量信号和速度信号送入控制系统进行运算处理, 即可得出粉体流量, 通过调节转子转速,可实现定量给料。

该称重机特点:

( 1) 支点将秤体对称支撑形成天平平衡结构,进出料口与支点在同一轴线上, 进料与出料、 气流压力及积灰对称重测量结果无影响。

( 2) 在秤体内粉体物料的重量被直接测得, 减少了由于测反力而带来的误差。

( 3) 物料从秤体支撑轴线两侧进入秤体, 其冲击力不会影响秤体平衡, 转子叶片上粘附物料产生的附加力矩也因对称而自动抵消, 使秤体动态零点不发生变化。

( 4) 秤体及转子采用铸钢结构, 不变形, 耐磨损, 间隙恒定, 物料受控性好, 可长期稳定地运行。

( 5) 结构简单、 密封、 安装维护方便。

1. 3 控制系统

控制系统采用现代测量控制技术与微处理技术相结合, 由控制主机、 接口模块、显示单元、 信号处理单元和测调速单元等组成, 它们集成在一个控制柜内。其控制主机采用德国 SIMATIC S7- 224 系列的可编程序控制器, 反应十分迅速, 调节灵敏。系统的主要功能是对所接收的各种信号进行运算处理,显示瞬时流量、 累积流量和荷重曲线变化, 自动去皮重, 并有异常报警、 故障自检和完善的信号传输与通信功能。

2 结语

该系统具有给料均匀可靠、测量准确、 密封效果好、 控制精度高等优点, 可在线标定, 整个系统全密封设计, 对环境无影响。实现了定量给料的高度自动化, 对煤粉计量尤为适用, 如水泥厂入窑生料和入窑煤粉的流量测量, 同样也适用于其它粉状物料的计量, 如粮食、 谷物等, 在粉体物料喂料领域具有广阔的应用前景。

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