西門子的稱重產(chǎn)品可真是神通廣大，霞石提煉、煙草生產(chǎn)、提棉機(jī)應(yīng)用、膨潤(rùn)土、水泥行業(yè)等都有它的身影，任何稱重方面的難題，“它若出現(xiàn)，便是晴天” 。
首鋼礦業(yè)公司隸屬首鋼 ( 集團(tuán))總公司 ,公司堅(jiān)持科技興廠 , 采用先進(jìn)實(shí)用技術(shù)和信息技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè) 。眾所周知, 氧化球團(tuán)配料工藝是燒結(jié)球團(tuán)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一 ,它決定著氧化球團(tuán)礦的產(chǎn)品性能及技術(shù)指標(biāo) 。解決燒結(jié)和球團(tuán)生產(chǎn)過(guò)程控制的可靠性、準(zhǔn)確性、及時(shí)性的問(wèn)題, 對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)、 穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量 、降低消耗 、 提高產(chǎn)量具有重大意義 。
首鋼礦業(yè)公司球團(tuán)廠配料系統(tǒng)原來(lái)使用的配料電子秤服役時(shí)間長(zhǎng)、 型號(hào)比較老 , 都屬于淘汰產(chǎn)品。稱重系統(tǒng)一直存在著諸如 :稱重變送器原件故障率高 , 系統(tǒng)標(biāo)定繁鎖 , 信號(hào)不穩(wěn)定 , 抗干擾能力弱, 精度不高等問(wèn)題 。傳統(tǒng)十字片簧支承的杠桿機(jī)構(gòu) , 應(yīng)力分布不均勻, 且機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜 , 維護(hù)不便，整套系統(tǒng)備件費(fèi)用較高, 精度也達(dá)不到要求 。由于這套配料系統(tǒng)的先天不足, 配料精度只能達(dá)到 ±2 %的誤差率 , 不能滿足生產(chǎn)工藝 ±5 ‰的誤差率要求, 加上長(zhǎng)期服役, 設(shè)備結(jié)構(gòu)老化, 秤體嚴(yán)重變形, 計(jì)量精度不斷下降。造成配料失準(zhǔn) , 直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益 , 現(xiàn)場(chǎng)崗位人員還承受著高強(qiáng)度的勞動(dòng)。
1
解決方案
針對(duì)燒結(jié)和球團(tuán)作業(yè)流程長(zhǎng)、控制環(huán)節(jié)多 、系統(tǒng)復(fù)雜的特點(diǎn) 。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)給料設(shè)備情況 , 本次改造總體思路采用重量配料法 。重量配料法是按照物料重量進(jìn)行配料的一種方法 , 該法是借助于電子皮帶稱和定量給料自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料的 。
現(xiàn)場(chǎng)部分采用自動(dòng)稱重給料機(jī)實(shí)現(xiàn)單倉(cāng)物料的定量控制 , 中控系統(tǒng)采用 PLC 可編程序控制器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制管理 , 定量給料機(jī)的積算儀與控制系統(tǒng)采用 Pro fibus-DP 現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 。
其原理如圖示意
2
方案選擇
( 1)皮帶秤的選擇
西門子 800 系列自動(dòng)稱重給料機(jī) , 其秤架部分的設(shè)計(jì)獨(dú)特 , 采用了被稱為“三無(wú)” 的沒(méi)有稱重承載器的直接承重式秤架結(jié)構(gòu) , 即 :無(wú)杠桿 、無(wú)支點(diǎn)、無(wú)平衡重 。減少了負(fù)荷的死區(qū) , 并將有效負(fù)荷直接作用于稱重傳感器上 , 達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量的目的。
同其他秤架結(jié)構(gòu)相比 , 它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)緊湊 ;安裝維護(hù)方便 ;模塊化設(shè)計(jì) , 通用性好 ;高達(dá)± 0 . 5 %的設(shè)計(jì)精度完全可以滿足生產(chǎn)需要 。另外 , 單托輥雙傳感器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) , 既保證了整個(gè)稱重系統(tǒng)的平衡性 ( 兩點(diǎn)支撐) , 同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)布料不均勻時(shí) , 還可以通過(guò)其配備的BW500 積算器所具備的配平 ( Balance)技術(shù) , 將系統(tǒng)精度保持在最理想的狀態(tài) 。
( 2)秤體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
西門子作為國(guó)際知名的德國(guó)公司 , 在制造工藝方面也體現(xiàn)其 “大家風(fēng)范” :整體秤架全部采用 6mm 冷軋鋼板 ;不同國(guó)內(nèi)外大部分廠家普遍采用焊接或工字鋼的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) , 西門子 WF 系列稱重給料機(jī)整體采用了折鋼技術(shù) , 全部用螺栓連接 , 整體無(wú)焊縫 。
( 3)積算儀 ( 控制器)
BW500 積算儀是為皮帶秤和稱重給料機(jī)設(shè)計(jì)的功能強(qiáng)大的積算儀 , 真正的雙 PID 功能可用于稱重給料機(jī)的流量控制 , 可控制恒定載荷或給料量 。它強(qiáng)大的模塊功能設(shè)計(jì) , 保持了穩(wěn)定可靠的特性 , 也具備了組態(tài)靈活 、 通訊方式靈活的優(yōu)點(diǎn) , 同時(shí)它的獨(dú)特設(shè)計(jì)也使得 BW500 能夠應(yīng)用在較大型的配料系統(tǒng)中。
3
方案細(xì)節(jié)
通過(guò)比較和討論 , 首鋼礦業(yè)公司在改造球團(tuán)廠的項(xiàng)目中, 選擇了西門子稱重給料機(jī)系統(tǒng)。具體配置是 :西門子800系列自動(dòng)稱重給料機(jī)、BW500 積算儀 、MM420變頻器等設(shè)備。
下面介紹參數(shù)設(shè)置過(guò)程中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)。
( 1)稱重傳感器配平
如果皮帶秤安裝了兩個(gè)或四個(gè)承重傳感器, 在初次標(biāo)定前, 應(yīng)首先須對(duì)稱中傳感器進(jìn)行電子模擬配平 , 否則將影響皮帶秤量精度。 該功能利用P295 參數(shù)實(shí)現(xiàn)。
( 2)皮帶速度補(bǔ)償
皮帶速度的測(cè)量值與實(shí)際值應(yīng)該相同 , 如果不同 , 則要對(duì)速度進(jìn)行補(bǔ)償。
( 3)設(shè)定標(biāo)定旋轉(zhuǎn)圈數(shù)
用于設(shè)置標(biāo)定零點(diǎn)及量程時(shí) , 皮帶旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。該功能通過(guò) P360 參數(shù)實(shí)現(xiàn) 。圈數(shù)設(shè)置理論上不小于 3 圈 。
( 4)PID 整定
將 BW500 PID 調(diào)節(jié)設(shè)置為自動(dòng)狀態(tài) , 中控室給一流量設(shè)定值（由于稱量框架上有砝碼 , 故系統(tǒng)有流量反饋值）。當(dāng)反饋值等于給定值時(shí) , 突然去掉一個(gè)砝碼（給系統(tǒng)一個(gè)階躍擾動(dòng)）, 觀察系統(tǒng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作, 調(diào)整 PI 參數(shù) , 直至滿足工藝要求為止。皂土秤 PI 參數(shù)最后整定值為:P =0. 3 , I =0. 08 。在這樣的 PI 參數(shù)調(diào)節(jié)下 , 階躍擾動(dòng)約 2s 即可消除,滿足工藝要求。
使用效果
1、改造后，高精度的原料配比 、下料計(jì)量, 平穩(wěn)的原料輸送和全系統(tǒng)的自動(dòng)控制 , 配料精度達(dá)到了±5‰，廢品率降低了1 %, 堿度一級(jí)品率提高了 2 %，帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
2、大大提高了皮帶管理水平, 降低備件、維修、電能、皂土消耗等費(fèi)用。而且降低了維護(hù)費(fèi)用 , 減少了崗位用工 , 年綜合效益可觀 。
3、穩(wěn)定性高，近 5 年的使用中這批稱重給料機(jī)工作狀態(tài)一直平穩(wěn), 控制精度基本都能達(dá)到生產(chǎn)要求 。期間, 僅僅進(jìn)行過(guò)一次升級(jí)工作。
在最近的一次的燒結(jié)廠配料系統(tǒng)改造項(xiàng)目中, 首鋼礦業(yè)公司再次選擇西門子的新一代的WF系列稱重給料機(jī)產(chǎn)品 , 和5年前的產(chǎn)品相比,WF系列稱重給料機(jī)產(chǎn)品在外觀設(shè)計(jì)和制造工藝上, 有更大的進(jìn)步和改進(jìn):秤體表面全部采用烤漆技術(shù),基本上可以確保在惡劣的工況條件下油漆不會(huì)脫落;秤體采用模塊化設(shè)計(jì),全封閉結(jié)構(gòu);采用懸臂式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),使更換環(huán)形皮帶的工作變得非常簡(jiǎn)單;采用耐高溫的耐磨皮帶, 大大延長(zhǎng)皮帶的使用壽命。
