西門子的稱重產品可真是神通廣大，霞石提煉、煙草生產、提棉機應用、膨潤土、水泥行業等都有它的身影，任何稱重方面的難題，“它若出現，便是晴天” 。
首鋼礦業公司隸屬首鋼 ( 集團)總公司 ,公司堅持科技興廠 , 采用先進實用技術和信息技術改造提升傳統產業 。眾所周知, 氧化球團配料工藝是燒結球團生產的關鍵環節之一 ,它決定著氧化球團礦的產品性能及技術指標 。解決燒結和球團生產過程控制的可靠性、準確性、及時性的問題, 對穩定生產、 穩定產品質量 、降低消耗 、 提高產量具有重大意義 。
首鋼礦業公司球團廠配料系統原來使用的配料電子秤服役時間長、 型號比較老 , 都屬于淘汰產品。稱重系統一直存在著諸如 :稱重變送器原件故障率高 , 系統標定繁鎖 , 信號不穩定 , 抗干擾能力弱, 精度不高等問題 。傳統十字片簧支承的杠桿機構 , 應力分布不均勻, 且機械結構復雜 , 維護不便，整套系統備件費用較高, 精度也達不到要求 。由于這套配料系統的先天不足, 配料精度只能達到 ±2 %的誤差率 , 不能滿足生產工藝 ±5 ‰的誤差率要求, 加上長期服役, 設備結構老化, 秤體嚴重變形, 計量精度不斷下降。造成配料失準 , 直接影響產品質量和經濟效益 , 現場崗位人員還承受著高強度的勞動。
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解決方案
針對燒結和球團作業流程長、控制環節多 、系統復雜的特點 。根據現場給料設備情況 , 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調節系統實現自動配料的 。
現場部分采用自動稱重給料機實現單倉物料的定量控制 , 中控系統采用 PLC 可編程序控制器對系統進行集中控制管理 , 定量給料機的積算儀與控制系統采用 Pro fibus-DP 現場總線進行數據交換 。
其原理如圖示意
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方案選擇
( 1)皮帶秤的選擇
西門子 800 系列自動稱重給料機 , 其秤架部分的設計獨特 , 采用了被稱為“三無” 的沒有稱重承載器的直接承重式秤架結構 , 即 :無杠桿 、無支點、無平衡重 。減少了負荷的死區 , 并將有效負荷直接作用于稱重傳感器上 , 達到準確測量的目的。
同其他秤架結構相比 , 它具有結構簡單、設計緊湊 ;安裝維護方便 ;模塊化設計 , 通用性好 ;高達± 0 . 5 %的設計精度完全可以滿足生產需要 。另外 , 單托輥雙傳感器的設計結構 , 既保證了整個稱重系統的平衡性 ( 兩點支撐) , 同時在生產過程中出現布料不均勻時 , 還可以通過其配備的BW500 積算器所具備的配平 ( Balance)技術 , 將系統精度保持在最理想的狀態 。
( 2)秤體結構設計
西門子作為國際知名的德國公司 , 在制造工藝方面也體現其 “大家風范” :整體秤架全部采用 6mm 冷軋鋼板 ;不同國內外大部分廠家普遍采用焊接或工字鋼的設計結構 , 西門子 WF 系列稱重給料機整體采用了折鋼技術 , 全部用螺栓連接 , 整體無焊縫 。
( 3)積算儀 ( 控制器)
BW500 積算儀是為皮帶秤和稱重給料機設計的功能強大的積算儀 , 真正的雙 PID 功能可用于稱重給料機的流量控制 , 可控制恒定載荷或給料量 。它強大的模塊功能設計 , 保持了穩定可靠的特性 , 也具備了組態靈活 、 通訊方式靈活的優點 , 同時它的獨特設計也使得 BW500 能夠應用在較大型的配料系統中。
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方案細節
通過比較和討論 , 首鋼礦業公司在改造球團廠的項目中, 選擇了西門子稱重給料機系統。具體配置是 :西門子800系列自動稱重給料機、BW500 積算儀 、MM420變頻器等設備。
下面介紹參數設置過程中的一些技術細節。
( 1)稱重傳感器配平
如果皮帶秤安裝了兩個或四個承重傳感器, 在初次標定前, 應首先須對稱中傳感器進行電子模擬配平 , 否則將影響皮帶秤量精度。 該功能利用P295 參數實現。
( 2)皮帶速度補償
皮帶速度的測量值與實際值應該相同 , 如果不同 , 則要對速度進行補償。
( 3)設定標定旋轉圈數
用于設置標定零點及量程時 , 皮帶旋轉的圈數。該功能通過 P360 參數實現 。圈數設置理論上不小于 3 圈 。
( 4)PID 整定
將 BW500 PID 調節設置為自動狀態 , 中控室給一流量設定值（由于稱量框架上有砝碼 , 故系統有流量反饋值）。當反饋值等于給定值時 , 突然去掉一個砝碼（給系統一個階躍擾動）, 觀察系統的調節動作, 調整 PI 參數 , 直至滿足工藝要求為止。皂土秤 PI 參數最后整定值為:P =0. 3 , I =0. 08 。在這樣的 PI 參數調節下 , 階躍擾動約 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 、下料計量, 平穩的原料輸送和全系統的自動控制 , 配料精度達到了±5‰，廢品率降低了1 %, 堿度一級品率提高了 2 %，帶來了顯著的經濟效益。
2、大大提高了皮帶管理水平, 降低備件、維修、電能、皂土消耗等費用。而且降低了維護費用 , 減少了崗位用工 , 年綜合效益可觀 。
3、穩定性高，近 5 年的使用中這批稱重給料機工作狀態一直平穩, 控制精度基本都能達到生產要求 。期間, 僅僅進行過一次升級工作。
在最近的一次的燒結廠配料系統改造項目中, 首鋼礦業公司再次選擇西門子的新一代的WF系列稱重給料機產品 , 和5年前的產品相比,WF系列稱重給料機產品在外觀設計和制造工藝上, 有更大的進步和改進:秤體表面全部采用烤漆技術,基本上可以確保在惡劣的工況條件下油漆不會脫落;秤體采用模塊化設計,全封閉結構;采用懸臂式設計結構,使更換環形皮帶的工作變得非常簡單;采用耐高溫的耐磨皮帶, 大大延長皮帶的使用壽命。
