水泥配料控制系统 水泥生料配料控制系统研讨.pdf

全国水_花生料质量控制应用技术研讨交流会论文集53水泥生料配料控制系统研究刘彬，郝晓辰，李海滨 摘要：本文针对新型干法生料配料方法的特点．进一步研究了水泥生料配料的率值控制工艺 结构，并建立了数学模型。在此基础上，设计了以工控机为核心的水泥生料配料控制系统。 关键词：生料配料； 事值控制工艺：模型；控制系统 l前言目前我国采用新型干法方式生产水泥已经非常普遍，而在水泥生产过程中，生料配料是 一个关键的环节‘”。所谓生料是由各种原料按照不同的比例进行配科、混均、粉磨至一定的 细度制各而成的。我国水泥生料配料方法主要有三组分生料配料和四组分生料配料两种。在 控制工艺上主要有钙铁控制和率值控制两种翻，而率值控制方法由于其较高的控制精度和效 率，已经被广泛采用盘q．总之，严格控制生料配料过程中的各种参量，是提高水泥质量和 性能的主要途径；研究和完善水泥生料配料技术，对促进现代水泥工业发展有着重要的意义。 因此，本文针对新型干法四组分配料方法展开研究，着重分析了水泥生料配料工艺，并设计 了水泥生料配料的控制系统． 2率值控翩工艺衡量生料质量的标准是水泥熟料的三个率值，即石灰石饱和系数魁I、硅酸率SM、铝 氧率AM，在出磨生料中，诸氧化物的百分比含量必须满足以下三式；(1)KH=．C-I-65zA-豁0-35F-e-=且标值(2)s妊≤》=目标值3，AM：叁=且标值 式中：c．——生科中氧化钙的百分含量；p一生料中氧化铁的百分合量；A一生科中氧化铝的百分含量；S—生料中二氧化硅的百分含量e一生料中三氧化硫的百分含量率值控制就是将测定出磨生料的Si02、A1203、Fe2码、和CaO四种氧化物成分的含量 输入计算机中，由计算机算出所配生料的率值，然后自动与化验室下达的控制指标进行比较， 如果两者之间有误差，计算机将进行生料配比调整，算出新的配比，指令喂料微机执行新的 配料方案。

54全国水泥生料质量控制应用技术研讨交流会论文集图1水泥生料配料率值控制工艺图正如以上分析，水泥生料配料率值控制系统工艺如图1所示。在采用新型干法生产水 泥时，各原料为石灰石、粘土、铁粉和校正原料(砂岩等)。水泥生料配料率值控N-E艺结 构中主要由两大部分组成，一是机械部分。其中包括4个原料库，主传送皮带．4台电子皮 带秤和4台电子振动科斗等；二是微机控制部分，其中包括工业控制微机l台，4套压力传 感放大器，4套测速传感器和4套变频放大驱动嚣，以及马达启、停、强电控制等。水泥生产所需各原料石灰石、粘土、铁粉、校正原料等分别存在4个原料库中，通过4 台电子振动料斗将原料输送给4台电子秤，由测速传感器和压力传感器测出皮带的速度和物 料的重量，并转换成电信号，传送给调节器，调节器再将调节信号输出给变频器，构成闭环 控制回路，以调节皮带秤的速度，使皮带秤的流量稳定在某一周定流量上．4台电子皮带秤 将4种原料按照一定的比例由主传送带送入生料磨，经生料磨粉磨成生料，取样后，通过化 验室化验或元素分析仪分析，快速地检测出磨生科中Si02、A]20s、Fe4)3、和Cao诸氧化物 的百分比含量，计算出KH、SM、AM这三个率值。

将计算所得KH、SM、AM的值与居标 值进行比较，形成误差项。率值控胄0计算程序将根据这些误差项算出每种原料的变化，再反 馈给喂料微机修正配比，以实现出磨生料率值的稳定。采用生料率值控制系统后，通常可保 证出磨生料率值合格率大于70％。影响水泥生料配料的主要因素有三个，一是各原料成分的波动性。二是各原料之间的物 料配比，三是电子皮带秤流量的稳定性。同时，率值控制工艺有以下优点，一是自动修正生料配比，保证出磨生料率值合格率(KH ±O．02、SM+0．1、AM_+0A)大于70％；二是自动补偿喂料秤的误差，彻底克服喂料秤的 零点漂移所带来的问题；三是直接控制出磨生料率值，不再为经常修正钙铁指标而烦恼；四 是准确控章《立窑生料的含煤量，稳定立窑的煅烧：五是有效改善水泥的安定性：六是实现生 料配料闭环自动控制，消除人为因素干扰，显著提高水泥熟料的产量和质量。全国水泥生料质量控制应用技术研讨交流会论文集55因此，鉴于水泥生料配料率值控制工艺结构的优点，本文基于此工艺结构设计水泥生料。 配料的控制系统。表1各原料中化学成分与生料中化学成分对照表原料CSAFG 说明 石灰石ClSIAtFIGlG代表其．粘土C2S2A2F2G2它成分总铁粉C3S3A3F3G3和(烧失量 校正原料CtS4儿RG4除外) 3数学模型建立水泥生料配料的最终控制目标是确定合适的配比，生料配料计算的方法很多，常用的有 代数法、误差尝试法、递减试凑法等，这些方法的本质都是企图找出S她、A1203，FC203、 和Ca0在生料中所占百分含量的最佳值。

但这些方法计算过程较为复杂、繁琐，不能同时 满足多目标的要求。需要工程技术人员凭经验加以调整，配比结果不够准确，使得水泥质量 不稳定。通过对水泥生料配料的分析，我们找到了两个关系．即率值与生料中化学成分的关系和 各原料与生料中化学成分的关系，基于这两个关系，通过矩阵运算可得出各原料的配比关系， 扶而建立生料配料的数学模型。(1)率值与生料中化学成分的关系KH；—C-—I．615A面-OF．35一F-8sM_斋(4)A一vt=FA ￡影响很小，可忽略。经矩阵变换，解得弩(5) (2)各原料与生料中化学成分的芙系 由表1可得生料中各化学成分与各原料中各化学成分和配比的关系如下式所示。CSAFG1．，．．。ur。J —．．．．．．，．．．．．．．．．．．．．．．．。，．．．．．．．．．．．．．．L 鱼加n o甄舢n岛 G鱼瓜n。 (6) 由式(5)和式(6)联立可得到下式：(7)x=(M3～(kN—g，) 56全国水泥生料质量控制应用技术研讨交流会论文集 式中x=[兰]一=10,35+2-80sKmH：-S三M一(ml+，“M’+1’654M]u=融㈨]b丽百啦吲b丽Q(M9-*g百,-‰Q=圈 式(7)即为我们所要求取的各原料的配比方程式 4生料配料控制系统通过在前面我们对水泥生料配料工艺的研究，已知率值控制在生料配料中有许多优点，因此针对水泥生料配料工艺的要求，采用率值控制方法，同时，根据我们前面建立的配料系统的数学模型，设计了以工控机为核心的水泥生料配料控制系统，如图2所示。图2水泥生料配料控制系统方框图该系统由工控机主机、自动取样装置、多元素分析装置、电子皮带秤等构成闭环控制系 统。该系统可通过自动取样装置和多元素分析装置配合使用，直接检测出磨生料的率值，实 现在线调整，有利于生料成分的稳定，从而提高生料的易烧性和熟料的质量。同时，该系统 设有自动控制和