新型轉子秤在生料喂料及計量中的應用

孫劍波，焦云征

1 水泥生料喂料方式及轉子秤沖料原因

目前，部分水泥企業使用沖板流量計計量生料喂料量，并根據沖板流量計反饋的喂料量調節流量閥開度，控制物料下料量和短斜槽料流的穩定。沖板流量計本身沒有穩定料流的作用，當生料倉料位出現高低波動時，對沖板流量計的喂料量計量影響很大，能直接導致窯尾提升機電流波動大，入窯生料量不穩，影響窯的煅燒質量。

為解決此問題，將沖板流量計更換為了轉子秤，在一定程度上提高了喂料量的穩定性。但部分轉子秤前端未配置流量閥，僅依靠生料倉生料自身的重力將生料直接喂入秤體。轉子秤的設計理念是，將秤體內扇形料格完全填滿生料，相當于獲得穩定的料層厚度，然后通過控制轉速穩定喂料。這種設計模型與皮帶上料層厚度一樣的皮帶秤相仿，負荷是穩定的，保持轉速穩定即可實現喂料量的穩定。

但在實際運行時，受倉壓等因素影響，下料量會產生波動，加之下料本身就是氣料的混合體，不能100%填滿秤體內扇形料格；秤體內為正壓環境，且未配置流量閥調整下料量；秤內料層厚度不均勻，僅依靠PID進行控制。受以上因素影響，傳統轉子秤的喂料效果僅略好于沖板流量計，仍需進一步改進喂料方式。

由于傳統轉子秤秤體內是正壓環境，對轉子和殼體之間的密封要求高。一旦氣料產生的磨損使轉子和殼體間的間隙變大，密封效果變差，在生料倉塌料時，生料就會通過間隙從下料計量區域直接沖到出料非計量區域，這部分生料就沒有被計量。雖然實際下料量多了，但轉子秤沒有計量到，導致誤認為下料量不足，于是繼續增加轉速，加大喂料量，造成沖料。直接表現為生料喂料反饋量下降，窯尾提升機電流持續升高，C1出口溫度持續下降。此時需立即減少喂料量，逐漸穩定由此引起的預熱器和窯內的熱工波動。

圖1是某公司轉子秤的沖料趨勢圖，其中，黃色矩形標注區分別為沖料時喂料反饋量、C1溫度、窯尾斗式提升機電流的記錄曲線。由圖1可見，喂料反饋量降低，斗式提升機電流卻升高、C1溫度下降，說明實際下料量多了，但轉子秤沒有計量到，發生了沖料現象。

2 新型轉子秤的工作原理

新型轉子秤采用的是重力檢測的水平轉子工作原理。如圖2所示，A-A為轉子秤體吊裝軸，現場控制箱內裝有稱重傳感器，為稱重區域；進料管是下料管，為非稱重區域；進料管和出料管與秤體均為軟連接，物料從進料管落到吊裝軸線上，抵消了下料對秤體沖擊造成的影響；轉子旋轉將物料從下料區帶入稱重區，由出料管下料口進入斜槽。物料進入稱重區時，計量系統對物料進行稱重，并將固定角度的負荷信息進行儲存，控制系統將預先計算出下料口需要的角速度。通過這種前饋控制原理，新型轉子秤可對波動予以提前校正，保證短期高精確度。

在生料倉的下料口，即轉子秤的進料管，配置了氣動流量閥，通過調整流量閥開度控制下料量和轉子秤秤體內的負荷率，保證秤體上部有一定的空余。再通過下料管上連接的收塵管，實現入秤前的氣料分離，保證秤體內為負壓環境。

圖1 轉子秤的沖料趨勢圖

圖2 轉子秤結構圖

由于秤體內是負壓環境，對轉子和秤體的間隙密封要求很低且磨損很小，備件5年內可免更換。

3 新型轉子秤的應用

在某2 500t/d水泥生產線的提產改造項目中，選用了新型生料轉子秤。

3.1 入窯斗式提升機電流波動情況及喂料穩定性

新型轉子秤在安裝試車后，直接進行了生產運營在線測試。以入窯斗式提升機電流波動作為參考依據，在160t/h喂料量下，空載電流和帶料電流對比見表1。

表1 空載電流和帶料電流對比，A

通過數據對比，減去入窯斗式提升機設備本身造成的空載電流波動，實際下料造成的電流波動只有0.92A。

圖3為入窯斗式提升機電流波動周期趨勢圖。由圖3分析可知，帶料時的入窯斗式提升機電流波動周期與入窯斗式提升機空載的波動周期相同（大約為80s），說明下料對斗式提升機原有的波動平衡未產生影響。

圖3 入窯斗式提升機電流波動周期趨勢圖

圖4 流量反饋趨勢圖

圖4為153t/h喂料量設定下的流量反饋趨勢圖，實際喂料量在152～153t/h之間，喂料穩定。

3.2 沖料對喂料穩定性的影響

為了驗證轉子秤能消除倉位波動對下料的影響，對倉位進行人工干預。該公司生料標準倉儲量為50t/h，正常生產時保持在48t/h左右。經與操作員溝通后，決定停止向標準倉輸送物料，將料位降到38t/h，再將料位提高至49t/h，倉位波動幅度26%。轉子秤負荷率、倉位、斗式提升機電流及流量閥趨勢情況見圖5～8。

圖5 轉子秤負荷率

圖6 倉位

圖7 斗式提升機電流

圖8 氣動流量閥

由圖8可見，在倉位下降過程中，轉子秤負荷率產生了波動，經氣動流量閥調節后，對斗式提升機電流影響很小，對比數據見表2。

表2 氣動流量閥調整后對斗式提升機電流的影響

生料標準倉位波動前后，斗式提升機電流出現了0.11A的波動，產生的物料波動影響可以忽略，證實了倉位波動對下料幾乎沒有影響。

3.3 新型生料轉子秤應用效果

此次生料秤改造，實現了將入窯斗式提升機電流波動控制在1A以內的目標，合理的倉位波動不影響下料穩定性，取得了滿意的改造效果。

4 結語

新型轉子秤達到了更高標準的運行指標，具有以下四個特點：

（1）秤體下料管處連接收塵管道，在此處實現了氣料分離。同時，秤體內非100%填充率，保留了一定的空余空間，呈負壓狀態，具有應對塌料的緩沖空間，加之扇形格子狀內部結構，有效抑制了竄料，倉位波動不會影響下料的穩定性。

（2）轉子秤加氣動流量閥雙調節回路，前饋控制配合PID雙控制回路，保證了喂料不受倉位波動影響。長期計量精度優于0.5%，對斗式提升機電流的影響在2A之內。

（3）秤體轉子采用減速機輸出軸吊掛的方式，上下秤體沒有軸承，不用添加潤滑油，5年內整體免維護。

（4）秤體內是負壓環境，密封間隙保持在1～2mm即可。

該新型轉子秤適用于生料、熟料、水泥、粉煤灰、煤粉、電石渣等多種物料的喂料，其喂料能力能滿足2 500～10 000t/d生產線需要，特別是對粉煤灰等小劑量物料的計量，可實現一噸到幾十噸的寬范圍控制。新型轉子秤技術指標優于傳統的沖板流量計、轉子秤等，并符合第二代水泥生產線的高要求，是新建、技改項目優選喂料計量設備之一。