失重计量喂料器在焙烧车间给料系统中的应用

张宝林，李 欣，王 琛

（江西铜业集团公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

1 引言

德兴铜矿新技术厂钼精矿焙烧工序是将粉状钼精矿加入到回转窑，通过一段时间的高温煅烧脱硫过程，该过程控制均匀稳定地给料，是保证焙烧产品质量的重要环节。焙烧工艺中给料过少会造成窑体过热损坏回转窑设备，给料过量将导致钼精矿燃烧不充分，脱硫不完全，导致产品大量结块，造成不合格的焙砂，无法进入后续工艺流程或者难以出售，因此焙烧工序对钼精矿的稳定给料要求较高。

如图1所示，焙烧车间原有的给料方式是将50kg袋装的钼精矿通过电动葫芦吊至回转窑的给料口，由人工进行定时添加。这种给料方式不仅不能保证配料喂料的均匀性，还造成人工成本的浪费，生产车间中的粉尘还增加了职工患职业病的风险。因此，经过技术人员的考察分析，最终决定采用失重计量喂料器进行喂料。失重计量喂料器是利用控制给料螺旋的转速来控制给料量，现焙烧车间通过失重秤的称重传感器检测的重量信号传输至PLC系统，在实现对失重秤给料螺旋的变频调速及气动补料阀的通断和开启时间，实现自动补料和自动给料［2］。

图1 钼精矿焙烧原给料系统人工给料示意图

2 钼精矿焙烧的工艺简介

如图2所示，钼精矿通过气力输送系统输送至每台回转窑对应的5m3料仓。然后通过补料阀再进入失重称的称重料仓。通过失重称给料螺旋送至变频控制的二次螺旋给料机。最后实现每小时200kg的钼精矿均匀进入回转窑高温煅烧。

图2 钼精矿焙烧原给料系统的工艺流程示意图

3 失重计量喂料器的结构原理

如图3所示，失重计量喂料器主要由称重料仓、驱动及喂料装置、称重传感器、补料阀、驱动控制器、控制模块等组成［2］。

工作原理：高精度称重传感器用于实时测量料仓中物料的重量，当物料通过驱动及出料装置从物料出口排出时其重量将会减少，控制模块会将单位时间里重量减少的量跟所设定的单位时间里需要下料的量进行比较并调节驱动控制器使其保持一致，以达到精确喂料的目的。

图3 失重秤整体布置示意图

图4 失重秤组成及工作原理示意图

4 钼精矿焙烧给料控制要求及工作流程

4.1 控制要求

失重计量喂料器是通过称重传感器检测的信号经PLC控制实现一系列的动作：当失重称料仓内钼精矿重量低于设定下限值20kg时，气动补料阀自动开启进行补料，达到45kg时气动补料阀自动关闭，并且在补料过程中不影响给料螺旋正常给料；按每小时200kg的台效，折算成每分钟约3.3kg的给料量，若每分钟均值低于3.3kg，系统将控制给料螺旋电机自动调整转速，结合内置校正补偿功能，实现给料量精确的向目标值靠拢。失重称还带有补料不正常、给料量超上限等报警功能，确保用户能及时发现解决问题。由于料仓是呈椎体型，随着仓内物料的减少，仓内物料切面呈凹面状，无论是超声波还是雷达料位计，或者阻旋式料位计都无法准确检测仓内物料的减少量和增加量。但是使用该高精度称重法，通过自动化控制则完美解决了对料仓内物料增加或减少量检测不准的问题。

4.2 钼精矿焙烧给料控制流程

第一步，检查并确保生产线上所有设备可正常运行，设置失重计量喂料器相关参数，即失重称料仓上限重量值为45kg，下限值为20kg，校正补偿系数0.8；

第二步，将失重计量喂料器上游补料仓补满物料；

第三步，开启失重计量喂料器上游补料阀，给失重计量喂料器补料至上限45kg；

第四步，启动失重计量喂料器，失重计量喂料器开始喂料，通过控制器内PID闭环算法，喂料流量迅速达到设置的值并在短时间内稳定；

第五步，失重计量喂料器料仓内物料至补料下限20kg时，控制器发送补料信号给补料阀，同时失重计量喂料器喂料按照某一固定频率喂料（补料模式可以设置）；

第六步，补料阀开启，快速将失重计量喂料器料仓补料至高料位，补料阀关闭；

第七步，失重计量喂料器恢复PID闭环算法，按照设置的流量值喂料；

第八步，重复第五步至第八步……

在失重计量喂料器运行过程中，可以改变流量值（需保证在失重秤可以满足的流量范围内），系统会快速跟随至新的流量点并快速稳定。

图5 失重计量喂料器工作流程示意图

5 失重计量喂料器应用后的效果

德兴铜矿新技术厂焙烧车间钼精矿焙烧通过新增大料仓和失重计量喂料器给料装置后，实现了该车间钼精矿焙烧工艺的自动补料和自动给料。由于钼精矿返烧量大大减少，从生产统计可知焙砂的结块率相比原来投料方式降低了约10%，不但降低了破碎机的损耗；并且降低了工作强度，节省了每班2个加料工人的人工成本；解决了原有投料方式带来的粉尘大造成稀贵金属流失和作业环境污染问题，还减少了中晚班操作的安全隐患［2, 5］。

6 结语

失重计量喂料器通过PLC自动化控制，利用控制螺杆速度来控制给料量，不但改变了传统的配料喂料方式，提高了配料喂料配比的均匀性，提高了我厂生产自动化的水平，而且提高了焙烧产品的品质。这种动态称重技术和可靠的机电一体化系统设计技术，失重式计量喂料器达到了很高的运行水平，且具一致性和可靠性。基于我厂目前使用情况，后期需要进一步完善给料机的螺杆，主要是适当加大螺杆的牙距，降低物料粘附螺杆带来的给料误差［2-3, 6］。