新型转子秤在生料喂料及计量中的应用

孙剑波，焦云征

1 水泥生料喂料方式及转子秤冲料原因

目前，部分水泥企业使用冲板流量计计量生料喂料量，并根据冲板流量计反馈的喂料量调节流量阀开度，控制物料下料量和短斜槽料流的稳定。冲板流量计本身没有稳定料流的作用，当生料仓料位出现高低波动时，对冲板流量计的喂料量计量影响很大，能直接导致窑尾提升机电流波动大，入窑生料量不稳，影响窑的煅烧质量。

为解决此问题，将冲板流量计更换为了转子秤，在一定程度上提高了喂料量的稳定性。但部分转子秤前端未配置流量阀，仅依靠生料仓生料自身的重力将生料直接喂入秤体。转子秤的设计理念是，将秤体内扇形料格完全填满生料，相当于获得稳定的料层厚度，然后通过控制转速稳定喂料。这种设计模型与皮带上料层厚度一样的皮带秤相仿，负荷是稳定的，保持转速稳定即可实现喂料量的稳定。

但在实际运行时，受仓压等因素影响，下料量会产生波动，加之下料本身就是气料的混合体，不能100%填满秤体内扇形料格；秤体内为正压环境，且未配置流量阀调整下料量；秤内料层厚度不均匀，仅依靠PID进行控制。受以上因素影响，传统转子秤的喂料效果仅略好于冲板流量计，仍需进一步改进喂料方式。

由于传统转子秤秤体内是正压环境，对转子和壳体之间的密封要求高。一旦气料产生的磨损使转子和壳体间的间隙变大，密封效果变差，在生料仓塌料时，生料就会通过间隙从下料计量区域直接冲到出料非计量区域，这部分生料就没有被计量。虽然实际下料量多了，但转子秤没有计量到，导致误认为下料量不足，于是继续增加转速，加大喂料量，造成冲料。直接表现为生料喂料反馈量下降，窑尾提升机电流持续升高，C1出口温度持续下降。此时需立即减少喂料量，逐渐稳定由此引起的预热器和窑内的热工波动。

图1是某公司转子秤的冲料趋势图，其中，黄色矩形标注区分别为冲料时喂料反馈量、C1温度、窑尾斗式提升机电流的记录曲线。由图1可见，喂料反馈量降低，斗式提升机电流却升高、C1温度下降，说明实际下料量多了，但转子秤没有计量到，发生了冲料现象。

2 新型转子秤的工作原理

新型转子秤采用的是重力检测的水平转子工作原理。如图2所示，A-A为转子秤体吊装轴，现场控制箱内装有称重传感器，为称重区域；进料管是下料管，为非称重区域；进料管和出料管与秤体均为软连接，物料从进料管落到吊装轴线上，抵消了下料对秤体冲击造成的影响；转子旋转将物料从下料区带入称重区，由出料管下料口进入斜槽。物料进入称重区时，计量系统对物料进行称重，并将固定角度的负荷信息进行储存，控制系统将预先计算出下料口需要的角速度。通过这种前馈控制原理，新型转子秤可对波动予以提前校正，保证短期高精确度。

在生料仓的下料口，即转子秤的进料管，配置了气动流量阀，通过调整流量阀开度控制下料量和转子秤秤体内的负荷率，保证秤体上部有一定的空余。再通过下料管上连接的收尘管，实现入秤前的气料分离，保证秤体内为负压环境。

图1 转子秤的冲料趋势图

图2 转子秤结构图

由于秤体内是负压环境，对转子和秤体的间隙密封要求很低且磨损很小，备件5年内可免更换。

3 新型转子秤的应用

在某2 500t/d水泥生产线的提产改造项目中，选用了新型生料转子秤。

3.1 入窑斗式提升机电流波动情况及喂料稳定性

新型转子秤在安装试车后，直接进行了生产运营在线测试。以入窑斗式提升机电流波动作为参考依据，在160t/h喂料量下，空载电流和带料电流对比见表1。

表1 空载电流和带料电流对比，A

通过数据对比，减去入窑斗式提升机设备本身造成的空载电流波动，实际下料造成的电流波动只有0.92A。

图3为入窑斗式提升机电流波动周期趋势图。由图3分析可知，带料时的入窑斗式提升机电流波动周期与入窑斗式提升机空载的波动周期相同（大约为80s），说明下料对斗式提升机原有的波动平衡未产生影响。

图3 入窑斗式提升机电流波动周期趋势图

图4 流量反馈趋势图

图4为153t/h喂料量设定下的流量反馈趋势图，实际喂料量在152～153t/h之间，喂料稳定。

3.2 冲料对喂料稳定性的影响

为了验证转子秤能消除仓位波动对下料的影响，对仓位进行人工干预。该公司生料标准仓储量为50t/h，正常生产时保持在48t/h左右。经与操作员沟通后，决定停止向标准仓输送物料，将料位降到38t/h，再将料位提高至49t/h，仓位波动幅度26%。转子秤负荷率、仓位、斗式提升机电流及流量阀趋势情况见图5～8。

图5 转子秤负荷率

图6 仓位

图7 斗式提升机电流

图8 气动流量阀

由图8可见，在仓位下降过程中，转子秤负荷率产生了波动，经气动流量阀调节后，对斗式提升机电流影响很小，对比数据见表2。

表2 气动流量阀调整后对斗式提升机电流的影响

生料标准仓位波动前后，斗式提升机电流出现了0.11A的波动，产生的物料波动影响可以忽略，证实了仓位波动对下料几乎没有影响。

3.3 新型生料转子秤应用效果

此次生料秤改造，实现了将入窑斗式提升机电流波动控制在1A以内的目标，合理的仓位波动不影响下料稳定性，取得了满意的改造效果。

4 结语

新型转子秤达到了更高标准的运行指标，具有以下四个特点：

（1）秤体下料管处连接收尘管道，在此处实现了气料分离。同时，秤体内非100%填充率，保留了一定的空余空间，呈负压状态，具有应对塌料的缓冲空间，加之扇形格子状内部结构，有效抑制了窜料，仓位波动不会影响下料的稳定性。

（2）转子秤加气动流量阀双调节回路，前馈控制配合PID双控制回路，保证了喂料不受仓位波动影响。长期计量精度优于0.5%，对斗式提升机电流的影响在2A之内。

（3）秤体转子采用减速机输出轴吊挂的方式，上下秤体没有轴承，不用添加润滑油，5年内整体免维护。

（4）秤体内是负压环境，密封间隙保持在1～2mm即可。

该新型转子秤适用于生料、熟料、水泥、粉煤灰、煤粉、电石渣等多种物料的喂料，其喂料能力能满足2 500～10 000t/d生产线需要，特别是对粉煤灰等小剂量物料的计量，可实现一吨到几十吨的宽范围控制。新型转子秤技术指标优于传统的冲板流量计、转子秤等，并符合第二代水泥生产线的高要求，是新建、技改项目优选喂料计量设备之一。