光华配料秤在烧结配料中的应用

李永华，葛路飞，苗祝梅，宋向阳

（1.河钢集团邯钢公司自动化部，河北 邯郸 056015；2.河钢集团邯钢公司设计院，河北 邯郸 056015；3.河钢集团邯钢公司邯宝炼铁厂，河北 邯郸 056015）

0 引言

烧结矿由返矿、混匀料、溶剂（生石灰、白云石）、燃料（煤粉、焦粉）等混合后烧制而成。在烧结的生产中，配料环节非常重要，配料秤系统故障率高，运行不稳定，配料量误差大，会导致混合料成分不稳定，烧结矿的成品率降低，返矿量大，直接影响烧结矿的产量和优质品率，甚至影响烧结系统生产的稳定运行。要保证烧结系统中配料秤计量的准确性和运行的稳定性，降低配料秤系统的故障率至关重要。

河北钢铁集团邯钢公司邯宝360 m2烧结有两期配料秤系统，每期15 台配料秤，所使用配料皮带秤为成都光华配料秤，分为自校秤和非自校秤两种。自校秤包括5 台混匀料配料秤、4 台溶剂配料秤（生石灰、白云石）、2 台燃料配料秤，非自校秤包括2 台返矿配料秤、2 台除尘灰配料秤。配料秤为360 m2烧结机日常配料，24 h 运行，集中在中控PLC 进行启停和配比控制。本文主要介绍光华配料秤在混匀料配料时的应用情况。

1 光华配料秤简介

1.1 结构

光华配料秤在烧结的混匀料应用中，采用中间仓预存料、拖料式配料秤，主要由硬件和控制系统组成。

硬件组成：预给料皮带秤、预给料皮带变频器及电机、中间仓、配料秤架、配料秤皮带变频器及电机、2个称重传感器（并联使用）、4 个仓重传感器（并联使用）、测速编码器、信号隔离转换器、频率信号转换器、继电器和稳压电源等。

控制系统组成：西门子配料秤PLC 和触摸显示屏。PLC 包括CPU、通信模块、模拟量输入和输出模块等。

1.2 工作原理

1.2.1 中间仓料位控制

物料存于储料大仓中，通过预给料皮带把料下到中间仓中，中间仓的料斗直接坐在配料秤上，仓重传感器输出一个与受力大小成正比例关系的mV 信号，经信号隔离转换器转换为mA 信号，输入到配料秤PLC 中，经过运算后，可以得到中间仓的实际料位，将其与中间仓的料位设定值相比较，根据偏差值输出4～20 mA DC 调节信号给预给料皮带电机变频器，据此控制电机，调节预给料皮带的转速，使中间仓的料位与设定值基本保持一致[1]。

1.2.2 配料量控制

由中控PLC 设定控制配料流量值并发出配料秤启动信号，配料秤皮带运转。皮带上的物料通过称重托辊作用在称重传感器上，称重传感器输出一个与受力大小成正比例关系的mV 信号，通过频率信号转换器转换成频率信号，和测速滚筒带动测速编码器输出的速度脉冲信号一起输入到配料秤PLC 中，进行运算后得到配料秤的瞬时流量。将瞬时流量与设定流量相比较，根据偏差值，输出4～20 mA DC 调节信号给配料秤皮电机带变频器，据此控制电机，调节配料秤皮带的转速，使瞬时流量与设定流量基本保持一致[2-3]。

光华配料秤工作原理方框图如图1 所示。

图1 配料秤工作原理方框图

2 烧结配料中配料秤常见故障及处理

2.1 常见故障1

配料秤的中间仓料位波动，预给料皮带电机频繁启停，甚至变频器跳停，中控无法再次自动开启，需要检修人员对配料皮带电机变频器进行复位，影响配料。

故障原因分析：

1）外力影响。现场有人在附近作业，偶尔让秤架受力一下，使仓重传感器受力加大，中间仓的料位高，实际中间仓的存料量就会降低一些；作业人员离去后，秤架又卸力，使仓重传感器受力减小，中间仓的料位又恢复到正常，使仓重传感器输出信号波动，造成中间仓料位波动。

2）仓重传感器压料、卡蹭、供桥电压、线缆破损等原因导致其输出信号异常，造成中间仓料位波动。

3）仓重传感器故障，输出信号有时正常，有时异常，造成中间仓料位波动。

4）信号隔离转换器故障，输出信号有时正常，有时异常，造成中间仓料位波动。

5）中间仓料位控制的调节比例系数设置设定过小，导致预给料皮带电机的变频器调节过慢，当料位测量值低于或高于设定值时，调节达到设定值的时间过长，导致变频器低频率运行时间过长，启动时频率较低，电机的变频器电流大。过大电流或持续时间长会超过设定保护上限，导致预给料皮带电机的变频器保护停机。

处理方法：检修人员和作业人员、岗位人员做好沟通，作业时尽量避免触碰到正在运行中的配料秤；清理仓重传感器和秤架上的积料、更换供桥电源、用绝缘胶布和防水胶布对破损的线缆进行包扎恢复；更换仓重传感器；更换信号隔离转换器；将中间仓比例系数设置值调大，缩短中间仓料位实际值到达设定值的时间，减少变频器低频率运行时间。

2.2 常见故障2

中间仓溢料，造成配料秤停用。

故障原因分析：中间仓零点跑了，设定值过大；仓重传感器故障，其输出信号特别小或变化不灵敏；信号隔离转换器故障，输入信号和输出信号不一致，且输出信号大大小于输入信号；线路故障。这些原因导致仓重传感器输出信号小，达不到料位设定值，预给料皮带就一直下料，从而导致中间仓溢料。

处理方法：检查中间仓空仓时料位显示，手动下半仓料看中间仓料位变化情况，若空仓时，料位为负，需对中间仓除皮。若料位变化正常，只是料位过高，调整中间仓料位设定值即可；若中间仓空仓或带料过程中料位显示异常，检查仓重传感器的输出信号，对信号异常的仓重传感器进行更换；更换信号隔离转换器；修复线路故障。

2.3 常见故障3

配料皮带秤上料流不成型或断料，导致配料秤速度加大，超过正常值，配料秤瞬时量达不到给定量。

故障原因分析：中间仓黏料多，中间仓料位设定值不变，导致中间仓的存料量降低；仓重传感器故障，其输出信号远大于正常值；信号隔离转换器故障，其输出信号远大于正常值；储料大仓下料不顺畅。

处理方法：清理中间仓的黏料；黏料不多的情况下，可以暂时不清料，通过提高中间仓料位的设定值，加大存料量；更换仓重传感器；更换信号隔离转换器；及时使用振动器，以使储料大仓顺畅下料。

2.4 常见故障4

配料秤瞬时量波动大，导致其配料精度误差大。

故障原因分析：测速滚筒的扣瓦松动、滚筒扣瓦输出轴和测速编码器之间联轴节松动，导致测速编码器打滑、丢转，其输出脉冲时大时小，使配料秤瞬时量波动大；测速编码器故障，输出信号存在波动现象；中间仓下料量存料少，导致下料不稳定，忽大忽小，料流不成型，达不到配料秤流量设定值，皮带速度超过正常值；称重托辊黏料或轴承坏，导致其转动不灵、上下跳动，使称重传感器输出信号波动；称重传感器安装处有卡蹭的地方，使称重托辊在转动时存在没有完全把力施加在称重传感器上的情况；称重传感器故障，输出信号波动；信号隔离转换器故障，输出信号存在波动的现象。

处理方法：首先确认是否是由测速信号故障引起的测量值波动，现场进行手动操作，中间仓不下料，空开皮带运转，查看速度脉冲信号是否稳定，若速度脉冲信号显示波动，则查看测速滚筒扣瓦是否松动、测速编码器和滚筒扣瓦输出轴之间的联轴节是否松动，及测速编码器是否存在打滑、丢转的现象，若有，紧固扣瓦、更换联轴节；若硬件均正常，进一步检查测速编码器输出信号是否正常，若不正常，更换测速编码器；若测速信号正常，进一步排查称重传感器问题。若是配料秤皮带上料流不成型引起的波动，按常见故障3进行处理；如果称重托辊上有黏料，须清理掉；如果轴承坏，须更换称重托辊；去除称重传感器安装处卡蹭的东西；更换称重传感器，以保证其输出信号正常；更换信号隔离转换器故障，以保证其输出信号正常。

2.5 常见故障5

若现场配料秤配料量下得多或下得少，但中控显示瞬时流量（设定流量）正常，导致配料秤计量误差大。

故障原因分析：皮带跑偏，导致称重传感器受力加大，输出信号大，配料秤就会降低配料量，以使配料秤瞬时流量与设定流量保持一致；由于各种原因，导致一侧或两侧称重托辊高度降低，使称重托辊受力减小，配料秤就会加大配料量，以使配料秤瞬时流量与设定流量保持一致；称重托辊、耳板、变径支撑杆或称重传感器有卡蹭的地方，导致称重传感器受力加大或减小，就会导致其输出信号变大或变小，配料秤为保持瞬时流量与设定流量一致，就会减少或加大配料量；变径支撑杆弯曲变形，导致耳板和秤架靠在一起，称重传感器的受力就会减小，输出信号也会降低，配料秤为保持瞬时流量与设定流量一致，也会导致实际配料量加大；称重传感器故障或空载时，输出信号不回零；有负载时，灵敏度低，输出信号比输入信号小很多[4]；信号隔离转换器故障，输出信号比输入信号大或者小，配料秤为保持瞬时流量与设定流量一致，会导致实际配料量减少或加大。

处理方法：对皮带进行纠偏，可以给配料秤安装纠偏装置和皮带张紧装置，以防止皮带跑偏；恢复称重托辊的高度，重新校准皮带秤零点，并进行链码校秤或实物标定；去除称重托辊、耳板、变径支撑杆或称重传感器卡蹭的东西；更换变径支撑杆，重新校准皮带秤零点，并进行链码校秤或实物标定；更换称重传感器，重新校准皮带秤零点，并进行链码校秤或实物标定；更换信号隔离转换器[5]。

2.6 常见故障6

配料秤皮带上有料，中控显示配料量为0。

故障原因分析：测速编码器故障或联轴节故障，导致速度信号输出为0；称重传感器故障，称重信号输出为0；信号隔离转换器或频率信号转换器故障，导致其信号输出为0。

处理方法：更换测速编码器或联轴节；更换称重传感器；更换信号隔离转换器或频率信号转换器。

2.7 常见故障7

中控PLC 发出“启动”信号后，配料秤无法启动。

故障原因分析：配料秤就地操作箱转换开关在“就地”位置，使配料秤无法接受远程控制；电气设备故障，导致中控PLC 无法发出“启动”信号；继电器故障。

处理方法：测量配料秤PLC 柜内“备妥”DI 信号和“启动”DO 信号是否正常，若DI 信号和DO 信号正常，查看“备妥”和“启动”继电器是否动作，若不动作，更换继电器；若DI 信号不正常，通过中控PLC 程序查看“无法给出配料秤启动信号”的原因，排查配料秤就地操作箱转换开关是否在“自动”位置、电气设备信号是否正常，并予以处理。

3 配料秤日常维护

定期对配料秤进行点检：根据中间仓黏料情况，及时清理；皮带掉下的料要及时清理，以免将仓重传感器和秤的下梁埋住；皮带是否跑偏和黏料；仓重传感器的球头受力顶面与传感器之间有无杂物；称重托辊转动是否灵活，高度是否变低，称重传感器是否有卡蹭，变径支撑杆是否弯曲变形，称重托辊、耳板有无倾斜，限位螺丝是否自由松动；测速编码器和测速滚筒的输出轴是否同心，是否有丢转的现象；触摸屏上显示的配料秤皮带速度、称重载荷、预给料和配料秤皮带电机的变频器输出信号等是否与实际情况大致相符。

定期对配料秤进行零点标定及链码或实物标定，如果误差大，及时排查原因，以保障配料秤计量的准确度。

4 结语

烧结配料皮带秤是一种动态物料称量设备，使用频次多，故障或称量误差大，直接影响着烧结矿的产量和成品率，对生产成本也有很大的影响。掌握配料秤的结构、原理和常见故障排除方法，加上日常维护、定期校秤，定能为烧结的正常生产提供有力的保障。