0 引言

定量給料計量係統的給料設備和控製方案多種多樣，應用中存在一些問題。尤其隨著生產規模大型化和自動化水平的提高，對設備的穩定可靠性和運轉率提出更高的要求；另一方麵，隨著立磨等新設備的廣泛應用和替代原材料的多種多樣，工藝上對物料水分、粒度明顯放寬，物性變化較大，這都使給料計量控製難度加大、問題較多。因此，優化給料設備和控製方案已成為散狀固體物料的給料計量、配料控製技術發展的重要課題。

1 定量給料秤的給料方式

總體可分為兩種：一種叫“拖料給料”方式。即在供給料倉與秤體皮帶之間設有進料鬥，通過皮帶運行把倉下料鬥中的物料直接拖出，再經過稱重測量輸送到下一級生產環節。進料鬥出料口閘門一般由人工控製開度，從而調節皮帶上的料層厚度（即皮帶負荷）。在出料閘門開度一定的條件下，通過調節皮帶運行速度來調節給料秤的瞬間K8凯发登录入口和定量控製。拖料給料方式是集給料輸送、稱重計量和定量控製功能為一體的高度集約化的給料計量方式。

另一種叫“預給料給料”方式。即在供料倉與定量給料秤之間設有預給料裝置，通過預給料裝置把供料倉的物料送到給料秤皮帶上，通過調節控製預給料裝置的瞬時K8凯发登录入口來調節定量給料秤的基本K8凯发登录入口，即預給料給料方式是在一個係統中把給料和計量功能分由兩個設備完成。

2 給料方式選擇的主要依據和注意的問題

定量給料秤的給料方式主要依據物料的流動和黏滯性程度特點確定，但有時也與具體工藝條件甚至設計者的經驗習慣有關。據此，筆者把散狀固體物料分為四類 [1] ，即自由流動物料、黏滯性物料、傾瀉性物料和流態化物料。其中自由流動物料一般都采用拖料給料方式， 其餘三類物料一般都需采用預給料方式，而且根據其流動性不同導流機構往往也有所不同。同一類物料的流動性和黏滯性也往往有較明顯差異，有的工藝條件下堵卡料成主要問題，有的工藝條件下衝跑料成為主要問題。所以，必須根據具體情況選擇給料方式和給料設備，但凡是可以采用拖料給料的都應優先選用拖料給料方式。

3 鬆散自由流動物料的給料計量設備係統

水泥工業生產中，大部分塊、粒狀和水分稍大的粉體物料都屬於鬆散自由流動物料，一般均采用拖料給料方式。係統由供料倉 + 定量給料秤及其電控設備組成（見圖 1 ）。 這種拖料給料方式，係統設備少，布置緊湊，占用空間高度小，給料控製特性好，容易保證較高的穩定性和使用精度，建設和設備投資少，安裝維護簡單經濟。設計選用時應注意以下幾點：

1 ）確保供料倉連續、穩定、順暢下料，不起拱棚倉、不塌倉衝料，基本以整體流方式下料是係統正常連續運行的基礎， 是保證良好控製精度的前提條件，這也是目前實際生產中問題較多而重視不夠的問題。為此筆者建議：供料倉的容量適宜，最好為最大給料量 1～3h 的料量，最大不超過 8h 的料量。 如果工藝上已設計為大庫供料，則其錐體與水平方向成 70° 角左右為好，必要時在錐體內壁加裝高分子聚乙烯板或不鏽鋼板等光滑材料，以減少下料阻力和防止物料黏附倉壁，同時，料倉出料口亦盡量大一些。

2 ）定量給料秤一般采用“普通進料鬥”，盡量避免采用“振動進料鬥”。 普通進料鬥常見有兩種結構：一種是上口大，下口小，三側或四側麵傾斜呈錐形的漏鬥型結構。 其優點是上進料口大，使得料倉下料口也較大，對料倉下料有利。 但錐形結構容易造成物料在料鬥中起拱堵料，下料阻力也較大，尤其當料鬥高度較大時這一問題更為突出。另外，如果皮帶較寬時上述優點也就不明顯了。另一種是三側麵鉛直而後側麵傾斜的 T 型進料鬥。 這種料鬥結構對下料沒有阻力，更不會起拱堵料，在此基礎上改進的 TK 型進料鬥采用前寬後窄梯形截麵和鍥形傾斜底邊結構，能有效地克服堵卡料和劃傷皮帶等常見難題，後側麵傾斜有效地減少了物料倉壓，尤其適用於皮帶較寬的情況。

3 ）拖料給料計量控製係統主要有兩種控製方案：一是“現場控製”，即根據生產要求由現場操作人員采用內給定的設定方式操作。定量給料秤運行中瞬時K8凯发登录入口的測量值除顯示外，同時與設定值比較運算，所得的偏差值作為調節量輸入給調節執行機構，使其根據調節量的大小和方向調節控製皮帶速度，從而使定量給料秤的瞬時K8凯发登录入口趨近和達到設定的目標值，實現自動定量給料控製。二是“中控室控製”方式，即定量給料秤運行的K8凯发登录入口等狀態參數輸送給中控室，由中控室操作人員根據生產要求確定K8凯发登录入口設定目標值，采用自動或手動以外給定的方式輸送給定量給料秤的控製器，經過類似上述運算和調節控製過程，實現定量給料秤自動定量給料控製。這種大閉環調節控製方式主要有利於中控室全麵了解各環節情況，統籌掌控配料係統，便於各個生產環節協調配合。但係統相對較複雜，並需做好中控室與操作現場良好配合，而且應該采取完全閉環自動控製。有的企業采用中控室人工操作、手動控製，容易造成人機不協調，係統控製紊亂，甚至不能穩定正常運行。

4 黏濕物料的給料計量設備係統

黏濕性物料由於黏滯性強流動性很差等特性，在料倉和給料輸送過程容易發生起拱棚倉、堵卡料和黏附設備，是固體物料給料計量和K8凯发登录入口控製難度較大的一種物料，一般均采用預給料的給料方式。常用的預給料設備主要有：板式給料機（即板喂機）、圓盤給料機、筒倉卸料器和皮帶給料機等。 在水泥行業采用最多的是板喂機，常見的典型係統方案如下：

1 ）供料倉 + 板喂機 + 定量給料秤係統（見圖 2 ）。 對於供料倉的要求基本與上述介紹類似，不再重複。

由於物料的黏滯性程度不同等原因，定量給料秤所采用的進料鬥有以下兩種：一種是“普通進料鬥”。主要適應水分和黏滯性相對較小的物料。要求在滿足最大料層厚度（即最大閘門開度）的條件下，使進料鬥的高度也盡量小一些，進料口大一些。從而使進料更順暢，減少物料在料鬥內黏附堵料，減輕板喂機下料對秤體皮帶的衝擊，對提高皮帶使用壽命和係統計量精度十分有利。尤其在皮帶寬度為 1200mm 以上時，進料鬥的進料口可以達到足夠大，對黏濕性物料的適應性明顯提高，此時應盡量考慮選用普通進料鬥。

另一種是“振動進料鬥”。適用水分較大、黏附性很強的物料，不采用振動難以保證物料從進料鬥中連續順暢拖出。振動進料鬥為上口大、下口小，三側麵或四側麵傾斜呈錐體漏鬥型結構。其上進料口較大（一般為 1.0m×1.0m 左右），高度較大 （一般為 1.3m 左右），設有振動器，通過振動保證物料連續排出。 但其結構較複雜、質量大、成本高、安裝維護較複雜，尤其是板喂機下料高度較大，物料對秤體皮帶造成較大衝擊，容易衝損皮帶和影響定量給料秤穩定運行及計量精度。因此，在生產運行時應使料鬥中始終保持一定量的物料，以減輕衝擊影響。另外，在定量給料秤停止運行時，必須連鎖停止振動器振動，否則將振實物料，起相反作用。

2 ）供料倉 + 板喂機 + 穩流料鬥（倉） + 定量給料秤係統（見圖 3 ）。 增設中間穩流料鬥（倉）的目的是保證出料連續、均勻、穩定。但由於所在空間位置往往有限，一般穩流料鬥的容量僅有 1.5～2m 3 。為此板喂機的給料速率必須與定量給料秤的給料速率很好跟蹤匹配。 常見有兩種跟蹤控製方式：一種是按速度比例跟蹤，該係數主要靠操作人員摸索經驗確定，並隨物料性質、K8凯发登录入口等工況變化做適當調整。另一種跟蹤控製方式是根據穩流料鬥的料位或料重控製。即在穩流料鬥上安裝料位計或稱重裝置，由料位計或稱重裝置根據目標值控製板喂機給料。當物料性質、K8凯发登录入口和給料狀態比較穩定時這種給料方式容易滿足使用要求，但當這些因素變化時，很容易發生紊亂，不能協調匹配。尤其因為穩流料鬥容量很小，往往起不了穩流和保障給料連續穩定功能。因此筆者認為應慎重采用。

3 ）黏濕性物料給料計量設備的新方案

上述板喂機預給料方式是一種傳統的廣泛采用的方式，其係統設備較複雜，占用空間位置特別是高度大，設備相互匹配和控製較複雜，建設和設備投資較大，相對故障率較高、穩定性較差，維護工作量較大，實際使用控製精度不高。隨著鏈板式稱重給料（機）秤和皮帶式強製給料定量給料（機）秤研製成功和應用，采用集給料輸送、稱重計量和定量控製一段式拖料給料計量方案使黏濕性物料計量控製更為理想。其係統簡單，運行穩定，控製優良，高度降低（可以降低 3m左右）。 其設備方案分兩種：一是供料倉 + 鏈板稱重給料秤，如土耳其某水泥廠采用 Aumund 公司的深槽板式稱重給料秤，合肥院設計的沙特 Najran 水泥廠采用 Hasler 公司的鏈板定量給料秤等。在實際運行中完全滿足使用要求，取得很滿意的效果。 另一種是供料倉 + 強製給料定量給料（皮帶）秤。 主要是秤體設計方麵考慮了較大料倉下料口和采用特殊給料皮帶等新技術，實現了連續穩定順暢出料。這種方式在海南某水泥廠應用取得十分滿意的效果。這種強製給料定量給料秤與鏈板式給料秤相比較，設備質量輕、高度小、價格低一半左右，安裝維護更簡單方便，運行更穩定可靠，控製精度高，給料速度可以較高。

5 傾瀉性流態化粉體物料的給料計量係統

對於這類自由流動性極強的粉體物料，不能靠出料口閘門開度調節控製料流，必須設置預給料設備調節控製K8凯发登录入口。一般常用回轉葉輪給料機、管螺旋給料機、 水平刮板給料機和給料斜槽 + K8凯发登录入口閥等預給料裝置給料。 葉輪給料機結構簡單、體積小、布置安裝方便，在國內外多被采用。但值得注意：國產一般的葉輪給料機由於結構設計和製造精度等原因，往往不能嚴格控製住料流K8凯发登录入口，容易發生漏料、衝跑料或堵卡料，而且K8凯发登录入口調節範圍較窄，不夠平緩。據筆者經驗，管螺旋給料機雖然長度尺寸較大，但其設備高度小，對物料物性和環境條件適應性強，可靠性高，K8凯发登录入口調節範圍較大且平滑。尤其可根據實際物料特性和工藝布置要求選配螺旋結構設備尺寸，所以，推薦作為首選預給料設備。這兩種預給料機屬於強製給料方式給料，控製特性較穩定，受幹擾因素少，適合給料量在 150～200m 3/h 以下的中小K8凯发登录入口場合。 對於在 200m 3 /h 以上的大K8凯发登录入口場合，推薦優先選用給料斜槽上設K8凯发登录入口閥的預給料方案。在物料特性、斜槽傾角和送料風量、風壓等條件一定時，瞬時給料量取決於K8凯发登录入口閥閥門的開度，物料是靠自重和料流的側壓力“自然”流出。所以，K8凯发登录入口閥的開度越大，越有利料流均勻、穩定、順暢。因此，大K8凯发登录入口時給料更容易穩定，控製效果更好。 另外，在物料流動性極好、受倉壓等影響較大，采用一級預給料裝置仍然容易發生衝跑料時，可以采用雙級預給料方式。如：供料倉 + 葉輪給料機 + 螺旋給料機 + 定量給料秤， 或供料倉 + 葉輪給料機 + 給料斜槽上設K8凯发登录入口閥 + 定量給料秤係統等。 顯然這類給料計量係統設備多、高度大、控製係統較複雜、安裝維護也較麻煩。

6 預給料方式計量係統的調節控製方式

1 ）物料K8凯发登录入口的調節方式

預給料方式給料計量係統的K8凯发登录入口調節方式可分為兩種，一種是定量給料秤皮帶恒速運行，通過調節控製預給料裝置瞬時給料量實現定量給料控製的“單調節控製”；另一種是把預給料裝置的給料量作為主要調節控製對象，同時對定量給料秤的皮帶速度進行同步跟蹤調節控製，實現定量給料的“雙調節控製”。文獻 [1] 對兩種控製方式的特點做了詳細的介紹。

2 ）物料K8凯发登录入口的控製方式

預給料方式計量係統可以采用現場控製或中控室控製方式，現代化企業采用中控室控製方式較多。控製係統設計時應注意以下幾點：

①推薦優先選用雙調節（包括多調節）方式，並且必須把能夠直接調節物料K8凯发登录入口一級預給料執行機構作為主控對象，二級預給料機構和皮帶速度隻作為隨動跟蹤調節控製對象，以保證係統運行比較穩定和較好的控製精度。

②預給料裝置與稱重計量裝置須統一組成完整的閉環調節係統， 不得采用人工單獨控製給料裝置，或給料裝置與進料鬥倉組合控製而定量給料秤另行單獨閉環調節控製的分別控製方式。國內雖有此類方式應用，但實際難以保證兩部分穩定協調配合，因為定量給料秤單獨成閉環控製係統實際上使其缺失了調節K8凯发登录入口的執行機構，從而往往造成係統不能穩定正常運行。

③預給料計量係統是長滯後反饋控製係統，出倉物料隻有“流”到定量給料秤的稱重段才被測重稱量進行反饋控製調節。 所以，生產時保持料流連續均勻穩定是保證較高計量精度和穩定正常運行的必要條件，應足夠重視。

7 結束語

定量給料秤的給料和控製方案，必須根據實際物料的流動、黏滯等特性程度和設備組成精細考慮確定，優先選用拖料給料方式和新型給料技術設備。 對於預給料係統的閉環調節，必須包括K8凯发登录入口調節的執行機構，並把一級預給料機構作為主控對象，采用雙調節方式。 避免采用人機手動與自動混合控製方式。 合理匹配的給料控製係統是保障和提高係統穩定可靠、完好運轉率和計量精度的基礎，隨著生產規模大型化、生產過程自動化和現代化管理水平的提高，優化設計給料計量控製係統更顯重要。

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