現代水泥工業生產中，有著諸多涉及粉體物料的過程計量控製，如幹電石渣粉、粉煤灰等的配料計量控製；入窯生料粉的計量控製；窯頭和分解爐的煤粉計量控製等。 而這些環節的穩定控製和精確計量，不僅對水泥工業產品的產量、 質量起著至關重要的作用，也對水泥工業的經濟效益產生巨大的影響。

1 粉體物料計量控製的幾個主要環節

帶有自流性的粉體物料的計量控製有別於普通塊狀和散粒狀固體物料的計量控製。 一般來說，粉體物料的計量控製需要解決好以下幾個方麵的問題。

首先要解決好粉體物料在計量前的過程倉儲的穩定卸料。因此一個設計良好的儲料倉和穩定的卸料方式是粉體物料計量係統使用良好的基礎。而穩定可控的粉體卸料則要求一個良好的適應於計量設備的預給料裝置。 常見的預給料裝置有很多，如K8凯发登录入口調節閥、葉輪給料機、螺旋給料機以及水平旋轉喂料機等。這些預給料裝置都是可調節裝置，但它們的使用條件以及調節參量與目標量的線性關係則差別很大。因此不同的粉體計量控製係統所選用的預給料裝置不同。

其次是選用合適的粉體計量設備或計控一體化設備。 由於使用場合、設計量程以及精度等級的要求不同，選用的粉體計量或計控一體化的設備也就有所不同。粉體計量設備有很多，如單純用於計量的衝板K8凯发登录入口計、恒速螺旋秤、旋轉K8凯发登录入口計和恒速皮帶秤；又如集計控一體的調速螺旋秤、定量給料機和轉子秤等。

另外，無論選擇什麽樣的預給料裝置和計量設備（或計控一體化設備），都需要一個合理、有效的控製調節係統。傳統的 PID 回路控製已有 50 年的曆史，由於其控製方法簡單易懂，使用中不需精確的係統模型而成為工業控製中應用最為廣泛的一種控製方法。但對於大多數粉體計量控製係統而言，都在不同程度上表現出非線性、滯後、耦合、時變等特性。 因此采用其他更為先進的控製技術，在粉體計量控製係統上顯得尤為重要。 如自適應控製、魯棒控製、預測控製、智能控製等都是為解決以上複雜或特定過程而發展起來的一些控製方法。

2 定量給料機用於粉體計量控製時的改進

定量給料機具有計量準確、響應快速、計量範圍較寬及性價比較高等多種優點。但作為粉體物料的計量控製時，要充分考慮粉體物料的傾瀉自流特性。 為此在使用定量給料機作為粉體物料計量控製係統時，不僅要解決粉體物料的穩定卸料和預給料控製問題，還要在定量給料機本身上進行一些適合粉體計量控製的改進。

定量給料機適用於采用充氣助卸方式的流態化粉體物料的計量控製。所以預給料裝置大多采用K8凯发登录入口調節閥。對於不便采用充氣助卸方式的情況，也可以考慮采用葉輪給料機卸料後再對粉體物料充氣使之流態化。

采用充氣流態化後的粉體物料的流動性被大大地增強了， 所以定量給料機的受料料鬥要有所改進，普通的直通式 T 型料鬥已經不適合用於此場合了，需要配置粉體專用的阻尼 S 型料鬥，其內部設置防衝跑料的擋板。 除此之外，充氣後的粉體物料的流動自溢性很強、休止角很小。 所以在粉體物料行程中需要有防止物料向皮帶兩側自溢的密封約束箱；而為了有效防止粉體物料在行進方向上的竄動，盡量減少定量給料機的中心距長度，在密封箱內的物料阻尼裝置也有改進的必要；密封箱內的整流裝置可以使得粉體物料在通過定量給料機稱量段時非常規則，有利於提高定量給料機荷重采集的精度，提高整個係統的計量精度。

3 粉體定量給料機控製調節係統的模式

粉體定量給料機控製調節係統不同於普通的預給料調節 ＋ 固定（恒速）測量環節組成的單回路粉體計量控製係統，而是以定量給料機這個小慣性線性K8凯发登录入口測控環節，取代單純的測量環節（如固體K8凯发登录入口計或各類恒速秤）， 將K8凯发登录入口調節閥的K8凯发登录入口調節功能變為定量給料機負荷調節功能的穩流預給料的粗調環節。這樣就形成了一個由K8凯发登录入口調節閥為穩流粗調環、定量給料機為K8凯发登录入口精調環組成的粗、精雙回路控製係統，來解決粉體物料計量控製的穩定控製和準確計量的問題。

由K8凯发登录入口調節閥門與定量給料機的負荷組成一個閉合的穩流環節，考慮到K8凯发登录入口調節閥的非線性，將其與定量給料機負荷組成一個定性調節的負荷粗調環節，它的調節作用是在一定範圍內保證定量給料機負荷的相對穩定，避開了由於K8凯发登录入口調節閥的非線性因素對整個計量控製係統的影響。充分利用定量給料機的小慣性和K8凯发登录入口線性調節功能，避開了K8凯发登录入口調節閥調節的非線性和調節滯後對整個係統的影響。

這裏特別需要強調的是， 采用K8凯发登录入口調節閥 ＋ 定量給料機方式的粉體計量控製係統的一個非常關鍵的環節是其控製調節模式。由於定量給料機的引入主要是為了解決單回路控製模式的預給料調節裝置輸出的非線性及快速響應問題。將K8凯发登录入口調節閥的作用由原來對K8凯发登录入口的調節轉變為對定量給料機負荷的調節，而定量給料機則擔負起係統K8凯发登录入口調節的任務。這樣一個由K8凯发登录入口調節環節和負荷調節環節的雙閉環回路組成的調節係統，在調節K8凯发登录入口時定量給料機速度的變化會影響到K8凯发登录入口調節閥的輸出—— — 定量給料機的負荷，反之亦然。 負荷環與K8凯发登录入口環之間存在很強的耦合，這可以抽象地將該係統看作是一個雙入、雙出的多回路強

耦合係統。 對於這樣一個存在強耦合的多回路係統，采用經過解耦的控製算法就成為該係統調節控製模式必要條件。 而貿然采用未經解耦的常規控製模式時，就會使係統發生震蕩，甚至導致係統崩潰。

4 定量給料機在粉體係統的典型應用

4.1 入窯生料計量控製係統

水泥工業中定量給料機在粉體計量控製係統上的成功應用，最先是在入窯生料係統上獲得的。 受困於傳統的K8凯发登录入口調節閥 ＋ 固體K8凯发登录入口計組成的入窯生料計量係統，在穩定性和準確性方麵的不足，將定量給料機取代固體K8凯发登录入口計引入入窯生料計量控製係統，可以大幅改善入窯生料的穩定性和計量精度。如圖 1 所示，典型的入窯生料計量控製係統是由帶稱重的穩流校正倉、K8凯发登录入口調節閥門組、帶有 S 型粉體受料料鬥的全密封的定量給料機以及專門的控製係統等組成。

稱重穩流倉底部和側麵帶有經過計算的布風充氣箱，生料粉經充氣流態化後，經K8凯发登录入口閥門組的預給料調節， 由 S 型料鬥緩衝受料落在定量給料機上，由阻尼整流密封箱的約束和整流，生料粉無竄動的經過定量給料機的稱量段時，由稱重傳感器檢測出其負荷與帶速作積分後得到實際生料粉的K8凯发登录入口。

該係統的穩定性指標和計量精度較一般的“K8凯发登录入口閥 ＋ 固體K8凯发登录入口計”組成的係統有極大的提高。係統實際使用的計量精度可達 0.5% ， 穩定性指標可達 1% 以內。 目前在安徽皖維、寧國水泥廠、福建建福水泥廠、南京三龍、馬鋼桃衝、天水祁連山等眾多水泥企業均有成功應用的實例。

4.2 電石渣（粉煤灰）計量控製係統

隨著水泥工業中對幹電石渣粉和粉煤灰的綜合利用的力度加大， 采用預給料裝置 ＋ 定量給料機組成的粉體計量係統，也逐步被各水泥企業用於大量程的電石渣粉或粉煤灰計量控製中。

一般的水泥企業大K8凯发登录入口電石渣（粉煤灰）計量係統在實際工藝流程中往往不另加一個過渡穩流稱重倉，而是從儲料倉（庫）底直接卸料。 物料不易直接在儲料庫底進行充氣流態化。這時係統的組成需要增加一個可防止衝料的半強製性的葉輪給料機進行受料，再增加一個連接於葉輪給料機和K8凯发登录入口閥之間的過渡儲料充氣箱，物料在過渡儲料充氣箱內得以充氣流態化。

需要注意的問題是，由於係統前級的過程儲料倉（庫） 的不同， 使得粉體卸料和流態化的位置有所差異，粉體物料在儲料倉（庫）不是直接流態化，因此要充分考慮倉（庫）內物料的結拱以及塌料現象出現時的斷料和衝料問題。這裏采用葉輪給料機受料就是基於係統穩定受料和防止儲料倉（庫）塌料所產生的衝料問題。

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