本文介绍了通过Heston-FDG型粉料定量给料秤在窑灰给料计量中的实例，具体介绍窑灰给料计量系统的设备选配，以及Heston-FDG型定量给料应用中应注意的问题。为粉体给料计量系统设计提供参考。
　　  窑灰的处理和利用，是长期困扰水泥厂环保工作的难题。国标规定在部分水泥中可用不超过水泥重量5%～8%的窑灰代替矿渣及混合材。这是一种简便、经济实惠的利用窑灰途径，不仅使难处理的窑灰得到利用，而且相对提高了水泥配料的生产率，降低了电耗，节省了混合材的用量。由于窑灰细度较高(平均粒径为70μm)、附着应力为0〔1〕，是一种易扬尘、易冲料跑料的“自由流动”性物料。从而给流量计量和控制带来很大难度。但是，随着社会对环境质量要求的提高，收尘量的增加，窑灰的处理和利用就更为重要和迫切。我们采用以Heston-FDG型粉料定量给料秤为核心设备的窑灰给料计量系统，在安徽省淮北某水泥厂应用，达到了设计目标，取得较满意的效果。
1　定量给料秤设备的选用和注意的问题
      窑灰给料计量系统主要包括储料中间仓(也是粉料定量给料秤的“在线”物料标定校正称重仓)、密封螺旋闸门、新型叶轮称重给料机、粉料定量给料秤、微机控制系统和提升输送设备。系统设备方案和配套的原则，就是在绝对保证水泥产品质量的前提下，均匀、稳定、可靠地向出磨水泥系统定量加入窑灰，从而达到环保效益和经济效益。实践证明，正确的选择设备方案和合理的配套设计，是达到上述目标的关键。
1.1　给料计量设备的选择
      给料计量设备是系统的核心设备，必须能适应和稳定控制自流性极好的松散窑灰的连续、均匀、准确定量给料称重计量和控制。确保称重给料机系统不堵料、不跑料、不扬尘。且具有较高的瞬时(短期)称重控制精度、很宽的流量调节范围、能自动按比例跟踪调节物料流量和适应高粉尘浓度的恶劣工作环境。
      许多水泥厂往往设有两台或多台水泥磨。这些水泥磨有时同时运行，有时是单台运行。因此，水泥瞬时总流量变化很大。所以，窑灰的瞬时掺入量也随之变化很大。因而，粉体定量给料秤的给料量必须具有很宽的调节范围。一般给料计量装置的给料量调节范围为5∶1，往往难以满足使用要求。新一代的Heston-FDG型粉料定量给料秤采用变频调速方式，不但能适应高粉尘的恶劣工作环境，给料量可在10∶1或更大一些的范围调节。其计量精度可达0.5%，给料控制精度优于1%。所以，能满足窑灰给料计量的使用要求。
      据悉，某些水泥厂曾采用固体物料流量计或电子螺旋秤或核子秤等做窑灰给料计量装置，结果均不够理想。主要原因是，这几种给料计量装置瞬时控制精度较低，线性精度较差，而且随着物料的粒度、湿度、粘附性、流动状态和流量等因素变化很不稳定。比如，国外在固体流量计的使用说明书中明确注明：在物料性质稳定的状态下计量精度为2%，而实际物料性质不可能很稳定的。关于螺旋秤笔者曾有专门论述〔2〕，它不但控制精度低，无法满足高准确度的使用要求，更重要的是其进、出料口距离短，一般螺旋间隙较大，对于窑灰这类自由流动物料，极易产生窜料、冲料，造成无法控制的跑料现象。核子秤应用在粉状物料的计量控制方面，一般均采用螺旋定量给料机做物料输送设备。因此，同样存在易于窜料、冲料和物料量流速不能准确测量问题。另外，物料对γ射线的吸收量是一个指数方程关系，即测量结果有很大的非线性。要在很宽的流量范围保证线性测量结果，是一件比较复杂和麻烦的工作，往往难以做到。再有，核子秤对料流轮廓和流量变化非常敏感，一般物料负荷流动在30%以内，才能保证足够的测量精度。这在窑灰给料计量环节也是难以满足的条件。无论是理论分析还是生产实践都表明固体流量计、螺旋秤和核子秤，一般不适应做为窑灰一类物料的给料计量装置。
1.2　预给料装置的选择
      预给料装置是系统的主要执行机构，要求其连续、均匀、稳定给料，并避免卡料、堵料和冲料、跑料现象。对于窑灰这类“自由流动”物料，防止产生冲料、跑料和扬尘更为重要。
      现代松散粉状物料的预给料装置，多采用空气斜槽+电动流量阀或回转叶轮定量给料机(垂直或水平方式)，也可以采用螺旋给料机、拉链定量给料机等。但后两种设备长度尺寸较大，设备布置麻烦，一般很少采用。又由于窑灰的给料计量一般属于小流量计量控制，也不适宜采用第一种方案。所以，多采用叶轮给料机。但必须注意：国产一般的叶轮给料机，结构设计不尽合理，叶轮间隙过大，密封和控制性能不好，极易产生冲料、跑料，瞬时给料量难以稳定。为此，笔者设计了无侧向间隙、高精度配合密封专用叶轮定量给料机用于这套窑灰喂料系统中，经生产使用证明，完全满足使用要求。也可选用富勒(技术)叶轮给料机。
      另外，由于要求给料量在很宽的范围内调节，物料负荷(即旋转阻力矩)又变化较大，不但应采用变频调速控制方式，而且最好采用变频调速三相异步电动机。从而解决普通异步电动机在较宽的调节范围工作状态下，效率显著降低，温升明显增高(约增高10%～20%)和冲击电压加大等问题。尤其在低速、满载和超载运行时更为严重，从而降低了电动机的使用寿命和危及运行安全。
      再有，在正常运行状态下，叶轮给料机的转速与皮带速度被同步控制调节。所以，叶轮定量给料机的瞬时给料量与皮带上的瞬时物料负荷必须合理准确的匹配，特别是当给料秤和叶轮给料机采用一台变频调速器控制时更为关键。这是确保粉料给料秤料流运行稳定和达到较高的控制精度的关键因素之一。
1.3　给料秤中间储料仓的设计
      中间仓的容量设计不宜过大，一般为给料秤小时给料量最大值的3～8倍即可。料仓锥体与水平方向的夹角应为60°～70°左右。从而使仓内物料储存时间不过长，处于“活化”状态，并避免仓壁结料、仓内物料搭桥起拱，最好在仓内设置吹气管物料松动装置。从而确保物料以“整体流”方式，连续、均匀、稳定下料。如果物料中含有杂物，应在物料进仓前增加筛分环节，以清除杂物，防止叶轮给料机被卡死，烧毁电动机和变频调速器等设备。
      另外，把中间储料仓设计成标准称重仓十分必要，即在料仓的承重支承点设置称重传感器，通过粉料给料秤的微机控制系统，检测、处理、显示和控制仓空仓满料位情况和任何时刻仓内物料的准确重量。这种称重方式的料位显示和控制，远比重锤式、振动式、电容式和γ射线等料位计更准确、更可靠。同时，成为粉体秤的“在线”标定校正标准称重给料仓式秤。使定量给料秤的实际物料标定校正工作省时省力、准确可靠、简单易行。从而确保粉料给料秤长期在高精度状态下稳定运行。值得注意：任何连续动态给料秤，其干扰因素均较多，对于要求计量精度和稳定性较高的给料计量设备，设置在线标定校正仓式秤是绝对必要的，而国内的许多连续动态给料秤系统却忽略了这一点。
      再有，目前国产一般的螺旋闸门多采用胶板和毛毡密封，闸板的平直度较差，结构简单，部分结构不尽合理。对于窑灰这类物料，难以控制漏料跑灰问题。为此，本系统的螺旋闸门采用填料密封结构和高平直度闸门，确保开关灵活并不会漏料跑灰，完全满足了使用要求。
1.4　混合料输送设备选择
      窑灰与水泥的均化混合十分重要，是保证水泥产品质量的重要因素。所以，对混合料输送设备，除一般的要求外，尚应考虑混合料在输送过程具有一定的均化作用。实践表明，一定距离的螺旋输送机和气力输送，有助于物料均化混合，如果设有水泥均化设施更为理想。
2　Heston-FDG型粉料定量给料秤
      Heston-FDG粉体给料秤即是用于粉状物料的调速定量给料秤。系统由密封进料溜槽、秤体、高精度称重传感器、测速传感器、给料机控制器和供配电系统组成。
2.1　密封进料溜槽
      密封进料溜槽能确保皮带上的物料均匀稳定、不扬尘。当物料中含气体较多时，上部排气口可与收尘系统连接，确保皮带上不扬尘。但在一般情况下，不需连接收尘系统，把排气口盖紧即可。另外，有的定量给料秤进料溜槽侧壁上部设置薄膜料位计，以便在物料量超过极限值时，发出信号并切断预给料机电源，以避免冲料、跑料。但从实践情况来看，只要预给料机能稳定控制住给料，也不必设置薄膜料位计，而且这种薄膜料位计长期工作后，往往不够可靠。
2.2　秤体
秤体是系统的重要部分，应用中应注意以下问题：
1)尽管Heston-FDG型粉料秤体设有箱形结构挡料板，皮带跑料漏料现象仍可能存在。所以，一般应采用裙边皮带。如果采用普通平皮带，应再加一道挡料板。
2)物料出皮带到下一个生产环节，一般都有300mm以上的落差，是产生扬尘的主要部位。如果此处处于微负压环境或物料落差在80mm以下，不需要采取什么措施。否则必须设置出料防尘罩，并与收尘管路或拔气管相连接。如果处于正压环境，应考虑设置锁风装置。
3)粉料秤拖动电动机的调速方式主要有三种，即：直流调速电动机、电磁调速异步电动机和变频调速异步电动机。从窑灰给料计量要求的调速性能和调速范围考虑，一般应采用直流调速或变频调速。而变频调速系统更能适应粉尘环境，而且系统较为简单，稳定可靠性更好。所以，该系统采用变频调速方式，并配用轴装直联大速比SBD型减速机。经过较长时间使用证明，其安装、维护简单方便，工作可靠，是比较理想的配置。
2.3　测速方式
      定量给料秤的测速方式与普通块粒状物料调速定量给料秤相同，种类也较多。但目前应用最普遍的是采用测电动机出轴转速的方式。这种方式具有设备简单，安装、维护简单方便，工作稳定可靠，并具有较高的测速精度。其测速传感器常用的有光电编码传感器、电感齿轮传感器、旋转变压器传感器和测速发电机传感器等。前两种测速精度高，稳定可靠性也很好，信号可以直接和TTL、CMOS等电路接口，使用方便，不需维护。我们大多采用电感齿轮测速传感器，配以高速计数器，测速范围为1～20000r/min。既满足了测速精度要求，且没发生过任何故障。如果采用变频调速异步电动机，亦可采用光电编码测速传感器。
2.4　称重传感器
      粉体给料秤的称重传感器，一般采用圆柱壳体复合悬梁型和金属波纹管密封双连孔悬梁型称重传感器。后者完全密封，并抽真空冲氮处理，精度高、稳定可靠性好，属高档传感器，但价格比前者高，建议尽量采用后一种。
      另外，秤体距微机控制器如果在30m以内，重量信号放大器放在控制室内即可，不需采取特别措施。但如果秤体距微机控制器在30m以内，特别是超过50m以上时，最好把重量信号放大器放置机旁，或者采取信号补偿措施，以避免信号过分衰减。
2.5　给料机控制器
      给料机控制器是控制系统的“心脏”，对于确保系统功能完善和运行稳定可靠性至关重要。该系统采用“研华”工业PC机、12位A/D板、高速计数卡和西门子MMJ型变频调速器，配置独立电源。设计有运行状态、标定调整状态等多画面动态图形显示。运行稳定可靠，操作调整简明方便，较长时间运行证明，完全满足生产使用要求。但是，如果系统较简单，也可采用STD总线工控机，从而降低设备成本。
3　结束语
1)确保系统的物料畅通、不漏料、不跑料、不扬尘、不起拱堵料，料流均匀稳定，是粉料给料计量过程的难题。特别象窑灰、粉煤灰一类自流性很好、容重较小的干粉物料，更是如此。为此，不但要正确选择好给料计量装置，也要合理地选择配置系统中配套设备。并且确保安装、调整精细、准确无误。
2)叶轮定量给料机最常发生的故障是阻力矩过大或卡死。为此，在较长时间停机前，必须走空物料，以防机内物料板结和粘接，造成叶轮卡死，无法启动。另外，物料内含有杂物也是造成叶轮卡死，发生事故的常见原因。因此，必须保证进叶轮给料机的物料清洁。
3)影响连续给料计量动态秤的因素较多。对于要求计量精度较高的重要场合，经常标定校验是绝对必要的。对于窑灰的给料计量系统，一般应每月标定一次，最少应每季度标定一次。
4)在水泥厂的粉状物料中，窑灰的计量控制难度较大。所以，本文介绍的系统也适用于粉煤灰和入窑生料等粉状物料的给料计量。