這篇技術文章介紹了現代自動配料係統中靜態配料模式及動態配料模式中的電子皮帶秤和核子秤模式，對不同係統模式的原理、優缺點進行了對比、分析，指出了在不同配料係統選型中要重點關注的技術問題，展望了自動化配料技術的發展，為配料模式選型、設計、改進提出了參考意見。
1 前言
現代鋼鐵企業越來越重視配料，提出了“精料方針”，從原料進廠就要求全過程控製。“精料方針”的重要性是顯而易見的，但真要落實卻存在一定的難度。首先，要提高配料係統的自動化水平和配料精度；第二，要從生產管理上下功夫，製定配料計劃；第三，要加強原料及成品化驗，提高化驗的準確性、抽樣及化驗的頻度等。自動化配料是其中的重要一環，是配料計劃正確執行的根本保證。如果沒有高水平的自動化配料係統，精料方針根本無從談起。
自動化配料有幾種不同模式，包括靜態計量、電子皮帶秤計量、核子秤計量等，各種模式分別適用於不同的應用現場。
2 自動配料模式簡介
2.1 靜態配料模式 
靜態配料模式適用於無連續配料要求的現場，這些現場對配料的時間要求不高，可按批次進行配料，批間允許存在一定的時間間隔，如高爐槽下上料前後兩批時間間隔為3～5min，每批料由多種物料組成，物料所占比率根據工藝要求在一段時間內相對固定，對單批料的組成比例要求並不嚴格，隻要在較多批中物料組成比例能達到工藝要求即可。
靜態配料模式下，各種物料分別貯放在不同料倉，料倉給料一般采用電振給料、螺旋給料或星形給料等形式。計量一般采用計量倉，並配裝有壓式或拉式重力傳感器進行力電轉換，信號經二次稱重儀表放大處理後接入PLC或DCS等來完成計量。在一些對時間要求寬的應用場合，可以采用一個計量小車進行統一計量，計量小車沿軌道運行，依次定位到各料倉下按比例進行物料配加，各種物料的配加量采用減差法計算。亦有采用單一固定計量倉方式的，各料倉以環狀分布在一個計量倉周圍，各物料的計量亦采用減差法，物料自溜槽或皮帶輸送機依次按比例配加到計量倉。
分別計量和減差法計量之間各有優缺點。分別計量可以根據每次所加料的重量、體積來設計合適的計量倉和計量儀表，可以提高計量的準確性，尤其是對小比例物料，但計量倉與計量設備成倍增加，成本較高。減差法計量采用一個計量倉或計量小車，計量設備投資少，同時由於采用同一計量稱重設備，無論計量誤差如何，但都可以保證物料按比例配加，但對於小比例物料配加難以保證其準確性。
計量後的物料經過集中後，一般形成層狀或段狀分布，經輸送設備（如皮帶或小車）輸送到受料口，進入下一工序，即完成一批料的配加。由於物料計量、輸送、加入等環節在時間上可以重疊，在控製流程上可以采用並行方式，以節省上料時間，提高上料速度。

2.2 動態配料模式
動態配料適用於連續配料要求的現場，如燒結配料、焦化配料。這些現場對配料的連續性要求較高，一般不允許出現中間配料停止的情況，對各種物料的配比要求比較嚴格。動態配料係統計量一般采用電子皮帶秤或核子秤作為計量設備，主機都帶有PID調節及報警功能，可以實現一個倉的自動控製。對於整個自動配料係統而言，配料秤一般作為計量儀表使用，有些自動控製功能比較強的配料秤可以利用其自控功能，配料秤通過現場總線與控製主機進行聯係，構成一個分散式的體係，配料秤在體係中作為一個子站或從站。

2.2.1 皮帶秤配料係統
電子皮帶秤的計量原理及選型電子皮帶秤利用計量皮帶來運輸物料，當物流經過稱量段時，由稱量段進行連續采樣，由傳感器將力電轉換為mV級信號，經放大器放大為電流信號後進行遠傳，電流信號可以與秤主機連接或直接與計算機係統連接，秤主機或計算機完成零點校驗、標定、測試、控製等功能。
稱量段是由一段皮帶、一組稱量托輥、支撐框架及力傳感器組成，結構上有全懸浮式、半懸浮式、杠杆平衡式等多種形式。全懸浮式稱架結構一般采用4隻傳感器，半懸浮式一般采用1或2隻傳感器，杠杆平衡式一般采用1隻傳感器。傳感器有拉式和壓式兩種，根據稱架結構的設計可以選用不同的傳感器。多傳感器設計時各傳感器可以采用並行和串行兩種連接方式。

對電子皮帶秤而言，其稱架結構的設計與傳感器的選擇是整體計量精度的重要影響因素。秤架要具備足夠強度、形變小、重量輕。傳感器要根據實際的負荷進行選擇，有時會出現傳感器選擇過大，信號空間過窄，信噪比小，導致計量精度差、波動大等後果。全懸浮式和半懸浮式秤架由於其秤架的重量加在傳感器上，傳感器量程較大，相對靈敏度較差，此時要綜合考慮秤架及物料負荷的情況選擇傳感器，既要滿足最大物料負荷的要求，還要盡量提高相對靈敏度，滿足計量精度的要求。

2.2.2 核子秤配料係統
核子秤的原理及選型核子秤是利用物料對核射線的吸收量與物料量相關的原理設計的。
核射線自核源發出成一定角度穿透物料到達電離室，電離室內裝有惰性氣體，惰性氣體在核射線的作用下電離，由采集裝置采集到電離的強度信號，經前置放大後進行遠傳（一般為脈衝信號，脈衝的頻率與被射線照射的物料的量成線性相關），測速傳感器采集物料的移動速度，放大後遠傳。核子秤主機對現場傳來的信號進行放大處理後根據模型計算出實際的物料K8凯发登录入口。
核子秤選型時要重要考慮核源強度、電離室、前置放大器等設備。核源的強度要符合國家衛生防疫的有關規定，並滿足計量的要求。電離室和前置放大器要具備足夠的靈敏度和較小的漂移量。選擇不當可造成因漂移量與靈敏度過小而計量精度差，不能滿足計量的要求。

2.2.3 比較
電子皮帶秤與核子秤的比較電子皮帶秤直接測量物料的重量信號並轉換為質量K8凯发登录入口，物料的比重、形狀、粒度等對計量準確性影響不大，計量精度高，一般為0.3％，但秤架的維護量大，對環境要求較高。核子秤通過間接方式測得質量K8凯发登录入口，由於其測量原理的限製，物料的比重、形狀、粒度等對計量準確性影響較大，計量精度也不高，一般為1%，但秤架維護量不大，適合於各種惡劣環境。核子秤由於具有核輻射，不能用在人員較多的場合，也不能應用於食品計量上。

2.2.4
動態配料係統的設計要點計量稱重儀表可以選用電子皮帶秤或核子秤，可選用測速裝置，如果秤具備自動控製及通訊功能，可以考慮分布式配料係統，否則隻可將秤作為一台計量儀表，控製功能由計算機來完成。計算機係統要具備完善的通訊功能、高精度的輸入與輸出模塊、低故障率、易維護，軟件設計要充分考慮工藝的要求，具有一定的靈活性，並提供故障診斷功能，以協助檢修人員進行檢修維護。

3 配料係統的發展
隨著研究的不斷深入及相關技術的快速發展，配料控製係統也在不斷更新發展，主要包括以下方麵：

(1)高精度：新型傳感器、更科學的秤架結構、高精度AD轉換模塊的采用，係統的設計理念有效提高了係統的整體計量精度；
(2)高可靠性：電路的高集成度與簡約化大大降低了係統的故障率，減少了維護量，故障時間縮短；
(3)智能化：係統設計上采用了更多的新思想、新技術，係統的功能進一步完善，與管理信息係統、化驗係統進行信息共享，可以為管理提供多種統計數據，自動對配料比例、數量等進行優化，達到智能化配料。
(4)分布式：智能型的稱重配料單元被廣泛采用，現場單元的計量與控製功能逐步完善，形成分布式的結構體係，係統的可靠性有了較大提高，計算機也從繁重的計量與控製工作中解脫出來，將重點放在了數據處理與配料優化方麵。

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