1 引言

冶金閃速熔煉技術是一種新型強化冶煉技術。它是指把經過深度幹燥的粉狀硫化精礦和預熱空氣、富氧空氣、熔劑、煙塵等物質的混合物在閃速爐懸浮熔煉成液態硫的火法冶金過程［1］。失重秤是某冶煉廠 閃速爐的重要設備，它用於連續精礦計量輸送。失重秤是一種配料裝置，它把銅精礦輸送到閃速爐反應塔內與工藝風混合後反應形成冰銅和渣的混合物。配料是化工、冶金、水泥等行業生產過程中的重要組成部分。由於配料現場環境差，生產線長，控製過程複雜，配料要求精確、及時［2］。某廠新三十萬 t 銅冶煉工程閃速爐係統使用了兩台失重秤，單台失重秤輸送精礦最大能力為 80t /h。二係統閃速爐滿負荷投料量一般在 110 ～ 120t /h 之間，這就要求單台失重秤的物料K8凯发登录入口在 55 ～ 60t /h 之間。K8凯发登录入口波動大小是衡量K8凯发登录入口測量值與設定值之間偏差大小的量，生產要求K8凯发登录入口偏差在設定值的 ± 8% 以內，超過 ± 10% 對工藝生產不利。在實際生產中，會出現單台或兩台失重秤同時波動較大的情況，測量值甚至會超過設定值的 ± 30% 。在風、油、氧用量一定的情況下，精礦K8凯发登录入口大幅波動將對爐況帶來很不利的影響，因而我們需要盡快掌握失重秤波動因素，進而解決失重秤波動大的問題。 

2 失重秤介紹

失重秤是一套K8凯发登录入口控製係統，它由現場設備和控製器( WB － 930) 組成。它通過調節螺旋給料機的轉速來達到質量K8凯发登录入口的設定值。

失重秤控製器( WB － 930) 控製以下設備: 給料螺旋( 1 台) ，加料閥( 2 台) ，攪拌器( 2 台) ，流態化閥( 3 台) ，吸氣放空閥( 2 台) ，計量倉( 1 個) 。

2． 1 失重秤控製時段

失重秤控製時段計量倉總重量變化過程曲線如圖 2 所示。當計量倉總重量大於加料下限時，係統處於排料階段。排料階段。加料閥關閉，流態化閥關閉，吸氣閥打開，通入大氣，螺旋給料機和攪拌器運行，失重給料控製器檢測計量倉的排料量，通過調節螺旋給料機的轉速，來控製給料量。失重給料控製器處於重量檢測狀態( 檢測負載傳感器的壓頭信號差，該傳感器是由芬蘭的勞特精密有限公司生產的 RC － 22T － C3 型壓力傳感器，它的具有靈敏度高、動態響應時間短、機械損失小等特點［3］。) ，失重給料控製器檢測並計算計量倉的排料量，通過調節螺旋給料機轉速來控製物料K8凯发登录入口。當計量倉總重量小於加料下限時，排料階段轉到加料階段。此時加料閥打開，放空閥打開，含塵氣體導入布袋收塵器，如流態化閥選擇“自動”模式，則控製器給出流態化閥門打開的脈衝信號，直到失重倉總重量大於加料上限為止。在加料期間，螺旋給料機和攪拌器運行，加料閥打開，失重給料控製器處於容積檢測狀態，因為計量倉同時處於加料和排料狀態，無法檢測負載傳感器的壓頭信號差值。當計量倉總重大於加料上限時，加料階段轉到排料階段。係統在加料完成後，由於加料設備有餘流，需要等待一預設的時間，直到容積檢測狀態過渡到重量檢測狀態。

2． 2 排料期間控製器的操作

WB － 930 控製回路若直接采用基本 PID 控製，難以滿足對係統的控製要求。而采用改進的 PID 控製策略，一般可以獲得較為滿意的控製效果。微分先行 PID 控製是將微分作用提前，即包含了一個先行的微分環節。微分環節的輸出信號包含了被控參數及其變化速度值，將其作為測量值輸入到比例積分控製器中，可使係統克服超調的作用加強，從而補償過程滯後，達到改善係統控製品質的目的。采用PI 的微分先行控製方案，可較好地抑製滯後係統的超調量，控製性能良好，且不需要進行模型識別，所以微分先行 PID 控製具有結構簡單、可靠性高、易於工業實現等諸多優點［4］。內部 PID 控製器功能是盡可能地維持瞬間的物料K8凯发登录入口的精確，其控製間隔為 1 秒( 或幾秒) ，用參數定義。瞬間測定值( y ) 輸入到最新測定結果的環形緩衝器內，並計算其和( －y ) ，此( －y ) 作為當前的檢測值並用此值計算設定值( u ) 和測量值( －y )之間的差( e ) 。外部 PI 控製器的功能維持長期的精確。PI 控製器控製時間比 PID 控製器的控製時間長，其間隔一般為一分鍾。外部 PI 控製器控製內部 PID 控製器的設定值。前饋控製回路 f( u 1) 是通過插入法螺旋性能曲線獲得，該螺旋性能曲線是分段線性，隨物料量而增加。數字型 PID 和 PI 控製器工作原理如下: 控製器的輸入是設定值與檢測值之差( 用△ d 表示) ，控製器的積分部分是∑△ d ，偏差部分是兩個連續△ d之差，新的控製計算如下:控製輸出 CTRL = P × △d + I × ∑△d + D ×△d'［5］ 這裏: △d = 設定值 － 測量值∑△d = △d 之和△d' = △d( n) － △d( n － 1)

2． 3 加料期間控製器的操作

加料控製參數定義為失重給料控製器在加料時的控製。有三種不同的方式:

( 1) 恒定控製方式: 加料時，給料螺旋速度恒定控製。

( 2) 加速控製方式: 加料時，給料螺旋速度增加控製。

( 3) 減速控製方式: 加料時，給料螺旋速度降低控製。
二係統失重秤在加料期間使用虛線 1 － 恒定控製方案。通過對失重秤控製原理的了解，我們了解到失重秤的控製方案是先進的、控製精度是很高的。但是要使失重秤高精度的平穩運行，就必使它工作在符合控製、測量原理的條件下。從這麵入手，我們通過將近半年的時間，總結歸納了失重秤波動的若幹原因。

3 影響失重秤波動的原因歸納

3． 1 機械電器方麵

( 1) 變頻器工作是否正常: 確認變頻器控製參數，事件記錄，報警信息，檢查變頻器輸入輸出是否實時跟蹤。

( 2) 給料電機和螺旋工作是否平穩: 檢查其震動和噪音的大小。

( 3) 螺旋檢修用固定平台和螺旋殼體之間是否完全脫離，稱重係統與周邊物件是否有觸碰和粘連。

( 4) 給料螺旋葉輪是否有缺損，如果有會影響給料的均勻性。我們發現其螺旋葉片有時候磨損較快，偶爾還會出現缺片的現象，影響螺旋給料的穩定性         ［6］。出現這種情況，我們就必須要停車進行檢修。

( 5) 失重倉和幹礦倉之間的軟連接，失重倉和呼吸管之間的軟連接，螺旋和集料鬥之間的軟連接保溫是否正常。

3． 2 工藝方麵

( 1) 失重倉和幹礦倉之間的軟連接，失重倉和呼吸管之間的軟連接，螺旋和集料鬥之間的軟連接是否有粘結，如有粘結會影響稱重計量。如有此種情況發生，需停車檢修。

( 2) 呼吸管是否有粘結或堵塞，如有粘結或堵塞，失重倉壓力不能和大氣壓保持平衡，影響稱重計量的準確性，影響加料周期，影響排料的均勻性。如有此種情況發生，需停車檢修。

( 3) 幹礦倉料位低。

3． 3 儀表方麵

( 1) WB － 930 工作是否正常: 確認組態參數，控製參數和報警信息。

( 2) 稱重傳感器是否有偏移，如有偏移，會影響稱重計量的準確性。如有此現象，需停車糾偏。

( 3) 失重倉和固定平台之間的連杆是否保持鬆弛靈活，如果連杆受力，會影響稱重計量。

( 4) 加料閥運行是否正常: 檢查加料閥開、關是否到位，確認加料閥動作時間，如果加料閥開、關不到位或加料閥開、關時間過長，會影響稱重計量。

( 5) 螺旋流態化閥門動作是否正常，螺旋流態化壓力是否正常。

( 6) 倉流態化閥門動作是否正常，倉流態化壓力和K8凯发登录入口是否正常。 

4 結束語

總之，影響失重秤投料量波動原因有很多，當給料量波動時，我們依據失重秤原理，從原料及測量原理上進行分析、查找原因，找出解決方法。2009 年二係統失重秤投料量出現了 1 次較大波動( 超過設定值的 30% ) 。失重秤波動後，我們首先檢查儀表方麵可能出現的原因，我們核對 WB － 930 控製器中的參數是否改變，檢查壓力傳感器的位置是否正常等等，發現儀表方麵沒有問題，然後我們配合電氣人員逐一檢查電氣設備，也沒有問題，最後我們我們把目標鎖定在給料螺旋葉片有缺片上。正常生產時，我們不能檢查螺旋是否缺片，隻有等待停車時才能夠檢查，在安排好的停車檢修時間中我們打開螺旋的觀察口，發現螺旋有 2 處缺片，工藝人員安排更換螺旋後，失重秤波動消失。在處理過程中，我們積累了一定的經驗: 利用排查法，先排查螺旋運行時可以檢查處理的因素，如果故障依然存在，隻能在停車或定修時對其餘因素進行排查處理。實踐證明，這種思路和方法是行之有效的。

參考文獻

［1］ 萬維漢，萬百五，楊金義． 閃速爐的神經網絡冰鎳質量模型與穩態優化控製研究［J］． 自動化學報，1999( 6) : 800 － 803．

［2］ 劉銀華． 失重法自動配料係統的設計［J］． 中國有色冶金，2004( 4) : 84 － 86，92．

［3］ 謝煜，楊三序，李曉偉． 基於反擬合法的電容稱重傳感器非線性校正［J］． 儀器儀表學報，2007( 5) : 921 － 925．

［4］ 侯樹文，王永梅，肖慧文，等． 基於 PLC 的火力發電機組主汽溫微分先行控製器［J］． 電力自動化設備，2009 ( 2) : 140 －144．

［5］ OUTO KUMPU． Loss － In － Weight Feeders 220 － FE － 001，220－ FE － 002 Document DE018228［K］． Finland: OUTO KUMPU，2008．

［6］ 張和平． 燒結豎爐球團潤磨機給料螺旋改造［J］． 甘肅冶金，2008( 4) : 71 － 72，
 

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