粉体物料定量给料系统的研究与应用.pdf

2 0 0 5年第 1 期 煤 矿 机 械 8 3 文章 编号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 2 0 0 5 0 1 ． 0 0 8 3 ． 0 2 粉体物料定量给料 系统 的研 究与应 用 顾 金 梅 ．栾 振 辉 安徽 理工 大学 ，安徽 淮 南 2 3 2 0 0 1 摘要介绍了一种适用于粉状物料连续累计计量的定量给料设备， 由水平星轮转子给料机、 天平转子称重机和控 制 系统组成 ， 阐述 了其 结构组成 、 工作原理 、 特 点及 其应 用。整 个 系统针 对粉 体供 料过程 中会 出现 的涌料 、 棚仓等缺陷设计 了合理可行 的结构 。 关键 词 定量给料 ；质量 流量 ；称重传感器 中图号 T D 5 6 2 文献标识码 B 1 引言 定 量 给料 系统作 为许 多生 产设备 的给料系统 ， 已广泛应 用于水 泥建材 、 冶金化工、 电力煤炭等行业 粉体连续输送 的流量 测量与定 量给料 的工业环 节 ， 如水泥 厂入窑煤粉 的定量给料及输送就是一个典型 的例 子 ， 其供料过程 中的稳定性 、 均匀性 等问题是影 响计量精度 的主要 因素。 由于它 用途广 泛 ， 对提高 给料系统 的 自动化程度就有着重要的现实 意义 。本 文介绍 的粉体定量 给料 系统在消化吸收国外相关产 品技术的基础上 ， 研制 开发 的新型粉 体流量检测 与 控制装备 系统 ， 是一种专门解决粉体连续称重、 定量 给料及输送特制 的设备 ， 原 理先进 、 给料 均匀可靠 、 测量准确 。 2 系统结构及工作原理 该定量给料 系统 由喂料均匀稳定 的水平 星轮转 子给料机、 称重精确的天平转子称重机和功能强大的 控制 系统组成 。系统每一种环节都是针对粉 体物料 的特性而专门设计 的， 它能很好地解决粉体物料在仓 储 、 喂料过程中出现棚仓 、 穿洞、 漏料、 喷泻等现象。 整 个定量 给料系统的结构框 图如图 1 所示。 仓 二 l 度 控 制 ⋯⋯～ l 控 制 ～ 系 统 一 由 一 倚重 信号 ＼f 开 l制 ⋯ n 测速信号 [ 盘 兰 L 也 ． ] I 筮三 三 蓦 挂生 l lⅡ 卫 至 塑 墨 亟 ] l粉体定量给料控制系统 l 图 1 定 量给 料 系统 原理 图 F i g ． 1 P r i n c i p l e d i a 锄o f q u a n t i f y g i v i n gma t e r i a l s y s t e m 粉体 由水平星轮转子给料机均匀稳定地给入天 平转子称重机 ， 由它测得粉体物料流量大小 ， 并将 此 信号送 人控制系统进 行处理 ， 控 制系统将 实测流量 与设定 流量 相比较 ， 用所 得偏差值 调节水 平星轮转 子给料机 和天平 转子称 重机转 速 ， 实现粉 体的连续 输送 与均匀稳定 的定 量给料 ， 精 确地测 出瞬时流量 、 累积流量 。 2 ． 1 水平星轮转子给料机 结构及原理 水平 星轮转子给 料机是 一种 容积式 给料机 ， 它 由多层水平星轮 转 子 组合 而成 ， 其作用是 将 粉体 物料从储仓 中均匀地取 出， 并 将 物料连续 均匀 地供 给下一级称重设备 ， 调节其转子转速 ， 可实现不同 的 给料量 。 由调 压板和分隔板 将给料机分 成 多个 功能 区 受料区、 取料 区、 均 压 区和容积计 量 区， 物料 在受 料 区搅拌叶片的作用 下进 入取料 区 ， 搅 拌叶 片 的转 动 使得粉体层能 够整体分 割 ， 达到整 体流 的效果 。物 料再经取料 区旋转 转子进 入均压 区 ， 均压 区 中的叶 片设计成螺旋状 ， 使 物料在该仓 中得到充分疏松 ， 近 似 自然状态 ， 密度稳定 ， 从而抵 消容 重变化影响计量 精度。计量 区为容积式的 ， 粉体充满计量转子 ， 通过 转子的旋转 ， 可以实现定容积供料 ， 供料均匀稳定 。 特点 ①受料 口径设计 很大 ， 并设 有搅 拌装置 ， 不会出现棚仓、 架桥等现象 ； ②多层分隔结构设计 ， 物料方 向多次偏 转 。非 刚性密封 ， 不会发 生粉 体喷 泻和涌料 ； ③ 由于调 压板 和均压 区作用使 得粉 体物 料以稳定密度进入计量 区， 不受仓容 与仓 压的影响 。 供料稳定 、 均匀 、 精确 。 2 ． 2天 平 转 子称 重机 结 构 及 原 理 天平转 子称重 机采用 环状 天平转 子机 构 ， 其 作 用是完成粉体连续输送 ， 流量测量 ， 调节其转子可实 现定量给 料。它 由圆盘形 秤体 、 转子 、 传动 机构 、 称 重传感器和测速传感器组成 ， 其秤体是完全密封的 ， 以免工作时粉尘外逸 。 对称布置 的两 支点将秤 体支承形 成天平结 构 ， 未下料时 ， 可调节平衡装置 ， 使整个秤体相对 于支点 处于平 衡状 态。两支 点 与进 出料 口同 处一 条 轴 线 上 ， 进 出料 口与外界柔性 联接 。转子 由一 系列叶 片 组成 ， 实际上是一格一格 的旋转空间 ， 下料 时物料从 进料 口进入转子 的空 间 内， 随转 子转动 到达 出料 口 排 出， 因而相对 于支点 ， 圆盘形 秤 体一半 有物料 ， 另 一 半 没有物料 ， 使秤体失去平衡 ， 失衡 程度取决 于物 料重量 ， 并 由装 在秤体一 侧 的称重传 感器检 测 。出 料 口的给料量除与盘 上物料 重量 有关外 ， 还 与转 子 转速有关 ， 重量信 号和速 度信号 送入控 制 系统进行 维普资讯 ． 8 4 粉体物料定量给料系统的研究 与应用 顾金梅 ， 等 2 0 0 5年第 1 期 运算 处理 ， 即可得 出粉体流 量 ， 通过调 节转 子转速 ， 可实现定量 给料 。 特点 ①支 点将 秤体对 称支撑形 成天平平 衡结 构 ， 进 出料 口与支点 在 同一 轴线上 ， 进 料 与出料 、 气 流压力及积灰对称 重测 量结果无 影 响 ； ② 在秤体 内 粉体物料 的重量被 直接 测得 ， 减 小了 由于测反力 而 带来 的误差 ； ③物料从秤体支撑轴线两侧进 入秤体 ， 其冲击力不会影 响秤体 平衡 ， 转 子叶 片上 粘 附物料 产生 的附加力矩也 因对 称而 自动抵 消 ， 使 秤体 动态 零点不 发生变化 ； ④秤体及转子采用铸钢结构 ， 不变 形 ， 耐磨损 ， 间隙恒定 ， 物料受控性好 ， 可长期稳定运 行 ； ⑤结构简单 、 密封 、 安装维护方便 。 2． 3控 制 系统 控制系统采用现代测量控制技术与微处理技术 相结合 ， 由控制 主机 、 接 口模块 、 显示单元 、 信号处理 单元 和测调速单元等 组成 ， 它们 集成 在一个 控制柜 内。其控制 主机采用德 国 S I MA T I C S 72 2 4系列 的 可编程序控制器 ， 反应 十分迅 速 ， 调节灵敏 。系统 的 主要功能是对所接 收的各 种信号 进行运 算处理 ， 显 示瞬时流量 、 累积 流 量 和荷重 曲线 变化 ， 自动 去皮 重 ， 并 有异 常报警 ， 故障 自检和完善的信号传输与通 讯功能 。 3结 语 此 系统具有给料均匀可靠 、 测量 准确 、 密封效果 好 、 控制精 度高等 优点 ， 可在 线标 定 ， 整个 系统全 密 封设计 ， 对环境无 影 响。实现 了定量 给料 的高度 自 动化 ， 对煤粉计量尤 为适用 ， 如水泥厂入窑生料和入 窑煤粉 的流量测量 ， 同样 也适用 于其 它粉状 物料 的 计量 ， 如粮食 、 谷物等 ， 在 粉体物 料 喂料领 域具有 广 阔的应用前景 。 参考文 献 [ 1 ] 徐 苓安 ． 相 关流量测 量技术 [ M] ． 天 津 天 津大学 出版社 ， 1 9 8 8 ． [ 2 ] 张宝芬 ， 等 ． 自动检 测 技术 及 仪表 控 制 系统 [ M] ． 北 京 化 学工 业 出版社 ， 2 0 O O ． [ 3 ] 蔡 武 昌． 国外流量 测量 技术 和 仪 表 发展 动 向 [ A] ． 全 国仅 器 仪 表 与 自动化学 术年会 论文集 [ c ] ， 中国仪 器 仪表 学会 过 程检 测 控 制 仪表分会 。 1 9 9 7 ． 作 者简介 顾 金梅 1 9 8 0一 ， 女 ， 山东烟 台人 ， 安 徽理 工 大 学机 械系研 究 生 ， 2 0 0 2年毕 业 于安 徽理 工 大 学 ， 专 业 为机 械 制造 及 其 自 动化 ， 现主要从 事机 电一 体化科研 工作 ． Em a i l j ra g u a u s t ． e d u ． c a ． 收稿 日期 2 0 0 4 1 0 - 1 1 I n v e s t i g a ti o n a n d De v e l o p me n t o f F i x e d Qu a n t i t y F e e d i n g S y s t e m f o r P0 wde r M a t e r i a l s GU J l nme i 。LUAN Z h e nh u i A n h u i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 。 H u a i n a n 2 3 2 0 0 1 - C h i n a Abs t r a c tI n t hi s a r t i c l e-a k i nd o f fi x e d q u a n t i t y f e e di ng e q u i p me n t s ui t a b l e f o r s u c c e s s i v e a c c u mu l a t i v e t o t a l me a s u r e o f p o wd e r ma t e r i a l s i s i n t r o du c e d．Th i s p a p e r d esc rib e s i t s s t r u c t u r e，p rin c i p l es ，f e a t u r e s an d a p p l i c a t i o n．Th e s y s t e m d e ． s i g n ed a ki n d o f rea s o n a b l e an d f e a s i b l e s t ruc t ur e for s o me s h o r t c o mi n g s i n t h e p r o c e s s o f f e ed i n g． Ke y wo r d sfix e d q u a n t i t y f e e d i n gi n g s s flo w；we i g h s e ns o r 欢 迎 订 阅20 0 5 年 煤炭科学技术 煤 炭科学 技术 月刊是 国家煤 矿安 全监 察局 主管 、 煤炭科 学研 究总 院主办 的 综合 性煤 炭科 技 期 刊 ， 是 全 国 中文核 心 期 刊 和全 国工业 采矿 类核 心期 刊 。是煤 炭 系统新 技术 、 新产 品 的主要 发布媒 体 。被 13本 、 英 国 、 美 国 、 俄 罗斯 等 国 家定 为数 据 库 收 录期刊 ， 国家 图书馆 列入 重点 收藏 书刊 。 主 要 内容 煤 田与矿 井地 质 、 煤矿基 建 、 井工 与露 天开采 、 岩 石力学 与井 巷支护 、 矿 山测量 、 矿 山电气 、 矿 山机 械 、 井 巷运输 、 通 风与 安 全 、 洁净煤 技术 等方 面 的新成就 、 新 技术 、 新经 验 、 新动 向 。 读者对象 主要为从事煤炭及其相关行业的科研、 教学、 工程技术和管理人员。 覆盖面广 遍布全国各矿务局、 煤矿 包括地方煤矿 、 厂家 、 煤炭科研机构、 煤炭行业各政府部门、 高等院校。 面貌新 国际标准大 l 6开本 ， 是“ 煤矿安全标志准用证” 信息的指定发布媒体 。 质量高 1 9 9 1 年以前煤炭系统科技期刊历次评比均获一等奖； 1 9 9 2年获全国优秀科技期刊三等奖、 北京市全优期刊、 原煤 炭部优 秀科 技期 刊一 等奖 ； 1 9 9 6年获 全国优 秀科技期 刊二 等奖 是煤 炭 系统在 全国唯 一 获二 等奖 的技 术 类 杂 志 ； 2 0 0 1 年 人选 “ 中国期 刊方 阵” 之“ 双百 ” 期 刊 。 发 行 量大 同行 业杂 志 中第一 ， 向国外 l 5 个 国家 和地 区发行 。 发 行 范围 国内外 公开 发行 。正文 8 0页 ， 每期订 价 l l 元， 册 ， 全年共 1 3 2元 。 订 阅方式 本 刊刊号 为 I S S N 0 2 5 3 2 3 3 6 、 C N 1 1 2 4 0 2 ／ T D， 邮发代 号 8 03 3 7 ， 广大 读者 可 到 当地 邮局 订 阅 ， 也 可 随 时直 接 汇款 到编 辑部 订 阅或 补订 。 欢迎订． 1 r i、欢迎赐稿、 欢迎惠刊．厂一 告 地址 北京市和平里煤炭科学研究总院 煤炭科学技术 编辑部邮码 1 0 0 0 1 3 联 系电话 0 1 0 8 4 2 6 2 9 2 6 8 4 2 6 2 9 2 0 传 真 0 1 0 8 4 2 6 2 926电子信箱 c s t 4 1 0 c h i n a ． c o m 银行汇款户名 煤炭科学研究总院 开户行 北京工商行和平里分理处 账号 0 2 0 0 0 0 4 2 0 9 0 5 6 1 0 4 59 7 1 5 务必注明 煤炭科学技术 杂志 爆爰斜 丝木 编辑部 维普资讯