1 前言 連續準確地對回轉窯和分解爐進行喂煤，是降低煤耗，提高熟料質量，保證設備安全和連續穩定運轉的關鍵因素。因此，喂煤計量控制裝置必須具有穩定、準確、動作迅速等特性。 原來我公司采用由德國KHD成套設備公司提供的沖擊式固體流量計,由于該流量計容易受到外界的干擾，計量波動大，引起喂煤量的波動, 影響了窯的工況。喂煤裝置分隔輪是由直流電機拖動，直流電機的換向器和電刷的故障率較高，維護量很大。公司經過調研論證，決定進行技術改造，將其替換成2套由合肥水泥設計院生產的科氏力秤煤粉定量給料系統。該秤依據科里奧利原理設計，實現對窯尾分解爐和窯頭喂煤的計量及控制。 2　科里奧利原理 質量微粒m在以角速度ω轉動的系統中除受到離心力FZ和摩擦力FR外，還受到垂直于其運動方向的慣性力FC的作用，通過測量這個力，可測得質量m，這就是科里奧利原理，如圖1所示。 測量原理的實現需要一個以恒定速度轉動的旋轉測量圓盤（測輪），其基本結構如圖1所示。由電機拖動的測輪被葉片分成數個導流槽，散狀物料由測輪中心上方進入測輪，經過錐形的轉向裝置后，形成散料流，進入導向葉片之間的導流槽中，并被以恒定角速度ω旋轉著的導向葉片虜獲，物料因離心力FZ的作用而向測輪外邊緣運動，直至離開測輪被拋出。通過對物料所受科里奧利力FC的測量可得到物料的流量，工程中是通過測量FC對測輪的反作用力矩而測得物料流量的，這個力矩由測輪的驅動電機來補償（離心力FZ和摩擦力FR都不能在測輪徑向上產生力矩）。其計算式為：M=mωR2 式中：M──測輪所受力矩，N?m； 　　m──物料流量，t/h； 　　ω──測輪角速度，1/s； 　　R──測輪半徑，m。 3 科氏力煤粉秤組成及工藝流程： 科氏稱中的主要設備有由煤粉稱重倉、水平回轉式穩流給料機（以下簡稱給料機）、科里奧利質量流量計（以下簡稱流量計）、螺旋輸送泵、回轉空壓機等組成。 主要工藝流程是：從煤磨制備出來的煤粉進入煤粉倉,對煤粉進行稱重計量，要求達到一個合理料位，保證下煤穩定。煤粉倉底部與給料機連接，給料機按水平方向旋轉，煤粉就由給料機喂入流量計，在流量計中經過前文所述的處理后，進入螺旋輸送泵，與回轉空壓機中的壓縮風混合后，一起到達窯頭及分解爐（如圖3所示）。流量計僅作為計量設備，而給料機作為預給料設備。 4　科氏力喂煤計量控制系統自控部分簡介 2套設備控制部分的原理相同，主要由1臺西門子的S7-200 PLC（擴展了1個模擬量輸入模塊EM231和1個模擬量輸出模塊EM232）。1臺西門子的觸摸屏TP170A，2臺ABB變頻器，還有稱重傳感器,力距傳感器，速度傳感器等組成。如圖4所示，圖中M1為給料機，M2為流量計。 [align=center] 圖4 科氏力控制系統示意圖[/align] PLC的型號為CPU222，屬于小型PLC, 但其指令功能非常豐富，能完成各種復雜控制功能。它具有8輸入/6輸出，共14個數字量I/O點。控制程序采用STEP-7 Micro/Win32 V4.0 SP3編程軟件開發。 觸摸屏作為人機對話窗口，用于修改系統的工作參數，監控系統的工作過程。它防護等級高（IP65）,可用于惡劣的工作環境。觸摸屏的使用省去了復雜的控制面板和儀表顯示 。TP170A通過Protool/Pro cs V6.0為其組態。以通訊的方式讀取PLC內部相應寄存器上的數據、狀態及工作參數。 本控制方案中主要作用是從現場啟動設備，整定內部參數，顯示瞬時流量、累計流量，輸入參數的設定，上下限報警值的設定，流量實時趨勢曲線，在調試變頻器時，也可以通過趨勢來觀察效果。TP170A與CPU222通過9針電纜進行通訊。 當所有設備處于正常工作狀態，測得的倉重信號經過變送器處理后，送入DCS和EM231。流量計下端帶有力矩傳感器及速度傳感器，測得扭矩與轉速信號經過變送器，由EM231模塊輸入至PLC，計算出實際流量，并且與設定值進行比較，經過PID調節后，通過EM232，控制變頻器的頻率從而改變給料機轉速，實現流量控制。 窯頭喂煤最大流量13t/h，窯尾喂煤最大流量15t/h。兩套喂煤的給料機及流量計所配電機功率相同分別是：5.5kW和1.1kW。 5 變頻器的選擇： 每套科氏力秤喂煤系統配有2臺變頻器,一臺拖動流量計中的測輪旋轉，另一臺控制給料機。變頻器要根據工藝環節的具體要求選擇性價比相對較高的產品。最后確定4臺變頻器都使用ABB公司的Comp-AC變頻器。為確保現場的快速調試，Comp-AC變頻器預置了多種應用宏。宏是一組事先預先定義參數集，應用宏將使用過程中所需設定的參數數量降至最少。選擇一個宏，所有參數和控制方式即自行改變。典型的應用宏包括：工廠應用宏，ABB標準宏，交變應用宏， PID應用宏，手動自動應用宏等。這些應用宏為用戶提供了方便的使用性能。 3.1 流量計變頻器 兩臺流量計的原理相同，為了保證計量精度，要求測輪啟動后能夠穩定恒速運轉。廠家依照電機和傳動比計算出頻率應設定在45Hz，兩臺流量計的轉速相同,采用的變頻器也相同是 ACS 400系列。 3．2窯尾給料機變頻器 當回轉窯因故障停機時，分解爐要立刻停止喂煤。工藝上沒有其他特殊的要求，選擇具有V/F控制方式的變頻器即可，我們也選用了ACS400系列。 3．3窯頭給料機變頻器 當回轉窯因故障停機時，窯頭要少量喂煤，用于窯的保溫，喂煤量只有最大流量的1／8左右，為了保證在如此低流量狀態下喂煤的精確性，選用的是具有矢量控制功能的變頻器，型號是ACS550 系列。ACS550是最新推出的智能性變頻器，具有三種控制方式，即標量V/F控制、無傳感器矢量控制、轉矩控制，所以該款變頻器不僅能夠適合于最簡單的電機運轉，也可以同時滿足普通負 載和重載工作。　 6 變頻器的安裝調試： 每套系統均帶有1個控制柜，為了減少變頻器對傳感器的干擾，除了控制信號（包括模擬信號和數字信號）需要使用屏蔽電纜，變頻器到電機的強電線也必須采用屏蔽電纜。 為防止煤粉易結露、起拱后，導致不下料情況的發生。給料機設計成能夠正反向轉動。用一個撥動開關控制它的轉動方向。將系統電源過開關后，接入到DI2,得電正轉，失電反轉。 應用不同的宏，手冊里有相對應的接線方式。基本可以按圖接線。 做好變頻器參數的設置及調試工作是設備正常運轉的一個根本保障措施。現場中出現的許多問題往往是參數的設置問題而與設備本身無關，由此可見，合理正確設置參數很重要。 參數的定義過程： 　　1） 起動數據。是將電動機的主要參數輸入到變頻器，包括電機的額定電壓、額定電流、功率、轉速等。 　　2） 輸入輸出端子的定義。根據設計好的接線圖用參數的方式定義數字量的輸入輸出和模擬量的輸入輸出。 　　3） 其他參數的定義，上述兩項定義好后，變頻器就可以使用了。為了更好的發揮變頻器的功能，還要定義一些其他參數。 　　表1 調試后修改的參數表 [align=center] 表1 變頻器參數表[/align] 窯頭、窯尾給料機變頻器型號不同，但參數基本一致，只是窯頭的ACS550中起動數據組中多了一個參數電機控制模式9904，設置值為1，含義為無傳感器矢量控制模式。 7 使用效果 自去年3月份科氏力稱喂煤系統投入使用后，因其抗外界干擾能力強，計量精度高，通過觸摸屏觀察到的長期、短期趨勢都比較穩定。對窯內熱工制度的有利。變頻調速和交流電機的應用使日常維護的工作量大大減少，因此造成的停機時間很少。這次技改項目非常成功。