技术 | KXT(SZ)水泥散装计量系统解决方案简介

发布于 2021-04-07 05:38

“十四五”开局之年，国家安全生产、排污许可制等政策不断加码。新一轮治超来了，主抓水泥厂及周边道路，全国各地都在行动！然而，仍有很多厂粉料散装与计量环节分离，在不同程度上存在以下问题：散装及卸料装备落后，库内块料过多，库结构不合理，或助流工艺参数不合理，导致散装现场卸料不畅、跑冒滴漏、重复卸料、多次补料、能源浪费等问题频发。我公司专业从事粉体物料输送、计量二十余年，坚持科技创新、熟悉水泥厂工艺、深入用户现场调研，知晓水泥厂实际困难，综合考虑计量和散装装备、库内库外助流卸料、块料防治、智能化控制与接口、环境治理等方面，提出了具有合肥院波特兰特色的粉料散装计量系统综合解决方案。该方案已广泛应用于水泥、矿粉、粉煤灰、石灰石粉等粉状物料的散装计量，计量精度≤±1%。
1 KXT(SZ)水泥散装计量系统概况
图1、图2分别为水泥散装计量系统典型工艺布置方案，分别为库侧和库底两种安装方式。系统主要由手动闸板阀、气动截止阀、气动流量阀、科氏力计量秤、控制柜及配套连接斜槽等部件组成，用户可根据需要进行选配。

图1 散装计量系统的典型工艺布置（库侧方案）

图2 散装计量控制系统的典型工艺布置（库底方案）
我国水泥全能工厂和粉磨站众多，设计单位不同、建成年份不同，大部分早期工厂建设时未考虑散装环节在线计量问题，工艺特点差异巨大。很多工厂投产年限长，存在各种各样的问题。基于用户现场情况，我司提出了散装系统综合解决方案：研发出适应各种安装空间的四种形式散装计量秤；提出了一种可靠高效的新型散装机；定制化的库内库外助流卸料、块料治理解决方案；智能化控制与灵活的第三方接口技术方案；可供用户参考的环境治理解决方案。
2 KXT(SZ)水泥散装计量系统方案
2.1基于科氏力原理的四种形式散装计量秤方案
科氏力秤利用Coriolis(科里奥利力）来进行粉体的计量。物料在转动惯性系下沿锥体分配器中心向测量轮边缘流动时会产生一个沿切线方向的科里奥利力（Fc），该科里奥利力会作用于测量轮上，从而对测量机构产生一个与其旋转方向相反的力矩（如图3所示）。测量轮在旋转过程中，粉状物料沿测量轮中心的锥体分配器流向各个小区，测量轮的旋转力矩通过测量机构传递到压力传感器,通过称重变送器将传感器模拟量转换为数字量输出[3]。最终旋转力矩和转速信号传入PLC控制器中进行运算得到粉体的瞬时流量和单次装车量。

图3 科氏力秤工作原理图
我司针对不同工厂工况研制有基于科里奥利力学原理的四种形式科式力散装计量秤：中心进料秤、上进料秤、斜进料秤、斜槽一体式计量秤。全系列水泥散装秤计量精度≤±1%，最大通过能力为550t/h。根据现场需要，可随散装秤定制进料溜槽、非标斜槽、检修门等配套件。
2.1.1中心进料秤
现阶段改造项目较多，且现场安装空间较紧张，我司研发的中心进料秤（如图4、图5所示），进出料口间高度仅为0.82m，该计量秤具有结构紧凑、安装方便、占用空间小等特点，能够适应多种工艺环境要求。

图4中心进料秤
2.1.2上进料秤
针对空间充裕改造现场，我司研发有上进料秤（如图7所示），该计量秤工艺适应性强，传动轴与测量盘在同一轴上，具有维护简单，几乎没有备品备件。

图5中心进料秤

图6侧进料秤

图7上进料秤

图8斜槽一体式秤

2.1.3侧进料秤
 对于安装空间非常紧张、进料斜槽角度较小且调整空间有限的现场，我司在上进料散装秤基础上对进料方式、内部结构进行改型设计，研制出侧进料散装秤（外形如图6所示），进料斜槽可直接连接至计量秤进料口。
2.1.4 斜槽一体式秤
对于散装机与卸料口有长斜槽、且垂直方向空间紧张的工况，加装散装计量设备，前后需要调整的较多，工程量较大。为应对这种特殊工况，我司研发出斜槽一体式计量秤（如图8所示），较好地解决了现场安装空间紧张的问题。
2.2新型散装机方案
    众所周知，装车过程中最大的环境风险点在于散装机。散装机设计水平、制造质量决定了散装机的寿命、决定了在装车环节是否有跑冒滴漏问题。散装机收尘口布置形式及收尘口大小、收尘口角度会影响收尘效率，伸缩套管结构与材质直接影响散装机的寿命，合理的倒锥结构及控制方式决定了装车结束后是否漏灰，可靠的料位开关在系统异常时起到最后一道安全防线作用。我司经过长期探索，提出一种新型散装机（如图9所示）。该散装机由双层套管、钢制内筒、倒锥、料位开关、水平行走机构（可选）组成。根据不同现场空间和工艺情况，可选择散装机伸缩套长度、收尘口大小。

图9 新型散装机结构示意图
2.3库内库外助流卸料方案
很多水泥散装技改项目，往往存在卸料不畅现象，我们会提出一厂一议的库内库外助流卸料解决方案。如采用空浮风机助流、改造库内减压锥、改变箱布置形式与控制方式、加装助流喷头等措施。
2.4 块料解决方案
    水泥在储库中由于温度过高冷凝、长时间储存、漏水等原因不可避免产生结块现象，一方面影响出厂产品品质，另一方面影响卸料。我司根据现场实际情况提供定制化的块料解决方案。如对松散的块料，采取打散机方案（如图10所示），若空间紧张，打散机还可集成在充气分料箱内；对尺寸大且强度高的块料，可配置大功率破碎阀；对空间允许的情况，还可安装排渣装置，在控制软件作用下自动排渣。

图10打散机

图11排渣装置

2.5 智能化控制与接口方案
KXT（SZ）水泥散装计量系统按需设定装车吨数，到设定量停止放料，实现散装水泥一次定量灌装到位，提高散装发运效率，避免超载罚款重复装卸的情况。系统具有高度友好的人机交互界面，如图9所示，方便直观的在触摸屏上一键操作完成整个装车过程。

图12科氏力散装秤触摸屏操作界面
系统兼容性强，可支持Profibus、Profinet、Modbus TCP、点对点等多种通讯协议，可方便接入第三方一卡通系统和集中控制系统，实现现场无人值守，防止水泥发运管理出现的各种漏洞（如图10所示）。控制系统可配备远程调试设备，远程设备调试、故障排查，具有云端数据记录功能，提高调试效率。

图13 一卡通智能管控流程
2.6 环境治理方案
    水泥散装环节是水泥厂容易出现“跑冒滴漏”的几个环节之一。除了采用先进的计量和散装装备，推荐用户还可采用如图11所示环境治理方案。发运车间密封，通过摄像头或者红外感应装置识别车辆，自动开启卷闸门；配置收尘小车，可随时清理卫生。

图14 环境治理方案图
3 现场应用案例
3.1南方水泥某水泥厂应用案例
南方水泥某260万吨水泥粉磨生产线项目选用我司7套KXT(SZ)水泥散装计量系统，该项目7套散装计量系统安装在3个放散库底（其中1#库2#库库底各安装2套散装秤，3#库库底安装3套散装秤），助流全部采用空浮风机。我司提供了散装秤（其中1套为中心进料式散装秤、6台为上进料式散装秤）、散装机、卸料阀组、分料箱（一进二出型、一进三出型）、块料排渣装置、环境清洁装置、控制系统及一卡通通讯接口，现场无人值守，司机自助装车。该系统投运以来，设备运行平稳，安全可靠，有效提高了现场装车效率，大大降低了水泥放散工艺环节的人力成本，现场干净整洁。图12为散装环节现场图，部分装车数据表1所示。

图15 南方水泥某厂散装现场
表1南方水泥某厂散装秤装车数据统计表

车号

计量秤

已装量/t

过磅净重值/t

差值/t

误差/%

浙A5Y836

36.01

35.98

0.03

0.08%

浙A2Z378

36.01

36.28

-0.27

-0.74%

浙A5Y910

35.01

35.12

-0.11

-0.31%

浙A7W670

36.03

35.98

0.05

0.14%

浙A63D56

36.06

36.36

-0.30

-0.83%

浙A5Y836

36.06

35.98

0.08

0.22%

浙A2Z378

36.05

36.28

-0.23

-0.63%

浙EA5529

47.99

47.98

0.01

0.02%

浙A5Y910

36.02

35.78

0.24

0.67%

浙A63F37

37.04

36.86

0.18

0.49%

浙A7W670

37.02

36.94

0.08

0.22%

浙EA5793

43.02

43.00

0.02

0.05%

浙A63D56

36.08

36.08

0.00

0.00%

浙E39193

35.04

35.18

-0.14

-0.40%

皖PB7782

34.56

34.56

0.00

0.00%

浙A63D56

34.12

33.80

0.32

0.95%

浙A5Y836

33.69

33.46

0.23

0.69%

浙A5Y910

36.01

35.82

0.19

0.53%

浙A2Z378

36.53

36.60

-0.07

-0.19%

浙A2Z378

36.54

36.28

0.26

0.72%

浙A3E138

33

32.88

0.12

0.36%

浙A2Z378

36.55

36.34

0.21

0.58%

浙E38612

37.94

37.82

0.12

0.32%

浙EA5529

44.01

43.70

0.31

0.71%

浙A0Y372

37.01

36.86

0.15

0.41%

3.2海螺某水泥厂应用案例
海螺某水泥厂选用我司3套KXT(SZ)水泥散装计量系统，分别装在三个散装水泥库底。该项目安装空间紧张，三套秤均选用侧进料秤（现场如图13所示）。该项目采用Pronet协议与一卡通系统对接，刷卡验证通过且散装机到位后自动开始装车，计量精度稳定（如表2所示）。

图16 海螺某水泥厂散装现场

表2海螺某水泥厂散装秤装车数据统计表

车号

计量秤已装量/t

过磅净重值/t

差值/t

误差/%

sjm8305

32.05

31.98

0.07

0.22%

sjm1379

32.13

31.96

0.17

0.53%

sjv3667

31.75

31.72

0.03

0.09%

sjs7200

33.11

33.10

0.01

0.03%

jw0653

32.59

32.66

-0.07

-0.21%

jm8329

32.62

32.66

-0.04

-0.12%

sjs7200

33.22

33.26

-0.04

-0.12%

ajq9363

33.22

33.18

0.04

0.12%

jm8329

32.07

32.20

-0.13

-0.40%

sjq9363

33.27

33.40

-0.13

-0.39%

sjs7200

33.12

33.10

0.02

0.06%

ajq5053

31.09

31.30

-0.21

-0.67%

js6058

33.74

34.00

-0.26

-0.76%

jv9216

33.05

33.18

-0.13

-0.39%

jm8329

32.56

32.62

-0.06

-0.18%

jm8329

32.61

32.60

0.01

0.03%

sjs7200

35.16

35.18

-0.02

-0.06%

sjv3667

32.07

32.12

-0.05

-0.16%

js6058

33.59

33.78

-0.19

-0.56%

sjs7200

35.10

35.12

-0.02

-0.06%

jm1637

32.80

32.92

-0.12

-0.36%

sjv3667

32.05

32.26

-0.21

-0.65%

sjw3630

32.01

32

0.01

0.03%

sjq5053

30.97

31.16

-0.19

-0.61%

sjq9363

34.03

34.34

-0.31

-0.90%

jq2107

33.02

33.14

-0.12

-0.36%

jv7200

35.06

35.16

-0.10

-0.28%

jd0856

36.08

36.38

-0.30

-0.82%

js6058

33.55

33.78

-0.23

-0.68%

jq9363

35.07

35.42

-0.35

-0.99%

4总结
国内水泥厂散装技改工程工况复杂，我公司针对性地进行了一系列装备、控制和工艺技术创新，提出了KXT(SZ)水泥散装计量系统综合解决方案。根据用户实际情况“一厂一议”，公司为客户提供“一站式”服务。KXT(SZ)水泥散装计量系统具有较高的动态计量精度、安装便捷、操作简单的特点。系统配合ERP管理系统、一卡通系统、集控控制系统使用，为提升工厂水泥发散水平和智能化、信息化管理创造了条件，已在全国水泥厂大范围使用，效果良好。

作者单位：中建材（合肥）工程技术有限公司
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