摘要  QCS生料配料系统是针对中、小型水泥厂的具体条件研制的;包括定量喂料、磨机负荷、生料快速分析和配料的微机控制系统。在大量推广应用中得到的体会是:配套设备硬、软件的性价比要高;要坚持严密的管理制度;要培训出素质高的操作人员;要有完善的售后服务。 
　 
1  系统概况 
   目前QCS系统已经推广到广东、福建、海南、安徽、湖南、湖北、吉林、四川、江西、青海、黑龙江、广西等省、市、自治区几十条生产线上,在不同的工艺、原料条件下取得了较满意的经济效益和社会效益。在推广成果的同时,我们重点抓了成果的继续开发和完善工作,使得该系统不断完善、充实、日趋成熟。 
2  控制原理 
    从附图可知,计算机在输入原料石灰石、粘土、铁粉、矿化剂等的化学成分及煤的工业分析数据、原料水分数据的条件下,再输入化验室的配方要求以后,自动进行配方计算,用线性规划法求得石灰石、粘土、铁粉等原料的最佳配比,得到生料各种化学成分的控制目标值。在生产过程中,每隔一定的时间取一次生料样(一般为1h平均样),压片机将具有代表性的生料样制片后,送入分析仪进行分析,得到分析结果自动(或通过键盘手动)进入控制机内,这时,控制机将把要求的控制目标值参数与实测值参数进行比较,然后进入配料调节算法软件包,该软件包输出新的下料配比。在磨机负荷控制系统中,操作人员根据当时的磨机特性设定电耳的控制分贝数,在一定的控制周期内(一般5～20min),控制机实测到具有代表性的电耳实测值后,将目标值与实测值参数进行比较,然后进入负荷调节算法软件包,该软件包输出新的产量增量。控制算法确保磨机填充量稳定在设定的磨音范围内,不会出现因物料易磨性、水分变化导致空磨、饱磨等非正常工况现象。当控制机得到新的产量与新的下料配比后,根据乘法原则,得到各种原料的新的给定流量。控制机与计量秤之间采用自适应调节方法,使通讯接口的各通道吻合。上述过程确保了生料的优质、高产。 
 
图1 QCS-03生料质量自动控制系统流程图 
　 
3  系统组成 
    QCS系统由下列装备构成 
3.1  检测机构 
①在线连续线切割自动取样器;②制样装置;③成分分析仪;④磨音数字测量仪。 
3.2  执行机械 
    ①计量秤;②自动给定装置。 
3.3  控制机构 
    ①QCS—03控制机;②显示器;③打印机;④系统接口。 
3.4  辅助机构 
    ①UPS不间断电源;②交流电子稳压电源;③仪表盘。 
4  检测机构 
4.1  分析仪 
    QCS系统根据水泥厂的规模、工艺条件、厂方要求及投资状况分别选用:①断续钙、铁分析仪;②连续钙、铁分析仪;③多元素分析仪。 
    目前中小水泥厂大部分选用了断续钙铁分析仪,下面仅给出该仪器的主要技术指标:(QCS—1型分析仪)。 
    分析范围:ΔCaO=5%;ΔFe2O3=3% 
    绝对误差:CaO≤0.25%;Fe2O3≤0.10% 
    相对误差:SCaO≤0.12%;SFe2O3≤0.05% 
    分析时间:64s、128s、256s任选指 
   指标适应:连测12次,在置信度为95%条件下。 
4.2  磨音数字测量仪 
    磨音是一种噪音,其声压级约为110～120dB。选频式声强电耳选出磨音声压级级差明显的频段内的信号,经处理,能得到较可靠地反映磨机填充率参数的信号。主要技术指标: 
    测量范围:60～140dB(分60、100、140以40dB间隔分三档) 
    频率范围:40Hz～12kHz 
    输出信号:0～10mA;0～5V两种可任选 
4.3  取样器 
    基本要求:①有代表性;②缩分比合理;③结构简单;④防止潮湿结露。 
5  执行机构 
5.1  定量喂料装置 
    QCS生料系统采用的定量喂料装置有恒速秤、减量秤、双悬臂秤、核子秤、调速秤等多种定量喂料秤。但根据我们的实践经验,认为选用调速秤较好,该秤性能稳定,调节特性很好。主要参数如下: 
    系统动态计量误差≤1% 
    系统动态调节误差≤1% 
    皮带宽度:400～800mm(可选) 
    喂料方式:连续 
    喂料范围:0.2～100t/h(可选) 
    调速范围:Vmin∶Vmax=1∶5 
5.2  移动给定器 
    为了增加系统的可靠性,我们设计了移动给定器。当工控机万一发生故障时,通过切换开关,操作工可直接通过给定器给定各原料的配比及总产量。 
6  控制机构 
6.1   QCS—03工业控制机 
    QCS系统可提供的控制机有两种:①PC总线的工业控制机;②STD总线工业控制机,两种工业控制机都具有高可靠性、高抗干扰性、易维护性。PC总线的工业控制机主机中央处理器CPU为80286芯片,STD总线的工业控制机中央处理器CPU为V40芯片。 
6.2  过程控制接口装置 
    该接口装置具有模拟量输入(16路),模拟量输出(16路或4路),并行口输入32路,并行口输出32路。 
7  系统特点 
7.1  技术特点 
    ①软件上吸取了国外几家公司(日本IHI、丹麦FLS-QCX,西德POLAB及ABB-OS-CA-MLX、SINENS等)生料质量控制系统的优点;②结合多年的实践,摸索出适合我国具体国情的软件技术;③针对每个厂不同的工艺、具体的原材料状况采用具体的调节特性,充分达到针对性强,适用性强,效果好的目的;④硬件上(在系统的组态上)既考虑采用国内最先进、可靠的装备,又能根据用户的特殊要求,灵活组态,达到相对最好的使用效果;⑤重视人材培训。强化培训,提高水泥厂人员素质。随着项目的进展,分三个阶段进行三次培训。 
7.2  技术参数 
    条件:①石灰石原料CaCO3波动绝对值≤3.5%,标准偏差S≤1.4%～2%; 
    ②其它原料氧化物波动绝对值≤2% 
    ③入磨综合原料水分≤1.2%～1.6% 
    ④生料均化库均化系数≥6; 
    ⑤对于连续式均化库有效均化周期≥6～8h; 
    ⑥取连续积样且具有代表性。 
    效果:&nbs