摘　要：水泥助磨劑添加量非常小，這么小的流量如何計量是個難題，通過計量泵反算流量計量誤差是關(guān)鍵，消除誤差的方法一個是計算公式還有一個就是標(biāo)定，反復(fù)標(biāo)定進(jìn)行修正，非常終得到相對正確的計量結(jié)果。

 

    1　技術(shù)改造背景

    水泥助磨劑可以提高產(chǎn)量降低電耗是眾所周知的，但 是 助磨劑的價格比較高，添加不適當(dāng)會增加成本，得不償失。因此準(zhǔn)確地添加計量對控制成本和質(zhì)量至關(guān)重要。

 

     工藝人員要求加裝一套水泥助磨劑添加控制系統(tǒng)，由于助磨劑的添加量非常小，造成實時在線計量設(shè)備的精度要求非常高，而量程又非常小。一般的常規(guī)計量設(shè)備如渦輪流量計、電磁流量計、靶式流量計、孔板流量計等等都無法滿足如此小的流量計量要求。目前國內(nèi)沒有廠家生產(chǎn)這種小量程計量設(shè)備，國外進(jìn)口的設(shè)備價格非常昂貴，一般用戶無法接受。

 

    2　水泥助磨劑采取的控制方式的優(yōu)缺點

    目前國內(nèi)一般采用的是直流傳動蠕動泵或微型金屬管浮子流量計變頻控制。蠕動泵和金屬管浮子流量計都是計量泵，蠕動泵相對容量比較小，易損件是軟管很容易損壞，經(jīng)常要檢查軟管是否開裂和彈性回復(fù)，開裂就漏液了，助磨劑沒注入磨機都泄漏到外面浪費了。軟管壓縮后不能恢復(fù)原狀會使計量誤差越來越大，蠕動泵的計量是根據(jù)泵的轉(zhuǎn)數(shù)來計量流量的，每轉(zhuǎn)一周通過擠壓軟管推動液體往前移動，如果軟管彈性恢復(fù)很好，液體的體積是恒定的。但是，軟塑料管或橡膠管隨著時間的推移，老化是不可避免的，是要經(jīng)常檢查更換的，費時費力，誤差不容易補償。蠕動泵另一大弊端就是流量不穩(wěn)定，時斷時續(xù)，如果對流量變化不敏感的工藝過程可以使用。

 

    而金屬管浮子流量計具有不老化、不往外泄漏、流量持續(xù)穩(wěn)定的特點。一般金屬管浮子流量計采用不銹鋼制造，強度高不生銹，不易磨損經(jīng)久耐用。金屬管浮子流量計也有缺點，主要是齒輪間隙會產(chǎn)生流量誤差，但是這個誤差值很小。另外就是高速運轉(zhuǎn)被齒輪粘附帶回并循環(huán)的液體也會對流量計量產(chǎn)生誤差，而低速狀態(tài)產(chǎn)生的誤差可以忽略不計。水泥球磨機助磨劑添加采用金屬管浮子流量計變頻控制是比較好的選擇，加上儲液罐液位補償?shù)姆椒ㄍㄟ^DCS程序?qū)崟r計算實現(xiàn)計量控制，可以滿足工藝要求。

 

    3　利用金屬管浮子流量計控制達(dá)到計量準(zhǔn)確

    3.1　金屬管浮子流量計計量方法

    金屬管浮子流量計是一種定容泵，金屬管浮子流量計每轉(zhuǎn)一周所輸出的體積是固定值，泵的轉(zhuǎn)速乘以每轉(zhuǎn)一周輸出的體積就是流量，把流量按時間進(jìn)行積分運算就得出累計量。如果直接檢測泵的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行累加再乘以每轉(zhuǎn)一周輸出的體積就得出累計數(shù)量，再除以單位時間就可以得到瞬時流量。

 

    單轉(zhuǎn)排量就是1.58mL×1 450r/min=2.291L/min

 

    工藝要求流量范圍0.5～1.5L/min，316r/min對應(yīng)非常小流量0.5L/min，950r/min就達(dá)到非常大流量1.5L/min。

 

    頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系50Hz對應(yīng)電機轉(zhuǎn)速1 450r/min，非常小流量轉(zhuǎn)速的頻率11Hz，頻率32Hz對應(yīng)非常大流量轉(zhuǎn)速。正常情況下頻率在11～32Hz之間，能夠滿足調(diào)速要求。

 

    實際的控制流程如圖1所示，交流變頻器直接驅(qū)動金屬管浮子流量計，因為變頻器的頻率直接代表電機的轉(zhuǎn)速，DCS檢測變頻器的頻率再除以減速機的速比就得出泵的轉(zhuǎn)速，再乘以泵每轉(zhuǎn)一周輸出的體積，再乘以補償系數(shù)就得到流量。這個補償系數(shù)是通過無數(shù)次標(biāo)定得出來的。同時也把助磨劑儲液箱的液位通過液位變送器輸入DCS系統(tǒng)中，一段時間后用液位的變化計算出助磨劑的用量，跟計算出來的累計量進(jìn)行比較，得出測量誤差，對計量結(jié)果進(jìn)行修正。

 

 

    以上的理論計算是沒有問題的，但是實際使用中會產(chǎn)生很大的測量誤差，首先測不準(zhǔn)原理，也就是任何實際測量結(jié)果都不是絕對準(zhǔn)確的，轉(zhuǎn)速4mA~20mA信號的測量、泵每轉(zhuǎn)一周的體積的標(biāo)定等等都是有誤差的，不可能絕對準(zhǔn)確；其次，泵的加工精度、齒輪間隙的泄漏、泵高速運轉(zhuǎn)被齒輪粘附帶回并循環(huán)的液體等等都會在計量過程中產(chǎn)生誤差。這些誤差一部分可以通過線性補償?shù)姆绞綄�測量結(jié)果進(jìn)行修正，也可以通過儲液罐的液位一段時間變化進(jìn)行容積校正，還可以進(jìn)行人工實時標(biāo)定進(jìn)行流量修正。

 

 

    3.2　誤差的解決方法

    誤差有兩種，一種是線性誤差，也就是補償系數(shù)是一個固定數(shù)值，誤差隨信號的增大線性增大，信號小的時候誤差小，信號強的時候誤差大，誤差按照線性關(guān)系變化。固定偏差也是線性誤差，誤差是一個固定值，不隨信號變化而變化，在計算時只要加減一個固定數(shù)值就可以補償這個誤差了。

 

    還有一種誤差是非線性誤差，誤差與信號變化沒有線性關(guān)系，有些是有規(guī)律的可以找出相應(yīng)的計算公式，有些不容易找出規(guī)律，或者存在很多因素造成誤差的變化，這種情況還比較多，就要采用標(biāo)定的辦法，找出其變化的規(guī)律，或者找出在非常常運行工作點附近的誤差規(guī)律。這種辦法是比較常用的，起始階段過程時間非常短，而非常大量程基本用不到，工藝設(shè)備都有一個非常佳工作點，一般都長期在這個工作狀態(tài)運行，把這個誤差規(guī)律找到進(jìn)行補償就可以滿足使用要求了。起始階段的這部分誤差占整個過程的比例非常小，可以忽略不計。

 

    4　結(jié)束語

    我們目前采用的測量辦法主要就是誤差的問題，不解決誤差的問題，這種測量方法就沒有意義，不能滿足工藝的要求。根據(jù)以上的分析，結(jié)合現(xiàn)在實際情況，也就是找出水泥磨正常運行工作點時助磨劑添加量的測量誤差規(guī)律進(jìn)行補償，這個誤差規(guī)律采用的就是實際標(biāo)定的辦法，反復(fù)標(biāo)定，非常終確認(rèn)補償系數(shù)和偏差值。經(jīng)過長期運行懷疑誤差變大再進(jìn)行一次標(biāo)定，修改相應(yīng)的參數(shù)，因為過程狀態(tài)是變化的，不是一成不變的，控制參數(shù)也要進(jìn)行相應(yīng)的修改，才能滿足工藝要求。

 

    如果能夠用一個非常精確的流量計來計量助磨劑的用量是非常方便的，各種誤差都可以很容易消除，也不用動這么多腦筋研究誤差規(guī)律，也不用動用很多的人力物力去標(biāo)定，這是一個沒有辦法的辦法。