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在线近红外水分仪的应用,近红外水分测定仪,在线红外水分仪烧结混合料水分在线测量
  • 发布日期:2012-05-31      浏览次数:1156
    • 1   前   言
      烧结机自1994年投产以来,经过多次技术改造,有了很大进步。但是,由于矿粉都从国外,种类较杂,粒度不均匀,含水量随季节的变化而变化较大;另外,烧结过程中单配加的废弃物(如炼铁污泥,氧化铁皮等)特别多,因此,混合料水分控制一直是个难题。
          2002年,我厂自动化装备已达到较的水平,现场主要生产工艺设备的运转采用PLC控制,完全实现了自动开、停机。但是,烧结过程控制在我厂却完全是空白,已影响到生产的稳定和产品质量的进一步提。为了弥补这一薄弱环节,2002年11月引进了烧结控制系统。该控制系统包括燃料比率控制模型、返矿比率控制模型、混合料水分控制模型、混合料料量控制模型、混合料下料量控制模型及混合料点火控制模型,除混合料水分控制模型外,其他5个模型经过调试以投入生产使用,并取得了良好的经济效益。2004年1月采用了在线红外水分仪,效果良好,参数稳定。
      2   近红外水分仪的基本结构原理
      红外线水分仪是根据OH分子键吸收特定波长的红外光能量的原理工作的。
      水分仪的探头里装有一个石英卤素灯泡, 该灯发出的光线通过光学系统,产生以下两种波长的红外光束:一种为吸收波长,它的能量将被所要求检测物质里的水分子强烈吸收;另一种为参考波长,它的特点是其能量不被检测物质里的水分子吸收,但其他因素(如测量距离、材料颜色等)对它的影响与对吸收波长的影响相同。
      红外光束照到物料表面,然后又部分反射回来,通过测量吸收波长在被物质中水分吸收前后的能量的变化,并经数学函数的计算,得出一个和被测物质水分有一定比例关系的输出信号。
      3   控制方案
          混合料水分控制模型硬件包括:安装在一次混合机的污泥电子调节阀、质量流量计,安装在一次混合机后混料皮带上的红外水分仪、电子皮带秤,安装在二次混合机的电子式电动调节阀、电磁流量计及PLC系统和上位机。
      混合料水分控制模型是基于烧结物料平衡的原理。采取的控制方法是:根据物料中已有的水分,对一、二混要加入的水进行分配。总体原则为:主控室智能工通过上位机调节污泥电子调节阀的开度,在一混添加污泥水,总量控制在总加水量的85%~90%之间,其余的水量通过模型计算在二混添加。具体方式为:通过一混后皮带上的近红外水分仪进行水分测量和电子皮带称对物料流量进行测量,主控室智能工对二混出口的水分目标值通过上位机进行设定,采用前馈-反馈方式进行控制,经过PLC内部计算出二混的加水量。

      Msp%=(Wwater+Waddwater)/(Wdrymat+Wwater+Waddwater)                   (1)
      其中:Msp%―目标水分值
      Wwater―物料中原有的水分重量
                Wdrymat―物料的干基重量(不含水分的重量)
      Waddwater―要达到目标水分需加的水的重量对(1)式进行整理,就可以得到:
      Waddwater=[ Msp%×Wdrymat+( Msp%-1) ×Wwater]/(1- Msp%)            (2)
      公式(2)得到了要达到目标水分值需要加入的水的重量。
      公式(2)中的Wwater和Wdrymat是根据每一种物料流量与含水量分别进行计算得到的,如:
      Wwater=(中和料中的水分+燃料水分-生石灰消化所需的水分+灰浆中的水)/(中和料总量+燃料总量+生石灰总量+灰浆重量)                    (3)
      公式(3)给出了物料中水分计算的方法,对不同的配料配方可以遵照此思路计算,Wdrymat的计算同理。每种物料的水分来自于每种物料的水分化验值,这个值对于每一批物料,在没有下雨等其他因素的干扰下,一般可以认为是定值参与运算。
      根据公式(2)和测量得到的物料水分以及物料流量值,并考虑到测量点到加水点的时间延迟后,进行系数修正,再根据特定的算法计算出二混要添加的水量(通过调整电子式电动调节阀开度),从而完成水分的控制。 该控制思路的适应性较好,同样可以在有热返矿、除尘灰集中分时排放的混合料加水系统中使用。
      混清洗污泥泵过滤网,以及混合机由加污泥水切换加工业清水时对测量精度的影响。红外水分仪测试物料的水分,是通过近红外光探测物质表面HO根含量来进行水分计算的。由于红外水分仪在现场标定是以一次混合机加污泥水为进行校正的,当混合机加水由污泥水切换工业清水时,测量值会出现一个相应的偏差。出现偏差的原因是由于污泥水与工业清水对近红外光能量的吸收是不一样的,当污泥水与工业清水与烧结料充分混合后,在烧结料表面形成不同的薄膜,现场测量时由于工业清水与污泥水吸收能量的不同引起红外光反射能量的变化,从而引起红外水分仪测量值的变化。
      这种测量偏差是在测量结果与实际值之间出现的一个固定偏差。针对这种情况,我们采取了两种方法加以修正:一是通过在操作界面中设置并下载不同的产品工作单;另一种是在主控室中修正水分目标值。经过近四个月的生产实践检验,证明这两种修正方法是行之有效的,了烧结生产的顺利运行。

      以上文字来源:《济钢烧结混合料水分的在线测量与控制》,作者:周军  王兴璞  李真明  管襄华   计量处  王庆河


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