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1   前   言
燒結(jié)機(jī)自1994年投產(chǎn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)多次技術(shù)改造，有了很大進(jìn)步。但是,由于礦粉都從國(guó)外，種類(lèi)較雜，粒度不均勻，含水量隨季節(jié)的變化而變化較大；另外，燒結(jié)過(guò)程中單配加的廢棄物（如煉鐵污泥，氧化鐵皮等）特別多，因此，混合料水分控制一直是個(gè)難題。
    2002年，我廠自動(dòng)化裝備已達(dá)到較的水平，現(xiàn)場(chǎng)主要生產(chǎn)工藝設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)采用PLC控制，*實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)開(kāi)、停機(jī)。但是，燒結(jié)過(guò)程控制在我廠卻*是空白，已影響到生產(chǎn)的穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)一步提。為了彌補(bǔ)這一薄弱環(huán)節(jié)，2002年11月引進(jìn)了燒結(jié)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括燃料比率控制模型、返礦比率控制模型、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點(diǎn)火控制模型，除混合料水分控制模型外，其他5個(gè)模型經(jīng)過(guò)調(diào)試以投入生產(chǎn)使用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。2004年1月采用了在線紅外水分儀，效果良好，參數(shù)穩(wěn)定。
2   近紅外水分儀的基本結(jié)構(gòu)原理
紅外線水分儀是根據(jù)OH分子鍵吸收特定波長(zhǎng)的紅外光能量的原理工作的。
水分儀的探頭里裝有一個(gè)石英鹵素?zé)襞? 該燈發(fā)出的光線通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)，產(chǎn)生以下兩種波長(zhǎng)的紅外光束：一種為吸收波長(zhǎng)，它的能量將被所要求檢測(cè)物質(zhì)里的水分子強(qiáng)烈吸收；另一種為參考波長(zhǎng)，它的特點(diǎn)是其能量不被檢測(cè)物質(zhì)里的水分子吸收，但其他因素（如測(cè)量距離、材料顏色等）對(duì)它的影響與對(duì)吸收波長(zhǎng)的影響相同。
紅外光束照到物料表面，然后又部分反射回來(lái)，通過(guò)測(cè)量吸收波長(zhǎng)在被物質(zhì)中水分吸收前后的能量的變化，并經(jīng)數(shù)學(xué)函數(shù)的計(jì)算，得出一個(gè)和被測(cè)物質(zhì)水分有一定比例關(guān)系的輸出信號(hào)。
3   控制方案
    混合料水分控制模型硬件包括：安裝在一次混合機(jī)的污泥電子調(diào)節(jié)閥、質(zhì)量流量計(jì)，安裝在一次混合機(jī)后混料皮帶上的紅外水分儀、電子皮帶秤，安裝在二次混合機(jī)的電子式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)及PLC系統(tǒng)和上位機(jī)。
混合料水分控制模型是基于燒結(jié)物料平衡的原理。采取的控制方法是：根據(jù)物料中已有的水分，對(duì)一、二混要加入的水進(jìn)行分配。總體原則為：主控室智能工通過(guò)上位機(jī)調(diào)節(jié)污泥電子調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，在一混添加污泥水，總量控制在總加水量的85％～90％之間，其余的水量通過(guò)模型計(jì)算在二混添加。具體方式為：通過(guò)一混后皮帶上的近紅外水分儀進(jìn)行水分測(cè)量和電子皮帶稱(chēng)對(duì)物料流量進(jìn)行測(cè)量，主控室智能工對(duì)二混出口的水分目標(biāo)值通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行設(shè)定，采用前饋－反饋方式進(jìn)行控制，經(jīng)過(guò)PLC內(nèi)部計(jì)算出二混的加水量。

Msp%=（Wwater+Waddwater）/（Wdrymat+Wwater+Waddwater）                   （1）
其中：Msp%―目標(biāo)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―要達(dá)到目標(biāo)水分需加的水的重量對(duì)（1）式進(jìn)行整理，就可以得到：
Waddwater=[ Msp%×Wdrymat+（ Msp%-1） ×Wwater]/（1- Msp%）            （2）
公式（2）得到了要達(dá)到目標(biāo)水分值需要加入的水的重量。
公式（2）中的Wwater和Wdrymat是根據(jù)每一種物料流量與含水量分別進(jìn)行計(jì)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＋灰漿中的水）/（中和料總量＋燃料總量＋生石灰總量＋灰漿重量）                    （3）
公式（3）給出了物料中水分計(jì)算的方法，對(duì)不同的配料配方可以遵照此思路計(jì)算，Wdrymat的計(jì)算同理。每種物料的水分來(lái)自于每種物料的水分化驗(yàn)值，這個(gè)值對(duì)于每一批物料，在沒(méi)有下雨等其他因素的干擾下，一般可以認(rèn)為是定值參與運(yùn)算。
根據(jù)公式（2）和測(cè)量得到的物料水分以及物料流量值，并考慮到測(cè)量點(diǎn)到加水點(diǎn)的時(shí)間延遲后，進(jìn)行系數(shù)修正，再根據(jù)特定的算法計(jì)算出二混要添加的水量（通過(guò)調(diào)整電子式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度），從而完成水分的控制。 該控制思路的適應(yīng)性較好，同樣可以在有熱返礦、除塵灰集中分時(shí)排放的混合料加水系統(tǒng)中使用。
混清洗污泥泵過(guò)濾網(wǎng)，以及混合機(jī)由加污泥水切換加工業(yè)清水時(shí)對(duì)測(cè)量精度的影響。紅外水分儀測(cè)試物料的水分，是通過(guò)近紅外光探測(cè)物質(zhì)表面HO根含量來(lái)進(jìn)行水分計(jì)算的。由于紅外水分儀在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定是以一次混合機(jī)加污泥水為進(jìn)行校正的，當(dāng)混合機(jī)加水由污泥水切換工業(yè)清水時(shí)，測(cè)量值會(huì)出現(xiàn)一個(gè)相應(yīng)的偏差。出現(xiàn)偏差的原因是由于污泥水與工業(yè)清水對(duì)近紅外光能量的吸收是不一樣的，當(dāng)污泥水與工業(yè)清水與燒結(jié)料充分混合后，在燒結(jié)料表面形成不同的薄膜，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)由于工業(yè)清水與污泥水吸收能量的不同引起紅外光反射能量的變化，從而引起紅外水分儀測(cè)量值的變化。
這種測(cè)量偏差是在測(cè)量結(jié)果與實(shí)際值之間出現(xiàn)的一個(gè)固定偏差。針對(duì)這種情況，我們采取了兩種方法加以修正：一是通過(guò)在操作界面中設(shè)置并下載不同的產(chǎn)品工作單；另一種是在主控室中修正水分目標(biāo)值。經(jīng)過(guò)近四個(gè)月的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，證明這兩種修正方法是行之有效的，了燒結(jié)生產(chǎn)的順利運(yùn)行。

以上文字來(lái)源：《濟(jì)鋼燒結(jié)混合料水分的在線測(cè)量與控制》，作者：周軍  王興璞  李真明  管襄華   計(jì)量處  王慶河

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