綠色智能水泥散裝地磅計(jì)量一體化技術(shù)裝備開發(fā)與應(yīng)用
綠色智能水泥散裝地磅計(jì)量一體化技術(shù)裝備開發(fā)與應(yīng)用
1.水泥散裝的現(xiàn)狀與問題
近年來,在政策和市場雙重推動下,我國水泥散裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。 目前,水泥總產(chǎn)量超過 24 億 t/a,其中水泥散裝量超過 13.8 億 t/a。 雖然總量巨大,但散裝環(huán)節(jié)基本沿用傳統(tǒng)工藝和技術(shù)裝備,管理粗放,自動化和智能化水平較低。
目前大部分工廠在散裝工段沒有在線計(jì)量裝備,散裝、計(jì)量及發(fā)運(yùn)過程包括:①散裝罐車空載靜態(tài)稱重;②散裝機(jī)灌裝水泥;③重載靜態(tài)稱重除皮重;④電子記錄出廠。 這種傳統(tǒng)的散裝水泥發(fā)運(yùn)方式存在以下問題,成為制約水泥廠低碳減排綠色發(fā)展的瓶頸。
1)水泥散裝與計(jì)量分離,管理環(huán)節(jié)多、效率低、易受人為因素干擾。
2) 水泥散裝環(huán)節(jié)自動化程度低, 以人工操作為主,勞動強(qiáng)度高,工作環(huán)境差,存在安全事故隱患。
3)計(jì)量手段滯后,靠經(jīng)驗(yàn)估值。 為避免超載,單車重復(fù)裝卸的情況較為普遍,特別是在道路限載檢查嚴(yán)格地區(qū),這種現(xiàn)象格外突出,造成二次污染。
4) 水泥散裝工段的粗放控制和管理帶來揚(yáng)塵污染,并且造成資源浪費(fèi)。
5)水泥散裝工藝裝備發(fā)展緩慢,先進(jìn)技術(shù)集成度低。
2.綠色智能水泥散裝計(jì)量一體化系統(tǒng)的開發(fā)
2.1系統(tǒng)構(gòu)架及功能
我公司創(chuàng)新開發(fā)的綠色智能水泥散裝地磅計(jì)量一體化技術(shù)裝備,為用戶提供了先進(jìn)可靠的水泥散裝發(fā)運(yùn)全套解決方案。 其系統(tǒng)構(gòu)架如圖 1 所示。
該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了散裝水泥的儲存、 卸料、 計(jì)量、控制、裝車、結(jié)算等環(huán)節(jié)智能化集成式管理。 主要有如下功能:
1)可按“定量裝車“和“計(jì)量裝車”兩種方式裝車。
2)實(shí)現(xiàn)散裝在線精確計(jì)量 ,避免單車重復(fù)裝卸,提高效率。
3)實(shí)現(xiàn)車輛定位、卸料、計(jì)量、控制、裝車、收塵等相關(guān)環(huán)節(jié)觸摸屏一鍵式操作。
4)實(shí)現(xiàn)上下限報(bào)警,斷電長期數(shù)據(jù)保存。
5)與 ERP 管理軟件結(jié)合 ,實(shí)現(xiàn)整個(gè)散裝水泥發(fā)運(yùn)過程的自動化控制和現(xiàn)代化管理。
6)避免環(huán)境污染與資源浪費(fèi),促進(jìn)節(jié)能減排。
2.2散裝定值灌裝系統(tǒng)
2.2.1大流量粉體物料在線計(jì)量秤
綠色智能水泥散裝計(jì)量一體化系統(tǒng)的核心裝備是基于科里奧利力學(xué)原理的高精度 ( 計(jì)量準(zhǔn)確度±0.5%)、大流量(超過 1 000 m3/h)、全密封 、通過式粉體物料在線計(jì)量秤,其結(jié)構(gòu)示意見圖 2。 計(jì)量秤與卸料閥組、助流裝置等前級給料設(shè)備形成閉環(huán),達(dá)到對流量的動態(tài)調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)滿載裝車或按設(shè)定裝車量進(jìn)行裝車的目的。
2.2.2新型智能散裝機(jī)
如圖 3 所示,新型智能散裝機(jī)由水平行走機(jī)構(gòu)和散裝頭組成。 水平行走機(jī)構(gòu)由氣缸驅(qū)動散裝機(jī),可在較大范圍內(nèi)四向水平移動,實(shí)現(xiàn)精確定位。 散裝頭卸料能力大,散裝速度快。 采用特殊的雙層套管系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)料氣分流,避免揚(yáng)塵污染。 散裝頭內(nèi)筒采用斜錐形金屬套筒,可在一定范圍內(nèi)擺動,方便操作人員準(zhǔn)確定位下料口。 內(nèi)筒與皮老虎(一種除塵工具)之間為收塵空間,除塵器將散裝揚(yáng)塵收走,避免下料過程中的揚(yáng)塵污染。 散裝機(jī)料位計(jì)為旋轉(zhuǎn)料位計(jì),當(dāng)料滿后,料位計(jì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動被物料阻礙,從而輸出一個(gè)開關(guān)量信號,提醒操作人員物料已滿停止裝料,料位計(jì)可避免散裝結(jié)束時(shí)冒料溢料的問題。
2.2.3 散裝控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)支持對開關(guān)閥、流量閥、羅茨風(fēng)機(jī)、計(jì)量秤、除塵器、移動散裝車、限位報(bào)警等設(shè)備進(jìn)行連鎖閉環(huán)控制。 既可中控操作,也可現(xiàn)場控制。 系統(tǒng)操作界面見圖4.
操作工可以在觸摸屏上設(shè)定裝車量,一鍵操作完成整個(gè)裝車過程,系統(tǒng)自動記錄裝車數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)具有報(bào)表功能,方便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并導(dǎo)出報(bào)表。 報(bào)表界面見圖 5。
2.3智能發(fā)運(yùn)管理系統(tǒng)
智能發(fā)運(yùn)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟妶D 6。 該系統(tǒng)基于ERP 管理信息系統(tǒng)平臺,通過在水泥廠建立大宗物料進(jìn)出廠物流 IC 卡智能管理系統(tǒng), 解決了傳統(tǒng)水泥散裝管理環(huán)節(jié)多、效率低、易受人為因素干擾等問題。
智能發(fā)運(yùn)系統(tǒng)工作流程為: 對入廠司機(jī)發(fā)放 IC卡,到指定的散裝頭處刷卡,系統(tǒng)讀取卡內(nèi)信息,根據(jù)設(shè)置的裝車量定值裝車,裝車完成后,至出廠地中衡核實(shí)重量,打印票據(jù),交卡出廠。 配合視頻監(jiān)控系統(tǒng),所有相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫備查。
2.4地磅稱量系統(tǒng)
地磅稱量系統(tǒng)是在現(xiàn)有地磅的基礎(chǔ)上,增加配置高清防塵攝像頭與智能刷卡系統(tǒng), 并與 ERP 系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。 該系統(tǒng)也可以對進(jìn)廠的大宗原材料進(jìn)行稱量、拍照并將所有數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。 另外,該系統(tǒng)還可與財(cái)務(wù)聯(lián)網(wǎng),用于輔助結(jié)算。
2.5負(fù)壓清潔系統(tǒng)
負(fù)壓清潔系統(tǒng)主要是由負(fù)壓抽吸設(shè)備和過濾器組成,采用兩種方式清理粉塵:①集中清潔系統(tǒng):各吸塵點(diǎn)通過管道與主負(fù)壓抽吸設(shè)備連接,各吸塵點(diǎn)配有快速接頭,操作手持式吸塵頭即可清掃積灰。 ②移動清理系統(tǒng):側(cè)重于清理地坑及較多的跑漏粉料。
2.6視頻監(jiān)控系統(tǒng)
視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成見圖 7。
該智能發(fā)運(yùn)系統(tǒng)配備了高清防塵攝像監(jiān)控存儲設(shè)備,將廠區(qū)各個(gè)區(qū)域的音像資料傳輸?shù)街锌?/span>,操作人員在中控即可方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。 視頻系統(tǒng)極大地減少了工作人員的操作量,降低了工人勞動強(qiáng)度。
2.7遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)
中控多條散裝線的散裝計(jì)量系統(tǒng), 其發(fā)卡系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、地磅通訊系統(tǒng)、控制器、觸摸屏、3G 路由器和交換機(jī)采用以太網(wǎng)通訊, 組成局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交互,并且可以和 DCS 進(jìn)行以太網(wǎng)、RS485 和 RS232 通訊。
該局域網(wǎng)的 3G 路由器,通過 3G 網(wǎng)絡(luò)或者 2G 網(wǎng)絡(luò)接入 Internet,與遠(yuǎn)端 VPN 服務(wù)器建立專用隧道,通過 IPSec 協(xié)議,使各系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集服務(wù)器形成局域網(wǎng),實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互相訪問和實(shí)施監(jiān)控。 遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)組成示意見圖 8。
3.應(yīng)用案例
1)寧夏青銅峽太陽山水泥有限責(zé)任公司該公司原裝車過程全部采用現(xiàn)場操作,系統(tǒng)改造后,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場自動控制,在散裝車灌裝水泥的過程中同步完成計(jì)量,定值定量灌裝,是集散裝和計(jì)重于一體的智能灌裝系統(tǒng)。
改造從下料工藝出發(fā),為實(shí)現(xiàn)下料穩(wěn)定需要對原下料工藝進(jìn)行改造增加設(shè)備安裝的空間。 設(shè)計(jì)中保持散裝庫的庫側(cè)開口和原主流設(shè)備,通過控制氣動開關(guān)閥和電動流量閥經(jīng)空氣斜槽將水泥送至散裝秤,物料經(jīng)計(jì)量后再經(jīng)過散裝頭進(jìn)行裝車。 設(shè)計(jì)方案中采用的除塵設(shè)備仍為原設(shè)計(jì)中的除塵器,改造除增加計(jì)量秤外,整體設(shè)計(jì)基本上保持了原有的工藝,節(jié)省了大量的設(shè)備投資。
2)福建謀成水泥有限責(zé)任公司
改造從經(jīng)濟(jì)角度和實(shí)際應(yīng)用出發(fā),在散裝庫側(cè)開口安裝助流設(shè)備。 通過氣動開關(guān)閥和電動流量閥及斜槽將水泥輸送至計(jì)量秤,計(jì)量后水泥經(jīng)斜槽輸送至各散裝頭。 下料散裝頭的選擇可通過各個(gè)散裝頭前面進(jìn)料口上的氣動開關(guān)閥來選擇。 除塵設(shè)備仍然使用原有的各個(gè)散裝頭專用除塵器,基本上保持了原有的工藝現(xiàn)狀,避免了更多的設(shè)備投資。
3)系統(tǒng)優(yōu)勢
該系統(tǒng)的核心設(shè)備是新型科氏力秤,其優(yōu)點(diǎn)有:
①計(jì)量精度高 。 系統(tǒng)的正常工作的灌裝精度≤±1.0%。 ②計(jì)量穩(wěn)定性高。 與傳統(tǒng)計(jì)量相比,該計(jì)量秤不受任何外力的影響,計(jì)量結(jié)果安全可靠。 ③測量原理先進(jìn)。 計(jì)量秤通過被計(jì)量的物料經(jīng)過秤盤產(chǎn)生的科里奧利” 力和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來精確測量物料的實(shí)際瞬時(shí)流量。④系統(tǒng)具有良好的密封性。⑤投資小,維護(hù)量少。 設(shè)備體積小,不需做設(shè)備基礎(chǔ),設(shè)備安裝費(fèi)用低。 ⑥該系統(tǒng)可對整個(gè)散裝過程進(jìn)行全程監(jiān)控,具有存儲數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)的功能, 可與工廠內(nèi)部的 ERP管理軟件交互, 從而實(shí)現(xiàn)散裝過程整體的自動化控制,不僅提高了散裝效率,還有效地杜絕作弊現(xiàn)象。 ⑦即時(shí)服務(wù)。
4)使用效果
①散裝車在入場時(shí)讀卡,車號、裝載量等數(shù)據(jù)即時(shí)輸入系統(tǒng)。 操作員只要放好散裝頭后,通過一鍵操作,系統(tǒng)即可自動完成放料、計(jì)量、停料的整個(gè)裝車過程,并且將車號、設(shè)定裝載量、實(shí)際裝車量、裝車時(shí)間等數(shù)據(jù)記錄在案;②現(xiàn)場安裝攝像頭,用來觀察停車位置和進(jìn)行散裝頭的上下控制;③在散裝控制室里一個(gè)人可以控制多臺散裝機(jī),提高了散裝效率;④散裝車過磅時(shí),系統(tǒng)對該車的過磅重量和計(jì)量重量進(jìn)行比對, 若發(fā)現(xiàn)相差過大就對整個(gè)散裝過程進(jìn)行核查,從而杜絕作弊的現(xiàn)象。
該系統(tǒng)投運(yùn)后, 97%的灌裝精度都控制在 1%以內(nèi), 操作員在控制室通過鼠標(biāo)即可完成整個(gè)散裝操作,現(xiàn)場環(huán)境得到較大改善,得到了用戶的認(rèn)可。