提高水泥品質(zhì) 提升經(jīng)濟(jì)效益

《建材工業(yè)智能制造數(shù)字轉(zhuǎn)型行動(dòng)計(jì)劃(2021~2023)》，提出數(shù)字礦山、智能型水泥工廠的概念。水泥行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)、信息化管理的要求必將越來(lái)越高，企業(yè)現(xiàn)代化數(shù)據(jù)信息化管理離不開(kāi)基礎(chǔ)的稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)，水泥生產(chǎn)的上下游各個(gè)環(huán)節(jié)，包括生產(chǎn)過(guò)程中的原材料進(jìn)出、生料配料粉磨、熟料燒成、水泥粉磨、成品出庫(kù)等各環(huán)節(jié)都需要做到精確計(jì)量控制，避免浪費(fèi)、提高管理精準(zhǔn)性。

1.礦石開(kāi)采數(shù)據(jù)采集

礦山開(kāi)采、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中會(huì)面臨困惑：計(jì)量設(shè)備的不穩(wěn)定、不可靠、人工司磅的差錯(cuò)、信號(hào)干擾或作弊；轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)輛裝卸頻次超高、車(chē)載沖擊大、重軸載；數(shù)字礦山需要提高數(shù)據(jù)化管理水平、運(yùn)行效率、經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)的管理及聯(lián)網(wǎng)、精準(zhǔn)快速有效的計(jì)量、減少人員或其他成本的投入提出了更高的要求。

系統(tǒng)特點(diǎn)：

1.動(dòng)態(tài)計(jì)量：連續(xù)不間斷計(jì)量動(dòng)態(tài)皮帶輸送的物料；2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：采集存儲(chǔ)車(chē)輛的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)視頻；3.車(chē)輛引導(dǎo)管理：可通過(guò)小程序和APP掃碼預(yù)約稱(chēng)重，設(shè)置交通信號(hào)燈、道閘欄桿機(jī)，自動(dòng)語(yǔ)音提示等有序引導(dǎo)車(chē)輛進(jìn)出；4.遠(yuǎn)程管理：可遠(yuǎn)程手機(jī)端或電腦端登陸賬號(hào)查詢(xún)管理；5.車(chē)輛識(shí)別準(zhǔn)：車(chē)牌識(shí)別準(zhǔn)確率:白天98%晚上95%，并配置補(bǔ)光系統(tǒng)；6.實(shí)時(shí)采集：生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控采集并上傳至平臺(tái)；

2.水泥熟料生產(chǎn)

在水泥熟料復(fù)雜的生產(chǎn)工藝過(guò)程中，生產(chǎn)管控粗放的現(xiàn)狀與精細(xì)化的生產(chǎn)，提升經(jīng)濟(jì)效益的迫切需求的矛盾，是水泥生產(chǎn)企業(yè)不得不面臨的難題。大量石灰石、煤粉、輔料、石膏等原料出入庫(kù)，如何減少轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)損失及核實(shí)原料重量，實(shí)現(xiàn)原料進(jìn)廠的精準(zhǔn)管控？如何實(shí)現(xiàn)對(duì)石灰倉(cāng)、原煤(煤粉)倉(cāng)、生料倉(cāng)的儲(chǔ)存量進(jìn)行監(jiān)控，保證儲(chǔ)量可控，保證生產(chǎn)庫(kù)存合理化、提高生產(chǎn)效率；實(shí)現(xiàn)成品庫(kù)存和產(chǎn)能的精準(zhǔn)管理？如何通過(guò)合理、精準(zhǔn)的配比，生產(chǎn)高質(zhì)量的生料或?qū)崿F(xiàn)煤粉倉(cāng)的精準(zhǔn)計(jì)量？如何實(shí)現(xiàn)熟料、水泥的定量裝車(chē)、銷(xiāo)發(fā)管理，提高銷(xiāo)售效率和經(jīng)濟(jì)效益？

系統(tǒng)特點(diǎn)：

1.精準(zhǔn)計(jì)量：提前自動(dòng)修正、實(shí)時(shí)超重報(bào)警多工位同時(shí)操作使得裝車(chē)過(guò)程更加精準(zhǔn)可靠；2.安全管控：使用一卡通、門(mén)崗管理、排隊(duì)叫號(hào)等手段，規(guī)范廠區(qū)內(nèi)進(jìn)出車(chē)輛的流程，降低管控風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；3.防止作弊：讀卡取電匹配訂單，裝車(chē)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、判斷裝車(chē)物料正確性保障生產(chǎn)安全；4.裝車(chē)控制結(jié)算一體：散裝水泥裝車(chē)結(jié)算、熟料裝車(chē)控制系統(tǒng)結(jié)算；5.智能管理：提供網(wǎng)絡(luò)化功能，多功能數(shù)據(jù)接口，可配置數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)及歷史記錄儲(chǔ)存和處理；6.數(shù)據(jù)交互：可對(duì)接企業(yè)業(yè)務(wù)管理運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)有權(quán)限管理、分級(jí)管理和數(shù)據(jù)修改權(quán)限功能；

3.混凝土生產(chǎn)

混凝土是當(dāng)代最主要的土木工程材料之一，其主要由水泥、骨料(砂、石)、水、外加劑等按比例混合攪拌而成，是公路、橋梁、鐵路、機(jī)場(chǎng)、房地產(chǎn)等各行業(yè)重要原材料；水泥、砂石等原料的品質(zhì)，不僅影響混凝土的質(zhì)量好壞、更關(guān)系到眾多基礎(chǔ)設(shè)施、建筑物的壽命和安全。

系統(tǒng)特點(diǎn)：

1.精準(zhǔn)計(jì)量：數(shù)字式傳感器，稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)更加精準(zhǔn)且防作弊，滿(mǎn)足物料計(jì)量要求；2.無(wú)人值守：實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，自動(dòng)控制命令的執(zhí)行，無(wú)需人工監(jiān)管；3.機(jī)械制造精密：配備精密進(jìn)口儀器，打造智能化產(chǎn)線，設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn)化，降低人工故障率；4.智能配料：可預(yù)置物料配比，同時(shí)控制多臺(tái)秤、多種不同物料或控制輸出提作，實(shí)現(xiàn)智能配料；5.系統(tǒng)穩(wěn)定：軟件經(jīng)多次測(cè)試、調(diào)試，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性；6.遠(yuǎn)程管理數(shù)據(jù)一屏可現(xiàn)：數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通過(guò)系統(tǒng)上傳至平臺(tái)可遠(yuǎn)程登錄查詢(xún)管理數(shù)據(jù)，配備可視化控制界面；

客戶(hù)描述：

       江蘇雙龍集團(tuán)有限公司是省屬?lài)?guó)有大型企業(yè)集團(tuán)，其下屬的南站攪拌站位于南京南站西南800m處，曾為南京南站、京滬高鐵項(xiàng)目、南京繞城高速項(xiàng)目提供優(yōu)質(zhì)的混凝土。

        攪拌站現(xiàn)場(chǎng)有10個(gè)鋼制料倉(cāng)，內(nèi)部?jī)?chǔ)有混凝土原材料，由于倉(cāng)內(nèi)環(huán)境惡劣，客戶(hù)找不到一個(gè)合適的產(chǎn)品來(lái)計(jì)量管理料倉(cāng)中的物料。因?yàn)檫@個(gè)原因，操作人員不能準(zhǔn)確了解倉(cāng)內(nèi)物料的多和少，300T的料倉(cāng)往往只能利用2/3的空間；也因?yàn)闊o(wú)法準(zhǔn)確了解倉(cāng)內(nèi)物料情況，現(xiàn)場(chǎng)曾多次出現(xiàn)爆倉(cāng)的現(xiàn)象，造成設(shè)備、原料的浪費(fèi)，并對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成污染。

       客戶(hù)亟需一種快速便捷的物位測(cè)量手段，獲取物料的準(zhǔn)確信息，要求安裝便捷快速，不能影響生產(chǎn)，綜合精度在5％以?xún)?nèi)。

二、 技術(shù)分析

       實(shí)施項(xiàng)目的料倉(cāng)屬于典型的鋼制料倉(cāng)。4個(gè)支撐腿承載了料倉(cāng)全部的重量，由于支撐腿為碳鋼材質(zhì)，在加載和卸載物料時(shí)支撐腿會(huì)發(fā)生彈性形變。由于4個(gè)支腿都是垂直于地面，且大小一致，粗細(xì)均勻，支撐腿的形變量和加載的重量成正比關(guān)系。我們只需要測(cè)量出支腿的形變就可以獲取到物料的重量。

       用螺栓將Microcell貼片式傳感器緊密固定在料倉(cāng)支腿上，在支撐腿形變的同時(shí)會(huì)帶動(dòng)貼片式傳感器一起形變，通過(guò)傳感器內(nèi)部的超高靈敏度應(yīng)變片“感知”支腿的形變，最終得到料倉(cāng)重量值。

      圖2 鋼制料倉(cāng)簡(jiǎn)化圖及Microcell傳感器安裝位置示意

三、 項(xiàng)目實(shí)施

       為了保證設(shè)備的精度，減小物料偏載、陽(yáng)光照射、風(fēng)力、支腿尺寸細(xì)微不同造成的測(cè)量誤差，在每一個(gè)支腿上都安裝一片Microcell 貼片式傳感器。通過(guò)匯總接線盒將四路傳感器信號(hào)送入SVS2000變送器中，由SVS2000負(fù)責(zé)將傳感器的信號(hào)濾波放大最終轉(zhuǎn)換為可讀的重量信號(hào)。

              圖3 貼片式傳感器現(xiàn)場(chǎng)安裝示意

       Microcell支持不停產(chǎn)安裝，在料倉(cāng)不清空時(shí)可以安裝傳感器，這大大方便了改造項(xiàng)目。利用這個(gè)特性，現(xiàn)場(chǎng)在3個(gè)小時(shí)內(nèi)完成設(shè)備的安裝和接線工作。

       專(zhuān)門(mén)為貼片式重量料位計(jì)設(shè)計(jì)的SVS2000重量變送器支持不清空校準(zhǔn)功能，支持在料倉(cāng)內(nèi)有料的情況下校準(zhǔn)設(shè)備，也允許在今后的使用中不斷對(duì)數(shù)據(jù)的誤差進(jìn)行修正。這個(gè)特性特別適合在生產(chǎn)間隙中調(diào)試、校準(zhǔn)設(shè)備。

四、 數(shù)據(jù)測(cè)試

       為了使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，我們往料倉(cāng)中加入二百多噸原料作校準(zhǔn)。生產(chǎn)中會(huì)不斷的使用物料，將每次出庫(kù)的料上地磅稱(chēng)量，與SVS2000儀表的顯示進(jìn)行比對(duì)，獲得以下數(shù)據(jù)。

       時(shí)間        實(shí)際重量        SVS2000顯示重量        誤差

       12：00        215T              218T                   ＋3T

        1：00        184T               188T                   ＋4T

        1：30        177T               180T                   ＋3T

        2：00        171T               174T                   ＋3T

        3：30        230T               238T                   ＋8T

        對(duì)上述數(shù)據(jù)分析可得，貼片式重量料位計(jì)的實(shí)際精度在1.7％左右，線性良好，穩(wěn)定性良好。大大超出了客戶(hù)原先需要的5％的誤差。

        對(duì)于水泥攪拌站而言，貼片式重量物位計(jì)可以方便應(yīng)用于設(shè)備改造，綜合精度高、安裝方便、維護(hù)便捷。作為物位測(cè)量，特別是惡劣環(huán)境下的固體物位測(cè)量是一種較好的選擇。

五、 關(guān)于KM公司

       Kistler-Morse公司（簡(jiǎn)稱(chēng)KM）位于美國(guó)南卡羅萊納州的Spartanburg市，公司成立于20世紀(jì)60年代。專(zhuān)注于重量料位計(jì)、超聲波物位計(jì)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)與銷(xiāo)售。其設(shè)計(jì)獨(dú)特的貼片式稱(chēng)重產(chǎn)品以其簡(jiǎn)便快捷的安裝方式和穩(wěn)定的性能得到廣泛的認(rèn)可。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，在鋼鐵、電力、水泥、有色金屬、食品等行業(yè)具備豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。