有關(guān)水泥原料成分研究論文
摘要：用國產(chǎn)儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)了特種水泥生料和熟料成分的快速分析和自動(dòng)配料，介紹了光譜儀、配料微機(jī)和失重秤三者之間如何實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，以及水泥配料專家系統(tǒng)軟件：實(shí)現(xiàn)了分析數(shù)據(jù)傳送．配料計(jì)算和下料的自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品級(jí)率。
關(guān)鍵詞：快速分析自動(dòng)配料水泥生產(chǎn)局域網(wǎng)
1前言
我廠的特種水泥生產(chǎn)工藝處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，但是由于自動(dòng)化技術(shù)和裝備較落后，生料和熟料的成分分析一直沿用傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法，定時(shí)取樣，手工分析，配料僅根據(jù)CaCO3的滴定值，人工計(jì)算，人工下料。方法原始，時(shí)間滯后，不能及時(shí)精確地捐導(dǎo)生產(chǎn)，致使配料合格率較低．產(chǎn)品品級(jí)率不高，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)的發(fā)展。
特種水泥配料原料主要由石灰石、鋁礬土和部分返回熟料(晶種)組成。我們采用X熒光光譜分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了各種物料成分的快速分析，建立了各種分析數(shù)據(jù)庫：按照數(shù)學(xué)模型，編制了水泥配料專家系統(tǒng)軟件：建立了光譜儀、配料微機(jī)和失重秤3者之間的聯(lián)網(wǎng)，完成了分析數(shù)據(jù)的傳送、配料的自動(dòng)計(jì)算和失重秤下料量的自動(dòng)控制，滿足了特種水泥生產(chǎn)的要求，提高了特種水泥生產(chǎn)控制分析和過程控制的'自動(dòng)化水平。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
(1)系統(tǒng)安全、可靠、易于維護(hù)。
(2)軟件界面友好，操作簡單，適宜普通工作人員使用。
(3)充分利用原有設(shè)備資源，全部采用國產(chǎn)儀器，節(jié)省投資。
(4)開放式系統(tǒng)，易于擴(kuò)充和修改。
(5)成分離線快速分析、配料在線控制。
3生料、熟料成分的快速分析
成分分析使用國產(chǎn)FJ－2810G犁x熒光分析儀。儀器主要由x射線發(fā)生器、樣品室、si－Li探測(cè)器、多道能譜儀、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和壓片制樣裝置等構(gòu)成。工作原理為樣品被x射線照射。待測(cè)元素的原子激發(fā)后產(chǎn)生該元素的特征x射線，這些具有特征波長的射線被探測(cè)器接收，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，信號(hào)由多道能譜儀處理．計(jì)算機(jī)根據(jù)能譜峰的位置和強(qiáng)度分析樣品所含元素及含量。
該儀器經(jīng)過在水泥化驗(yàn)室7個(gè)多月的運(yùn)行使用，承擔(dān)了普通水泥和特種水泥的生料、熟料及其它原料的成分分析任務(wù)．取代了原來的化學(xué)分析方法。儀器分析SiO2、A1203和CaO的標(biāo)準(zhǔn)偏差都在0．15~0．25之間：Fe203的在0.1左右：MgO的稍高，達(dá)到0.3左右；經(jīng)過與化學(xué)分析對(duì)比，生料和熟料分析結(jié)果合格率分別在90％和93％以上。分析精度和準(zhǔn)確性可以滿足生產(chǎn)控制分析需要．同時(shí)提高了分析速度，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了
分析成本。
4水泥配料專家系統(tǒng)軟件的開發(fā)
4．1配料數(shù)學(xué)模型
特種水泥生產(chǎn)配料的數(shù)學(xué)公式之一為：
式中：caO，A1203，、SiO2、Ti02和MgO均為高鋁生料或熟料中相應(yīng)元素的百分含量。微機(jī)根據(jù)接收到的x熒光分析儀的分析數(shù)據(jù)．計(jì)算堿度系數(shù)Am。參考水泥技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，預(yù)置一整定值(AmO)，通過比較，計(jì)算出要加物料的重量，傳送到失重秤，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制下料量。高鋁水泥生料堿度系數(shù)Am控制范圍一般為0.870~0.910．熟料Am控制范圍為0.920~0.960。
4．2程序原理框圖
根據(jù)上述模型和控制機(jī)理，編制了采樣、對(duì)比分析、調(diào)整發(fā)送和控制等程序，匯集成水泥配料專家系統(tǒng)軟件。程序原理框圖圖l。
4．3軟件功能
本軟件用VB6語言編寫，可直接運(yùn)行于WIN95或WIN98環(huán)境中，界面友好，操作簡單。為了便于用戶操作．軟件的全部功能按鈕放于屏幕底部．用戶用鼠標(biāo)單擊左鍵．便可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。分別為：輸入標(biāo)準(zhǔn)值、接收數(shù)據(jù)、計(jì)算配比、調(diào)整配比、修改配比、發(fā)送配比和退出。
5配料系統(tǒng)的建立和控制模式
5．1分析系統(tǒng)與配料系統(tǒng)的連接
首先在x熒光光譜儀上，建立了普通水泥、特種水泥生料和熟料等品種的分析數(shù)據(jù)庫。由于x熒光光譜儀不僅用于自動(dòng)配料，還承擔(dān)其它分析任務(wù)，為使x熒光光譜儀和配料系統(tǒng)在各自不中斷運(yùn)行下，充分發(fā)揮各自的作用．選用WIN95的對(duì)等網(wǎng)，在雙方微機(jī)上各安裝一塊網(wǎng)卡。配置了網(wǎng)絡(luò)適配器。這樣連接充分利用了WIN95的多任務(wù)功能，并且成本低，性能可靠，配料系統(tǒng)可以隨時(shí)到x熒光分析儀的數(shù)據(jù)庫中讀取分析數(shù)據(jù)，而不用中斷x熒光的正常分析工作。
配料微機(jī)與失重秤的連接，因?yàn)橄嗑噙_(dá)300m左右，信號(hào)衰減較大．需進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊。我們采用遠(yuǎn)程通訊卡和四芯屏蔽電纜通過RS-232串口將二者相連。應(yīng)用Vis－ualBasic6的串行通信控件MSCOMM，通過對(duì)其某些屬性的設(shè)定和編程．實(shí)現(xiàn)了配料數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳送。
5．2特種水泥分析配料系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)
特種水泥快速分析與自動(dòng)配料聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖．如圖2所示。
系統(tǒng)硬件由x熒光光譜儀、網(wǎng)卡、配料微機(jī)、遠(yuǎn)程通訊卡、球磨機(jī)和失重秤等組成。聯(lián)網(wǎng)方式具有成本低．操作維護(hù)方便．效果好等特點(diǎn)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，配料微機(jī)自動(dòng)從x熒光分析讀取有關(guān)分析數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算處理后，
計(jì)算出新的配比，通過RS．232串口遠(yuǎn)程傳至失重秤．失重秤按指令下料。
5.3系統(tǒng)控制模式
本系統(tǒng)控制模式分為2種。
模式1：自動(dòng)方式；
模式2：手動(dòng)方式，配比由工藝員根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果，手工調(diào)整。
兩種模式可以隨時(shí)切換。
5.4系統(tǒng)功能
(1)x熒光光譜成分分析數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳送。
(2)自動(dòng)計(jì)算，調(diào)整配比。
(3)給定下料量，自動(dòng)發(fā)出指令卸料。
(4)系統(tǒng)能自動(dòng)累計(jì)顯示每路的時(shí)產(chǎn)量、班產(chǎn)量、日產(chǎn)量、月產(chǎn)量，年產(chǎn)量，可以隨時(shí)查詢和打印。
(5)在線控制與離線控制隨意切換。
(6)顯示堵塞情況，同時(shí)報(bào)警。
(7)具有雙通訊功能，利用2Fs、3FS兩個(gè)口，可以跟總控微機(jī)連接．也可以同時(shí)跟x熒光分析儀等分析儀器相連。
(8)可以將時(shí)產(chǎn)、總產(chǎn)量等生產(chǎn)信息遠(yuǎn)傳到管理部門。
6結(jié)束語
采用VisualBasic編寫的WINDOWS下的串口通訊程序和水泥配料專家系統(tǒng)軟件，界面友好、操作簡單、功能齊全：FJ－2810G型x熒光光譜儀和失重秤聯(lián)網(wǎng)后，實(shí)現(xiàn)了分析數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳送．配料的自動(dòng)計(jì)算和失重秤下料量的自動(dòng)控制，提高了水泥生產(chǎn)物料成分分析和過程控制的自動(dòng)化水平，特種水泥合格率由‘75％提高到86％，特種水泥625#品級(jí)率提高了10％．年經(jīng)濟(jì)效益可觀。滿足了水泥生產(chǎn)物料的控制分析和生產(chǎn)配料的需要。據(jù)在國內(nèi)水泥同行調(diào)研，完全用國產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過程物料快速分析和在線自動(dòng)配料．國內(nèi)尚不多見。該系統(tǒng)可不受路數(shù)和磨機(jī)臺(tái)數(shù)限制．適合失重秤、皮帶秤、調(diào)速秤等設(shè)備的控制，可以在建材行業(yè)推廣，也可以應(yīng)用于氧化鋁生產(chǎn)過程分析和配料系統(tǒng)．有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
1張浩楠主編中國現(xiàn)代水泥技術(shù)及裝備．天津科學(xué)技術(shù)出版社
2周軼峰等編．VisualBasic6．O實(shí)用編程技術(shù)．中國水利水電出版社
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