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燒結(jié)生產(chǎn)過程中原料的配料質(zhì)量和燒結(jié)料層的透氣性決定著燒結(jié)過程的順利進行，影響著燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。而料層透氣性又與原料性質(zhì)、混合料水分、混合制粒時間等多種因素有關(guān)。在原料性質(zhì)和混合制粒時間無法改變的情況下，混合料水分的精確控制就顯得尤為重要，它是提高燒結(jié)料層透氣性的最重要的調(diào)節(jié)控制手段之一。
燒結(jié)混合料中含有一定的水分是保證燒結(jié)過程順利進行，提高燒結(jié)礦質(zhì)量必不可少的條件之一。不同燒結(jié)混合料的適宜的水分含量也不同。一般來說，燒結(jié)混合料最適宜的水分范圍較窄，超過±0.5%時，對混合料的成球性即產(chǎn)生顯著的影響。
1 影響混合料水分控制精度的主要因素
影響燒結(jié)混合料水分控制精度的因素很多，主要有如下幾點：1） 原料的原始水分波動：受原料的堆存條件的限制，露天堆放的燒結(jié)原料的含水量的多少與天氣狀況有直接的關(guān)系，晴天時影響相對較小，雨天影響最大。此外，料堆的高低、堆存時間以及水分的蒸發(fā)等因素也會造成原料水分波動。原料的原始水分波動及其不可控性是影響混合料水分控制精度的重要因素之一。2） 原料的取樣及水分化驗準(zhǔn)確性影響：原料的水分率一般采取取樣送化驗室分析的方式檢測，因而取樣樣品的代表性是水分精確檢測的前提條件。眾所周知，取樣分析是間斷工作，不可能連續(xù)檢測，化驗出的原料水分率也只具有一定范圍的代表性。3） 原料配料精度的影響：原料的配料是按原料的干料量進行配比計算的，但配料的控制是按原料的濕料量進行，因而原料的原始水分檢測精度對燒結(jié)配料精度影響很大。配料精度還受配料秤設(shè)備的計量精度和動態(tài)給料控制精度、以及整個配料控制系統(tǒng)的連鎖控制精度的影響。其中，配料秤設(shè)備的計量精度是影響混合料水分控制精度的重要因素。4） 生石灰消化及粉塵加濕的影響：生石灰在加水消化過程中會消耗一部分水分，消耗水分的多少與生石灰中氧化鈣含量的多少相關(guān)。消化過程中伴隨著反應(yīng)熱量的生成，也會蒸發(fā)掉一部分水分。此外，生石灰消化及粉塵加濕加水檢測、控制系統(tǒng)精度對后續(xù)混合料水分控制精度也有一定的影響。5） 混合工藝的大滯后影響：一般燒結(jié)廠混合制粒工藝大約有7 分鐘左右時間，其中一混約2~3 分鐘，二混約4~5 分鐘。如此長時間的大滯后對自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制是非常不利的。6） 其他因素的影響：主要是工藝流程的不合理設(shè)置造成混合前原料水分的波動。如部分除塵灰不參與統(tǒng)一配料，直接卸在混合機前的給料膠帶機上。少量的污水回收利用時，在沒有檢測和控制的情況下，直接加入混合機內(nèi)等。所有這些都會影響混合料水分控制精度。
2 傳統(tǒng)水分自動控制思路及缺點
傳統(tǒng)混合機加水自動控制過程如下：根據(jù)配料原料跟蹤得到原料原始重量、原料原始含水量，并根據(jù)混合加水目標(biāo)水分率計算出所需的添加水量，以此對混合料的加水量進行前饋控制；然后，根據(jù)混合機后水分儀所測混合料水分率對加水量設(shè)定值進行反饋修正，從而構(gòu)成混合加水流量的前饋加反饋控制系統(tǒng)。根據(jù)混合加水過程控制大滯后的特點，采用按時間先后跟蹤的方式進行加水流量計算，控制方式采用加水流量前饋控制為主，混合料水分率反饋修正為輔的控制結(jié)構(gòu)，較好地解決了混合加水大滯后控制的精度和實時性難題。傳統(tǒng)的控制思路中，反饋控制是對加水流量設(shè)定值進行直接修正。加水流量是系統(tǒng)內(nèi)環(huán)控制目標(biāo)，而系統(tǒng)最終控制目標(biāo)是混合料目標(biāo)水分率。現(xiàn)場調(diào)試時，反饋修正控制的參數(shù)范圍較難確定，影響自動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)的整定，導(dǎo)致調(diào)試周期延長。
3 漣鋼360m2燒結(jié)水分控制系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化
燒結(jié)混合料水分是影響燒結(jié)料層透氣性的重要多因素之一。為提高水分控制精度，就必須從檢測手段，控制方案的選擇，以及調(diào)節(jié)措施等方面來優(yōu)化設(shè)計。
3.1 漣鋼加水控制系統(tǒng)的構(gòu)成及特點
針對影響燒結(jié)混合料水分控制精度的主要因素，以及漣鋼360m2燒結(jié)配混工藝流程特點及控制要求，主要檢測、控制設(shè)備選型如下：原料配料儀表選用申克配料秤，配料二次表與PLC控制系統(tǒng)的信號交接采用ProfiBus- DP現(xiàn)場總線的方式；配料控制采用變頻調(diào)節(jié)給料機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)方式。加水控制系統(tǒng)按一、二次混合機分開設(shè)置，選用設(shè)備包括：加水流量檢測采用川儀高精度、智能型電磁流量計；混合料水分檢測采用進口NDC多波段紅外水分計；加水流量調(diào)節(jié)采用變頻調(diào)速給水泵進行連續(xù)無極調(diào)節(jié)。所有檢測、控制、調(diào)節(jié)信號均接入到PLC計算機控制系統(tǒng)中。申克配料秤動態(tài)測量精度高，在控制比為1∶5 時，其當(dāng)量跟蹤精度達到實際設(shè)定配料量的±0.25%。電磁流量計有許多優(yōu)點：測量精度高，測量范圍大，靈敏度高，穩(wěn)定性好。紅外水分計特點：非接觸式連續(xù)測量，測量精度和靈敏度高，性能可靠。采用變頻調(diào)速的調(diào)節(jié)方式時，給料量或給水量可以連續(xù)無極調(diào)節(jié)，動作速度快、調(diào)節(jié)無死區(qū)、調(diào)節(jié)精度高。
3.2 水分控制系統(tǒng)的優(yōu)化
從配料室第一個礦槽下料點開始，到二次混合機出口為止，在工藝流程上選取合適位置點對配料礦槽排出的原料量及原料的含水率進行跟蹤，根據(jù)跟蹤的原料重量和原料原始含水率，以及設(shè)定的混合料的目標(biāo)水分率進行加水量設(shè)定值的計算，并以此進行加水前饋控制。反饋控制時，采取對原料原始水分率跟蹤值進行修正，以此來修正計算的加水量設(shè)定值。相較傳統(tǒng)的對加水量設(shè)定值進行直接反饋修正的方式，該方式調(diào)試時修正參數(shù)更直觀，修正范圍更容易確定。加水控制方式（前饋控制或前饋控制+ 反饋修正）：根據(jù)原料重量和原始水分率的跟蹤值及目標(biāo)水分率，進行控制運算及修正處理，分別求出一、二次混合機的加水量的設(shè)定值。電磁流量計測得的加水量測量值與設(shè)定值比較，進行PID計算，給變頻器發(fā)出控制輸出信號控制給水量?；旌霞铀刂七€可將混合后測量的混合料水分率信號對加水前跟蹤的原料水分率進行反饋修正。
4 運行效果
經(jīng)過一段時間的在線調(diào)試，系統(tǒng)的各種控制功能和運行效果基本上達到了設(shè)計要求。在生產(chǎn)穩(wěn)定時，二次混合機出口混合料水分率控制誤差在±0.2% （絕對值） 以內(nèi)。完全滿足工藝要求的±0.5%水分波動范圍。該系統(tǒng)自2009 年底投運至今一直運行穩(wěn)定，減輕了操作人員的勞動強度，提高了燒結(jié)礦的產(chǎn)量，取得了良好的效果。

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