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1、 1 一、选题的目的、意义和研究现状（一）选题的目的 近年来，随着改革开放和国民经济的不断发展，国家基础建设规模不断壮大，水泥作为建筑工业的“粮食”，其用量不断扩大。随着工程质量的不断提高，对水泥质量的要求也越来越高。在既要求质量，又要求经济效应的今天，原有的水泥生产线就要求进行技术改造，技术改造不但是原有机电设备的更新换代，也是现代先进高科技在其中的技术应用。在水泥生产中，每一个环节都会影响水泥的质量和产量。从水泥生产工艺过程可以看出，水泥质量主要取决于熟料的质量，而熟料质量的好坏，制得合格和稳定的生料是前提。为了提高水泥生料配制质量，采用水泥生料配料计算机控制系统，用计算机进行数据计算和监
2、控，对配料过程进行实时控制。采用电磁调速，实现了无级调速，装置简单。生料配料中核子秤、生料化学成分比值法的应用，使得配料过程计量准确、精度较高。要获得化学成分满足要求且稳定的生料，除了对原材料进行物理化学分析、进行各种原材料严格理论配比计算等工艺过程之外，配比这一工艺过程的实现，即配料系统中典型机电设备的应用，显得至关重要。（二）目前现状 目前国内的中小型企业水泥生产厂家大多采用人工计算生料配比和手动控制生料配料过程。鉴于水泥生产原料的多样性及组成的差异性，采用人工方法难以快速准确地控制配料过程，水泥的特性和质量难以得到保证。由于计算机技术的普及和应用推广，工业计算机控制配料系统现已广泛应用于
3、许多水泥生产业，并逐步成为水泥厂生料配制工艺和水泥支撑工艺自动启动控制的关键设备之一。工业计算机控制配料系统的性能直接影响到了配料的准确程度、产质和能耗等经济技术指标。同时，对水泥熟料的烧成质量及能耗也有直接或间接的影响。采用工业计算机控制的水泥生料自动配料系统集计算机控制于一体，具有很好的快速性和实时性。系统中的计算机主要完成配料参数的输入、计算、显示、控制信号输出等功能。能及时地修改和控制配料参数，从而保证了水泥特性和质量的高精度、高标准要求。采用工业计算机计算配比代替人工配比，计算速度快、准确性高、实时性好，大大减少了操作人员的计算工作量，提高了工作效率。实践证明，对生料配料采用计算机控
4、制系统后，可降低煤耗量%5以上，生料配比的合格率可提高%10以上。2 二、研究方案及预期结果（一）研究方案 根据水泥品种、原料的物理、化学性能与具体的生产条件，确定所用原料的配合比。合适的配料方案既是工艺设计的依据，又是生产的保证。水泥厂制造硅酸盐水泥的主要原料是石灰质原料（主要提供氧化钙）和黏土质原料（主要提供氧化硅和氧化铝）。由于我国黏质原料含氧化铁不足，使用天然原料的水泥厂，需用铁质校正原料，即采用石灰质原料、黏土质原料和铁质校正原料进行配料。水泥厂配料的工作原理：水泥厂生料配料首先由化验室分析工从各原料堆场（石灰石、黏土、铁粉）取样，经过原料分析确定各物料的化学成分，化验室技术员根据化
5、学成分，按工艺生产要求的生料中氧化钙和氧化铁的含量，通过配料公式计算得出各物料所占总体的百分比，技术员下发配料通知单给微机配料室。计算机机配料工就按照化验室技术员下发的氧化钙、氧化铁指标对生料进行配料。水泥厂现在一般采用核子秤配料，配好的混合料通过磨机混磨后，由钙铁分析仪分析生料的化学成分并把化验结果输送给计算机控制系统，计算机控制系统对分析结果进行处理并与目标值对比，输出新的配料比给配料控制器，由配料控制器调整各种物料在总量中所占的百分比，保证出磨的生料的化学成分是合格的。在配料过程中，影响生料质量不稳的原因有：1）生料配料时原料未经烘干，水分波动较大，对于粘滞性物料，下料不畅，料层不稳；计
6、量秤的准确性、稳定性缺乏及时有效的监控方法。2）配料控制调节不当。生料成分的控制采用氧化钙、氧化铁的例行检验，对于知道四组分配料是不合理的，操作人员在调节成分时配比设置不当，促使了生料成分的波动。基于以上因素，在配料过程中应加强配料现场管理，对配料过程要求保证物料的连续性和料层的稳定。此外，还要健全配比抽查制度，除每班对生料配比两次瞬时流量抽查外，增加班累计物料配比的计算，将瞬时配比、平均配比与化验结果结合起来。分析配比及生料成分的相关性，以此判断出磨生料质量及计量设备的可靠性。（二）预期达到的结果 在严格的现场配料管理条件下，硬件和软件抗干扰能力较强，完成的配料实际比值尽可能接近理想的比值。
7、3 三、研究进度 第 4 到 5 周 查阅资料，初步确定总体设计方案，完成开题报告。第 6 周 熟悉掌握核子秤和钙铁分析仪的工作原理及各种技术指标。第 7 到 9 周 学习滑差电机和工控机的相关知识及复习运用C 语言编程。第 10 到 13 周 具体方案的确定及熟悉运用protel 绘图软件和组态王软件。第 14 到 16 周 进行硬件设计和软件编程。第 17 周 论文整理，修改，并且输出。4 四、主要参考文献 1 刘竟成.交流调速系统M.第 1 版.上海:上海交通大学出版社,1993：75-100.2 王兆安,黄俊.电力电子技术M.第 4 版.北京:机械工业出版社,2000：60-111.3
8、 沈威.水泥工艺学M.第 2 版.武汉：武汉工业大学出版社,1994：123-161.4 Harashima F.Power electronics sand motion controla future Trend of IEEEJ.1994,82(8):1107-1111.5 袁南儿等.计算机新型控制策略及其应用M.北京:北京清华大学出版社,1998：62-99.6 姜培刚，张泰，刘晓斌.带式输送机物料流量智能控制系统M.矿山机械，2000.7 林少鹿.滑差电机的原理与应用M.电气自动化杂志社,1982：144-193.8 Rehbin D.Expert systems in process controlJ.ISA Trans，1992,30(2):49-55.9 熊志奇.微机自动配料控制系统M.电子应用技术,1997：77-105.10 杨兴瑶.电动机调速的原理与系统M.水利出版社,1979：66-101.11 侯志林.过程控制与自动化仪表M.北京:机械工业出版社,1999.12 李定仁.电机的微机控制M.第 2 版.北京:机械工业出版社,1999：75-133.13 王君伟.水泥生产问答M.北京：化学工业出版社，2010.14 凌澄.PC 总线工业控制系统精粹M.清华大学出版社，1999:101-136 5 五、指导教师意见 指导教师签字：6
水泥生料配料计算机控制系统的设计开题报告
