一、率值配料系統(tǒng)的研究發(fā)展史  

     水泥生料成分的穩(wěn)定性直接影響水泥的安定性和強度。統(tǒng)計結(jié)果表明，無論怎樣調(diào)整配方，一個廠的熟料強度和f-CaO含量，根本上與該廠生料成分的合格率成正比：生料成分合格率越高，則熟料強度越高、f-CaO越低；相反，如果生料合格率很低，要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥熟料是不可能的。

     大型水泥廠生料成分用率值來反映，因為他們有能力購買價格昂貴的X射線熒光分析儀快速測定生料所有主要化學(xué)成分；而中小型水泥廠只能通過控制CaO和Fe2O3來控制生料成分。但這并不表明中小型水泥廠不懂得率值配料的重要性，相反，他們一直在研究如何通過控制CaO和Fe2O3來巧妙地控制生料的成分。

     率值配料不是一個新概念。早在1987年河南硅酸鹽學(xué)會的劉篤新工程師在《河南建材》上發(fā)表的《關(guān)于水泥生料配料公式研究》中就提出了率值配料的概念，1991年還出版專著《水泥生料配料的率值公式法》，詳細探討了生料反饋回調(diào)的各種方法，證明在原材料成分波動時單控制生料CaO、Fe2O3不能穩(wěn)定生料三率值，進一步明確了率值配料的概念。他沒有止步于揭示鈣鐵控制的缺陷，而是進一步研究了6種回調(diào)方法，提出了鈣鐵控制下保證率值合格的最佳回調(diào)方法，最大限度地避免了鈣鐵控制的缺陷。水泥廠目前普遍采用的回調(diào)方法實際上就是劉篤新工程師倡導(dǎo)的方法。 此后，率值配料的理論并沒有新的突破。目前率值配料的基本假定是：要實現(xiàn)率值配料必須要測定出生料硅、鐵、鋁、鈣4種化學(xué)成分。

     率值配料設(shè)備的研制都基于這一基本思想。 率值配料設(shè)備的研制可追溯到上世紀70年代，當時遼寧自動化研究所在琉璃河水泥廠干法生產(chǎn)線上開展“生料配料自動控制系統(tǒng)”研究項目，該項目于1978年榮獲全國科學(xué)大會獎；1981～1985年間合肥水泥研究院為日產(chǎn)2000噸熟料干法生產(chǎn)線配備了生料質(zhì)量計算機控制系統(tǒng)；1986～1990年間，合肥水泥研究院研究了QCS生料質(zhì)量自動控制系統(tǒng)，專門為中小型水泥廠服務(wù)，并在江西、廣東分別通過省級鑒定，在全國幾十家中小水泥廠推廣應(yīng)用；期間，天津水泥設(shè)計研究院也開展了該系統(tǒng)的研制工作，應(yīng)用于老廠改造和新廠建設(shè)中。據(jù)報道，1987年1月中國建材研究院水泥所研制成功RCS－861生料成分自動控制系統(tǒng)，在首都水泥廠應(yīng)用，使生料成分合格率提高了47%。近年來也有不少單位研制率值配料系統(tǒng)。其中武漢工業(yè)大學(xué)林宗壽教授1999年12月主持開發(fā)的生料率值控制系統(tǒng)知名度最高，在水泥廠廣為推廣應(yīng)用。不太知名的還有四川大學(xué)某公司、深圳開特自動化有限公司、杭州某廠、新疆建材研究所、福建康利有限公司、遼寧某廠。  前述率值配料系統(tǒng)主要面向立窯水泥廠，為什么沒有面向新型干法水泥廠呢？因為新型干法水泥廠在建廠設(shè)計之初就配備有率值配料控制系統(tǒng)，包括100多萬元的X射線熒光分析儀、原料預(yù)均化堆場，以及生料空氣攪拌均化庫等，率值配料系統(tǒng)運轉(zhuǎn)良好，也就沒有引起大家注意。

 
二、當前率值配料系統(tǒng)的問題 

     自從3年前武漢工業(yè)大學(xué)林宗壽教授在全國三十多個省、市、自治區(qū)巡回演講以來，立窯水泥廠開始對率值配料的重要性有所了解，率值配料系統(tǒng)受到前所未有的重視，林教授提出的率值配料系統(tǒng)也在全國得到廣泛應(yīng)用。另外，前述其他一些單位研發(fā)的率值配料系統(tǒng)也在不少水泥廠得到應(yīng)用。雖然所有率值配料系統(tǒng)都能在一段時間里運行良好，但從實際效果看，還沒有一家單位能保證所有率值配料系統(tǒng)都能運行良好，應(yīng)用失敗的廠家數(shù)量也很大，裝好又拆掉的廠家不在少數(shù)，這表明率值控制系統(tǒng)還不成熟，需要改進的地方還很多。 

    考察一下應(yīng)用率值控制系統(tǒng)的廠家，可發(fā)現(xiàn)率值系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)功能發(fā)揮得較好，能代替人工電話指揮生產(chǎn)，能進行配料方案計算，比過去人工計算方便得多，這些令水泥廠感到新鮮，但在計算機技術(shù)普及的今天，這些功能只不過是計算機技術(shù)在水泥廠的簡單應(yīng)用，并沒有真正創(chuàng)新的東西，其基本理論仍然停留在劉篤新階段。特別是有大量水泥企業(yè)安裝該系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)越調(diào)越亂，不能正常應(yīng)用。對于出現(xiàn)的問題，研制廠家認為責任在于水泥廠管理不善；而水泥廠自認為管理狀況正常，是設(shè)備難以在短時間內(nèi)大幅度升級。

     正是由于眾多廠家安裝率值控制系統(tǒng)后效果不明顯或使用不正常，使得率值配料系統(tǒng)喊得響，真正使用的并不多，這與我們首創(chuàng)的“立窯生料熱量測定技術(shù)”的推廣應(yīng)用情況形成反差，后者在短短的幾年里憑借其完善的設(shè)計、顯著的效果和廣泛的適應(yīng)性而很快得到普及。 率值配料系統(tǒng)的癥結(jié)究竟在哪里？我們認為不應(yīng)責怪使用廠家，中小型水泥廠的設(shè)備及管理現(xiàn)狀難以在短時間內(nèi)發(fā)生根本的改變，這是中國的國情；相反，研究單位必須走出象牙塔，認真研究水泥廠出現(xiàn)的問題并找到解決辦法，讓技術(shù)來適應(yīng)水泥廠的現(xiàn)狀。

1. 準確監(jiān)控磨機工況是保證率值配料系統(tǒng)成功使用的基礎(chǔ) 率值控制系統(tǒng)根據(jù)出磨生料成分來反饋調(diào)節(jié)原料配比，對于零點漂移、修改控制指標這樣的低難度問題當然能順利解決，但碰到磨機工況不穩(wěn)定、原材料波動大等情況，如果系統(tǒng)設(shè)計不完善，胡亂判斷，后果就只能是越調(diào)越亂。因為配料回調(diào)的前提是出磨生料成分是入磨各原料配比的正確反映，在磨機正常工作時，配料回調(diào)工作正常；當磨機發(fā)生飽磨或空磨時，出磨生料不再反映入磨各原料的配比，這時如果仍按原來方法調(diào)節(jié)，必然越調(diào)越亂。目前在成功應(yīng)用率值配料系統(tǒng)廠家，化驗室主任都瞪大眼睛日夜觀察磨機工況，一旦發(fā)現(xiàn)磨機工況不正常就不回調(diào)，搞得比應(yīng)用率值系統(tǒng)前還累。所以，只有實現(xiàn)磨機工況準確監(jiān)控，才能保證率值配料系統(tǒng)成功使用。

2.二氧化硅、三氧化二鋁測定難、速度慢是制約當前率值配料系統(tǒng)效果的主要原因 配料回調(diào)的關(guān)鍵在于速度要快，滯后1小時幾十噸不合格生料就過去了，而且如果原料成分波動大，2小時的回調(diào)周期就失去了意義。 一般認為，二氧化硅對率值影響最大，必須測定，而現(xiàn)有的測定方法有X射線熒光法和化學(xué)法。

    從實際效果看，小型X射線熒光儀對硅這樣的輕元素測定結(jié)果的精密度和穩(wěn)定性隨原料變化而變化，達不到滿意效果；而大型X射線熒光分析儀價格在100萬元左右，令立窯水泥廠望機興嘆。

    另一方面，經(jīng)典化學(xué)分析法操作復(fù)雜、耗時，難以適應(yīng)水泥生產(chǎn)控制的需要；即使中國建材研究院劉玉兵等人于1990年首創(chuàng)的二氧化硅快速測定法，也需要近30分鐘左右才能完成一個樣品的測定，加上取樣、熔樣、計算，還要花費一定的時間，要實現(xiàn)快速回調(diào)是不可能的。實際上水泥廠生產(chǎn)線較多，而控制組人員多，素質(zhì)也參差不齊，工人普遍感到工作量大，結(jié)果穩(wěn)定性差。