生料質(zhì)量控制是干法水泥生產(chǎn)線實(shí)施水泥質(zhì)量控制和保證窯穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的重要環(huán)節(jié)，它包含了三方面的內(nèi)容：原料計(jì)量、成分分析、配比調(diào)整。

　　生料質(zhì)量控制應(yīng)達(dá)到的基本目的：控制熟料的三個(gè)率值穩(wěn)定。 

　　為達(dá)到生料質(zhì)量控制的基本目，水泥企業(yè)在原料計(jì)量、成分分析方面均有設(shè)備投入，采用計(jì)算機(jī)控制生料質(zhì)量就成為了水泥企業(yè)生料質(zhì)量控制的發(fā)展方向。 

　　現(xiàn)狀：成分配料與率值配料并存

　　生料質(zhì)量控制系統(tǒng)有很多：日本IHI質(zhì)量控制系統(tǒng)、丹麥?zhǔn)访芩筈CX系統(tǒng)、伯利休斯POLAB系統(tǒng)、ABB—OS—CA—MLX、SINENS等等；國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)院等單位吸收了國(guó)外生料質(zhì)量控制系統(tǒng)的一些優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情及我國(guó)水泥廠工藝過(guò)程特點(diǎn)也開(kāi)發(fā)了一系列生料質(zhì)量控制系統(tǒng)。 

　　如此多的生料質(zhì)量控制系統(tǒng)，究竟使用情況如何呢？

　　中、小型水泥企業(yè)：生料成分配料控制系統(tǒng)。由于中、小型水泥企業(yè)沒(méi)有能力配置價(jià)格昂貴的X熒光分析儀，只能采用人工化學(xué)分析方法或鈣鐵分析儀測(cè)定出磨生料中CaO、Fe2O3含量。測(cè)定出磨生料CaO、Fe2O3含量成分作為生料質(zhì)量控制指標(biāo)的控制系統(tǒng)，稱為生料成分配料控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以生料CaO、Fe2O3控制為目的，正確的使用能夠得到較高的生料CaO、Fe2O3合格率，但是由于未考慮SiO2、Al2O3的控制，隨著原料的SiO2、Al2O3變化，生料率值易發(fā)生較大的波動(dòng)。該方法是對(duì)于三組分配料企業(yè)，仍有一定的價(jià)值；對(duì)于四組分配料的企業(yè)已無(wú)法滿足生料配料要求。

　　大、中型水泥企業(yè)：生料率值配料控制系統(tǒng)。生料率值配料控制系統(tǒng)配置多元素分析儀，根據(jù)分析結(jié)果可進(jìn)行生料率值的控制，控制周期為0.5～1h?？刂撇呗砸岳塾?jì)控制為主，輔以傾向控制。控制軟件具備磨機(jī)的數(shù)學(xué)模型、累計(jì)產(chǎn)量和配比算法、原料成分推算、偏差計(jì)算、解配料方程組算法等等。實(shí)際上，生料率值合格率并非都能取得理想的效果，究其原因一般主要有原料波動(dòng)大，均化效果低；熒光分析儀分析值發(fā)生偏差（尤其是SiO2、Al2O3值）等等原因。

　　生料率值配料控制系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，但是生料質(zhì)量控制是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，生料率值配料控制系統(tǒng)是否能夠保證我們高忱無(wú)憂呢？

　　弊?。涸砼c結(jié)構(gòu)是根

　　生料質(zhì)量控制系統(tǒng)的原理：首先生料配料控制系統(tǒng)根據(jù)各原料化學(xué)成分、煤灰的化學(xué)成分、煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)以及熟料要求的三率值和熱耗進(jìn)行配料計(jì)算，求出生料的KH、n、P三率值控制目標(biāo)和石灰石、粘土、鐵粉以及校正原料初始喂料配比，而后生料質(zhì)量控制系統(tǒng)將各原料的初始配比傳送給DCS控制系統(tǒng)控制電子喂料皮帶秤進(jìn)行喂料。由于原料成分的波動(dòng)，系統(tǒng)每過(guò)一段時(shí)間從生料取樣器中取出具有代表性的出磨生料樣品和均化庫(kù)出口生料樣品，通過(guò)X熒光分析儀分析出它的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等成份并自動(dòng)傳送給配料計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)算出一個(gè)周期內(nèi)的實(shí)測(cè)KH、n、P以及它們與目標(biāo)值之間的偏差，生料質(zhì)量控制系統(tǒng)按一定的優(yōu)化算法求出新的物料配比。在幾個(gè)周期內(nèi)將均化庫(kù)出口生料三率值控制在要求的范圍內(nèi)，確保入窯生料KH、n、P三率值的合格率達(dá)到規(guī)定要求。

　　上述控制方案源于德國(guó)Polysius公司推出的POLAB系統(tǒng)，多年來(lái)被作為經(jīng)典模式一直沿襲至今。

　　這種通用型控制系統(tǒng)作為一種成熟的技術(shù)，對(duì)出磨生料三率值的控制發(fā)揮了巨大的作用。但業(yè)內(nèi)人士表示，實(shí)際使用中還有一些不盡如人意之處。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)造成的“長(zhǎng)滯后性”。一般情況下，控制調(diào)整的周期至少30分鐘。這樣就造成每次新的調(diào)整指令都是根據(jù)至少30分鐘前出磨生料配料的成分波動(dòng)情況而下達(dá)的。當(dāng)執(zhí)行該指令時(shí)，出磨生料已為成品入均化庫(kù)，入磨原料成分也已發(fā)生了變化。這種現(xiàn)象被稱為 “長(zhǎng)滯后性”，它是系統(tǒng)的致命弱點(diǎn)。

　　生料庫(kù)內(nèi)形成不均勻料層。由于上述原因，生料均化庫(kù)內(nèi)會(huì)形成一個(gè)控制周期（0.5~1h）為界的不均勻料層，僅靠改變卸料方式或在小混合室中吹拌是很難將其均化均勻的。

　　使用環(huán)境要求高，土建投資大。X熒光分析儀及制樣設(shè)備要求有高標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)房和維護(hù)條件，需要有相應(yīng)的土建及設(shè)備投資，有較多的專業(yè)技術(shù)人員和操作工人。若采用人工取樣制樣，則可能產(chǎn)生樣品代表性的隨機(jī)誤差。

　　據(jù)了解，許多新型干法企業(yè)表示，水泥生料的均化效果不好。這些不盡如人意的地方就是造成均化效果較差的重要原因。
改進(jìn)：經(jīng)典與前衛(wèi)對(duì)決 生料制備過(guò)程中均化效果較差，直接影響整條生產(chǎn)線生產(chǎn)的“均衡穩(wěn)定”，造成產(chǎn)、質(zhì)量得不到有效的保證。

　　經(jīng)過(guò)業(yè)內(nèi)專家、教授的研究和探討，提出了一些解決辦法。這些方案可分為兩類，一類是對(duì)經(jīng)典的通用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行小幅度的調(diào)整；一類是完全放棄經(jīng)典的通用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

　　前者的代表是后置式生料質(zhì)量控制系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)與通用型基本相似，只是用在線式四元素(Ca，F(xiàn)e，Si，AI)分析儀取代X熒光分析儀，并取消了制樣設(shè)備。該系統(tǒng)雖然還存在生料制備過(guò)程的滯后。但配料調(diào)整周期由通用型的30min/次縮短至3～5min/次，從而大幅度減少了生料均化庫(kù)內(nèi)不同成分料層的量與厚度（僅為普通型的l/6～1/10），且能較快地發(fā)現(xiàn)入磨原料成分波動(dòng)，及時(shí)調(diào)整糾正。由于四元素分析儀是在線式安裝，所以不需要專用機(jī)房，且不需要人工取、制樣，節(jié)省了土建和人工費(fèi)用。

　　該系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題是四元素分析儀的穩(wěn)定性和可靠性必須得到保證，分析精度應(yīng)滿足控制要求，要有良好的后備服務(wù)支持。

　　后者的代表是前置式生料質(zhì)量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與普通型完全不同：其將原置于出磨端測(cè)量粉狀生料成分的分析儀，改為放置在入磨前，直接測(cè)量入窯皮帶上各種塊粒狀原料成分。該系統(tǒng)徹底解決了通用性系統(tǒng)的“長(zhǎng)滯后”問(wèn)題以及由其引起的問(wèn)題。

　　該系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題是由于測(cè)量的是塊粒狀混合原料，所以這種分析儀器使用穿透力很強(qiáng)的γ射線作為放射性測(cè)量源，因此必須全密封、防幅射。

　　選型時(shí)應(yīng)注意γ射線源的半衰期，它決定了更換放射源周期的長(zhǎng)短。

　　雖然該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)很明顯，但是目前，仍然存在著不少的問(wèn)題，如：更換放射源的行政手續(xù)及具體操作都將有一定的難度；放射源的更換需專業(yè)人士操作，需另增加費(fèi)用……

　　考核：指標(biāo)與時(shí)間同行

　　盡管生料質(zhì)量控制系統(tǒng)有著一些使用上的弊端，但是其在現(xiàn)代新型干法水泥生產(chǎn)中作用是人工操作無(wú)法比擬的。

　　生料質(zhì)量控制系統(tǒng)的優(yōu)劣，通過(guò)硬件的比較是很難分辨出來(lái)的。而關(guān)于生料質(zhì)量控制系統(tǒng)控制策略、具體算法等等軟件方面的內(nèi)容，不同的系統(tǒng)有其自己的具體內(nèi)容，各有所長(zhǎng)，各具特色。

　　基于以上的原因，水泥企業(yè)在選用生料控制系統(tǒng)時(shí)，就必須對(duì)生料質(zhì)量控制系統(tǒng)進(jìn)行全方位、多角度的考核。

　　首先，必須明確生料質(zhì)量控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。所謂性能指標(biāo)就是買方對(duì)賣方提供系統(tǒng)的技術(shù)要求或保證要求，這是買賣雙方在合同談判階段無(wú)法回避的重要內(nèi)容。

　　水泥質(zhì)量控制系統(tǒng)專家張宏圖先生指出，系統(tǒng)性能指標(biāo)的提法比較混亂，有兩種生料質(zhì)量控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的提法值得商榷：一種是用出磨生料合格率的高低來(lái)評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能優(yōu)劣；另一種提法是用入窯生料成分的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差作為系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

　　后者在理論上站得住腳，但實(shí)際用起來(lái)存在困難，主要是它把均化庫(kù)的均化效果作為系統(tǒng)性能指標(biāo)的因素之一，而控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者難以把握這個(gè)因素，也就無(wú)法預(yù)先以明確定量的方式向用戶做出承諾。

　　其次，系統(tǒng)仿真。校核系統(tǒng)性能的一個(gè)直觀方法是對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行仿真。生料質(zhì)量控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，對(duì)于較大型的生料制備過(guò)程，不可能允許在生產(chǎn)中隨意調(diào)整、試驗(yàn)生料質(zhì)量控制系統(tǒng)，以防造成質(zhì)量事故?？梢?jiàn)，這類系統(tǒng)的仿真研究十分必要。

　　在應(yīng)用考核時(shí)，必須考核系統(tǒng)本身的調(diào)節(jié)控制功能，還要考核與系統(tǒng)配套的過(guò)程設(shè)備性能如何，如：配料秤的精度和穩(wěn)定性，生料均化庫(kù)的均化效果等。

　　在系統(tǒng)投入正常使用后，要對(duì)出磨和入窯生料成分定時(shí)記錄，并做必要的統(tǒng)計(jì)分析。為此，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)提供出磨生料質(zhì)量日?qǐng)?bào)表和入窯生料質(zhì)量月報(bào)表。日?qǐng)?bào)表用于記錄一天24個(gè)出磨生料樣品的化學(xué)成分及率值，并由計(jì)算機(jī)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行最大值、最小值、平均值、目標(biāo)值的統(tǒng)計(jì)計(jì)算。通過(guò)平均值與目標(biāo)值的接近程度，可評(píng)價(jià)系統(tǒng)本身的性能優(yōu)劣。

　　應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出，對(duì)生料質(zhì)量控制系統(tǒng)的應(yīng)用考核，時(shí)間不能太短。短時(shí)間的數(shù)據(jù)不能說(shuō)明任何問(wèn)題，只有通過(guò)幾個(gè)月的數(shù)據(jù)積累和統(tǒng)計(jì)分析。才能對(duì)系統(tǒng)性能及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益作出令人信服的客觀評(píng)價(jià)。

　　細(xì)節(jié)：機(jī)器與人工協(xié)作

　　雖然國(guó)內(nèi)外生料質(zhì)量控制系統(tǒng)越來(lái)越先進(jìn)，但是無(wú)論怎么先進(jìn)的系統(tǒng)也必須是由人來(lái)控制。因此要進(jìn)一步提高生料的質(zhì)量，工作人員的責(zé)任心也是非常重要的。

　　如：化學(xué)成分分析時(shí)，必須保證樣品的及時(shí)性、代表性和分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、樣品的及時(shí)性。有部分企業(yè)由人工每小時(shí)取生料樣品一次，配料系統(tǒng)將根據(jù)樣品的化學(xué)分折結(jié)果，重新調(diào)整配比，以控制下一小時(shí)的生料質(zhì)量。

　　取樣過(guò)早，會(huì)影響樣品的代表性；取樣晚了，會(huì)造成系統(tǒng)“樣品丟失”，使系統(tǒng)失去了一次調(diào)整配料方案的機(jī)會(huì)，仍按上一小時(shí)的配料方案配料。如果連續(xù)二次“樣品丟失”，系統(tǒng)則自動(dòng)關(guān)閉“自動(dòng)”。所以取料人員必須根據(jù)系統(tǒng)終端給出的提示，嚴(yán)格遵守取料時(shí)間。

　　樣品的代表性。每次取樣后，取樣器內(nèi)剩余樣品必須倒凈。同樣，樣品放入振動(dòng)磨中研磨后必須將磨內(nèi)擦洗干凈，以免取樣器中剩余樣品或磨內(nèi)殘余樣品粉末混入下一個(gè)樣品中，從而使樣品失去代表性。

　　分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為了確保分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，對(duì)X熒光分析儀要經(jīng)常進(jìn)行數(shù)據(jù)校正和重新標(biāo)定，以處理各種儀器的物理效應(yīng)，對(duì)各通道重新定義儀器的靈敏度，對(duì)儀器漂移做出補(bǔ)償。

　　一般情況下，整個(gè)過(guò)程通過(guò)分析軟件采用人機(jī)對(duì)話形式完成。如果工作人員沒(méi)有責(zé)任心，隨意而為，必定造成非常嚴(yán)重的后果。

　　如：在配料執(zhí)行部分，必須保證秤（以申克秤為例）的稱重精度和物料的連續(xù)性。

　　保證壓力傳感器潔凈。申克秤秤體下面的壓力傳感器，經(jīng)常被運(yùn)行中所載物料所淹埋，影響重量的測(cè)量，形成假重量、假配料量。所以崗位人員必須經(jīng)常清掃，保持壓力傳感器清潔。

　　定期標(biāo)定申克秤。由于申克秤長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，時(shí)常發(fā)生秤體傳動(dòng)皮帶偏移，秤兩側(cè)壓力不勻而影響秤的稱重精度，所以必須對(duì)申克秤定期標(biāo)定

　　保持物料的連續(xù)與穩(wěn)定。由于物料的物理特性(如形狀、含水量等)的影響，經(jīng)常出現(xiàn)因下料口堵塞而形成斷料和秤體上料面不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了該物料的配料量。因此崗位人員必須嚴(yán)格執(zhí)行巡檢制度，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

　　細(xì)節(jié)決定成敗，往往很小的一個(gè)失誤就會(huì)造成生料合格率下降，從而導(dǎo)致水泥產(chǎn)、質(zhì)量的下滑。這些問(wèn)題，我們應(yīng)該引起足夠的重視。

　　發(fā)展：管理與控制一體

　　前置式生料質(zhì)量控制系統(tǒng)，解決了生料均化庫(kù)內(nèi)不同成分料層的不均勻。同時(shí)，該系統(tǒng)降低了對(duì)礦山石灰石原料成分波動(dòng)范圍的控制要求，提供了礦產(chǎn)資源的利用率，有很高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

　　有業(yè)內(nèi)人士提出，如果各組分原料的成分含量事先能夠在線檢測(cè)，并能根據(jù)品位不同分堆存放，并把各堆堋相關(guān)數(shù)據(jù)隨機(jī)存入配料控制計(jì)算機(jī)內(nèi)，從而在入磨原料的成分波動(dòng)控制上將會(huì)大大改善，可根據(jù)配料要求調(diào)入不同成分品位的原料，這樣從原理上把預(yù)均化堆場(chǎng)的各種原料及不同成分的原料“大混合”的控制思想改變?yōu)椴煌贩N不同成分的原料互相分開(kāi)的“大分離”、“大分堆”的控制思想。不僅效果好，而且可以進(jìn)一步探討省去預(yù)均化堆場(chǎng)的可能性，進(jìn)一步徹底革新傳統(tǒng)新型干法水泥廠的原料配比控制的根本思路。

　　無(wú)論未來(lái)水泥廠生料控制系統(tǒng)如何發(fā)展，業(yè)內(nèi)專家指出，它最終的形式應(yīng)該是管理與控制一體化。

　　生料質(zhì)量控制系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)質(zhì)量控制，而且還可以收集、儲(chǔ)存海量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)；對(duì)這些寶貴的數(shù)據(jù)按照生產(chǎn)管理要求進(jìn)行精簡(jiǎn)處理，通過(guò)信息化的網(wǎng)絡(luò)，可以給生產(chǎn)管理者提供快速準(zhǔn)確的各類管理報(bào)表，使得企業(yè)的生產(chǎn)管理達(dá)到現(xiàn)代化的信息化管理水平，使得水泥廠真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制自動(dòng)化、生產(chǎn)管理信息化。