MCS-300 自动加水系统

MCS-300系列自动加水益处

• 适宜稳定的水分利于混匀制粒、改善料层的透气性、减少气体阻力、改善烧结料的换热条件
• 可直接改善烧结工艺的生产质量等一系列技术经济指标，如垂直烧结速度、结块率、燃料消耗、表层质量、转鼓强度、FeO含量等。
• 能降低返矿量、燃料，减少水源的浪费，节约能源、增加收益。
• 促进生产过程的良性循环，对于烧结矿产、质量的提高和消耗下降起了很重要的作用，使企业投资回报得以提升。
• 减少岗位工人劳动强度，避免因人为因素引起的原料浪费和工艺设备损坏。
• 自动化水平提高，可直接反应出生产工艺的不足之处，能更有效提高管理与规范生产。

MCS-300系列自动加水系统概述：

烧结生产是一个复杂的物理化学过程，在烧结生产中，混合料水分是其中一个重要的参数。适宜稳定的水分利于混匀制粒、改善料层的透气性、减少气体阻力、改善烧结料的换热条件，更可直接影响烧结工艺的生产质量等一系列技术经济指标，如垂直烧结速度、结块率、燃料消耗、表层质量、转鼓强度、FeO含量等。

MCS-300系列水分测控系统是北京西克赛斯科技有限公司以水分仪为测量核心，采用开放式的网络结构和市场化的监控软件，融入公司技术人员的新设计理念，为钢铁行业烧结系统设计的一个全开放式、高可靠性、高性价比的工业级水分控制系统，使困扰冶金烧结企业多年的水分测量与控制问题得以解决。MCS300系列水分测控系统已于首钢京唐钢铁、本钢、凌源钢铁、天铁、安阳钢铁、唐钢、邯钢、太钢、新余钢铁、德胜钢铁、南京钢铁、天津荣程钢铁等数十家钢铁厂成功投入使用。实践证明，由于混合料水分的自动控制稳定，促进了生产过程的良性循环，对于烧结矿产、质量的提高和消耗下降起了很重要的作用，使企业投资回报得以提升。

系统组成

MCS-300系列水分测控系统由测量单元、控制单元、执行单元三大核心部分组成。通过准确可靠的测量数据与现场所有干扰因素量化相结合，提供给功能强大的DCS集散控制器与可视触控一体机，采用多重量控制模式进行分析、运算、处理后下发给执行单元，实现稳定、准确、快速调节自动加水。

测量单元：

MCS-300系列水分测控系统中测量单元包括水分测量、料量测量、流量测量和压力测量四部分。该系统中主要测量为水分测量，采用德国红外或微波水分测量设备。

微波水分仪测量原理：

微波水分仪采用2.40GHz低频微波（可穿透高密度及宽皮带），该波透射被测介质时产生的衰减、相位改变主要由介质的介电常数、介质损耗角正切值决定。水是一种极性分子，水的介电常数和介质损耗角正切值都高于一般介质。通常情况，含水介质的介电常数和损耗角正切值的大小主要由它的水分含量决定。微波从位于输送带下方的微波发射探头发射能量，透过皮带及物料后被皮带上端微波接收探头接收剩余的微波能量。根据微波功率的衰减和相位移的改变，以及超声波质量补偿探头计算瞬时总质量，利用损失的总能量和总质量的百分比含量，计算出物料的含水率。

由于微波*穿透被测物料，所以所有的物理性水份都能被测定。这不仅适用于表面的水份，而且也适于内部的水份！该技术提高了测量准确性和精度，物料的颜色和表面结构，水蒸气和粉尘都不会影响测量结果。

设备参数：

• 检测范围：全水分
• 测量范围：0-
• 测量精度：±0.1%（%值）
• 静态重复性精度：±0.01%（%值）
• 测量原理：非接触穿透式
• 发射探头：CM8628E
• 接收探头：CM8628R
• 高度（质量）补偿探头：CM Sonic73超声波探头
• 工作距离范围：300-600mm
• 操作PC:锂电池缓冲，完整看门狗功能
• 智能判断：皮带空载或停止运行，仪器自动停止测量
• 校准：自动标定
• 报警功能：标准高\低报警继电器
• 数据通讯模式：RS232、RS485、Profi-Bus、Modbus、TCP\IP
• 模拟信号输出：两组0-20mA或4-20mA
• 响应时间： ＜1.5μs
• 脉冲上升时间：250ns
• 计算速率：8*2¹⁶脉冲/秒
• 电源：110-230VAC
• 重量：约18Kg
• 防护等级：IP65
• 环境温度：-10到60℃
• 带安全防爆

微波水分仪特点：

• 不受被测物料重量、密度、厚度影响
• 全物料水分分析，不受物料颜色、种类、光照、粉尘、蒸汽等影响
• 高精度
• 安装简单方便
• 自带PC系统，便于调试、操作
• 维护量小，无活动部件且非接触式
• 人性化设计，设备、系统、软件一体化
• 功能丰富，可选多个变量测量，例如：温度、质量流量等
• 支持远程访问

红外水分仪测量原理

1.水分子中的氢-氧键会吸收特定波长的近红外线（特定测量波段1.94?m），在特定波长下，所反射回去的近红外线能量和物料中水分子吸收的近红外线能量成反比，根据能量的损失量计算出被测物料的含水率。

2.当水分子被特定的能量带激发时变成振动态，水分子中束缚的两个氢原子与一个氧原子的氢氧键会伸展、收缩、或以其它形态扭曲。能使水分子振动的能量遍及整个电磁光谱的特定波段。在整个光谱的不同部位，有的吸收波段十分强烈，有的吸收波段十分微弱。在光谱的近红外部位，该波段对于水分子特别强烈，同时仪器在发射、过滤和接收能量方面更容易实现。

3.近红外线测量技术是一种非破坏性，非接触式的实时测量技术。

设备参数

• 测量范围：0-95%
• 测量精度：±0.1%-±0.01%。（值）
• 分辨率：0.001%。
• 光斑：直径60mm
• 测量速度：0.0125秒
• 标定调校：快速标定、预标定，无需日常再标定
• 滤波时间：线性或指数（0.1-180秒）
• 模拟输出：两组4-20mA输出
• 通讯模式：RS232、 RS485、Modbus、TCP/IP
• 标定档案：可以存储31个标定档案
• 工作温度：-10--80℃
• 工作距离：150-400mm
• 尺寸大小：130X149X277mm
• 重量：5KG
• 工作电源：24VDC/35VA
• 设备保护：不锈钢外壳（IP65防护等级）
• 清洁吹扫接口：吹扫口直径6mm，压缩空气0.25MPa

设备特点

• 集成的电子器件，SMT技术电路板，输出接口可靠，有效地降低了可能的故障点，质量稳定可靠
• 动态的实时诊断系统
• 无需定期保养
• 可加内置式冷却系统
• 可加内置式产品温度测量系统
• 高度的敏感性：无
• 对物料颜色/配方的敏感性：小，适用性佳。
• 滤光片比传统品牌设计的小，受带宽的影响小。
• 采用了不锈钢的外壳，起到了防腐蚀和水蒸汽粉尘作用。
• 电源以及数字信号输出和主机分离，避免了传统输出信号受到探头内部温度的影响，信号不稳定。
• 输出信号方式更多，有两组RS485输出和两组4-20mA模拟信号输出

控制单元

MCS-300系列水分测控系统控制单元采用DCS集散系统与可视触控一体设备，达到上下位通讯稳定、数据传输高效、可靠，编程与组态更简单易懂，维护量少且方便快速。

执行单元

MCS-300系列自动加水系统执行单元以及其他测量设备全部采用国好设备，德国PS智能调节阀、快速切断阀，E H或EJA流量计、压力变送器，用户也可以根据自己工艺情况自行选择。

MCS-300系列自动加水系统原理

控制原理方框图

水分控制系统实际是整个配料、混料过程系统共同控制的结果，仅仅依靠水分仪的测量，对某个局部环节的水分进行检测和控制是不够的。因此，MCS300系列水分测控系统在水分控制计算中除了水分的测量值和加水的水流量外，还引入了物料的瞬时流量、矿种配比、生石灰配比、石灰石配比、返矿配比、除尘灰配比等工艺各环节的干扰因素以及烧结混合大滞后延时参数，并加入皮带及混合机的启停信号作为判断生产与否的依据，分别根据上述参数的变化对加水量进行实时控制，有效的避免了水分添加量的剧烈波动，将烧结混合料的水分值精确的控制在合理范围之内。

MCS-300系列自动加水系统依据各物料配比和烧结料皮带秤称重信号、加水流量信号，烧结混合料水分测量信号、混合机启停信号以及皮带启停智能判断、调节加水量。

烧结线启动运行后首先由现场操作员手动控制至系动稳定，并且设置当前物料给定SP，系统根据相应参数自动计算烧结混合料的来料含水量，并存储记录到PAC中，用此来料含水量计算出相应烧结混合料的加水量，计算公式如下：

来料水分值=目标水分值-实际加水量/料重------------------------（1）

应加水量=料重×（目标水分值-来料水分值）---------------------（2）

如配比有变化：应加水量=料重×（目标水分值-来料水分值） △P

--------------------△P（配比和干扰引起的水分变化量）

MCS-300系列自动加水系统中PID1调节模块以水分仪检测信号与目标水分值相比较并经PID运算后量化，与估算的应加水量、生石灰干扰量、石灰石干扰量、返矿干扰量、除尘灰干扰量的共同为PID2的给定值，并且结合流量测量经调节模块通过PID运算后去控制执行单元，以使控制系统的加水量达到应加水量的值，以使烧结混合料的水分值稳定在要求的目标水分值的附近，从而达到烧结混合料水分自动控制。

MCS-300系列自动控制系统中的电子皮带秤的信号既是前馈信号也是粗调信号，也可在混一混合机前安装穿透式微波水分仪作为控制系统的前馈，效果更加理想。当烧结混合料重量变化时应加水量也跟着变化，PID2的输出也随之变化，而烧结料在混合机中有三分钟左右（具体时间随工艺情况变化）的滞后时间，混一后水分仪的测量信号在三分钟之后方发生变化。为消除测量滞后的影响，在系统中考虑相应的混合料重和配比变化对应的加水量，故而在烧结生产过程中不会存在加水量大起大落的变化，也就是说在一定范围内保证了水分值的稳定，烧结混合料的含水量不会发生过量的变化。

MCS-300系列自动控制系统中使用水管压力作为前馈，当加水管路系统中的压力发生变化时，随之而来的是加水流量的变化，PID2中由于PV值的变化输出也会跟着变化，执行单元也会随之变化，从而保证了加水流量不会随着压力变化而变化，也就是说在一定的范围内能保证加水量的稳定。

MCS-300系列自动控制系统中设有三重保护，当皮带秤的输出为零时启动保护，当混一皮带与混合机停止运行时均启动加水保护，既将系统由“自动”切为“手动”状态运行，同时将调节阀的输出切换为零，并启动切断阀关闭加水回路，确保在试车过程中不会误动作加水。并且MCS-300系列水分测控系统可选远程维护功能，我公司随时可以为系统升级、维护、故障诊断。