电子技术在水泥工业中的应用

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水泥是建筑房屋、工厂、桥梁、水坝等的主要材料之一,在现代化的工、农业及国防建设上起着重要作用,它是用石灰石、粘土等作为主要原料,经过破碎、粉磨、煆烧及再粉磨制成的。在生产过程中要进行各种工艺参数的测量和调节,旧式水泥厂多半是依靠人工视、触、听等感觉和经验进行控制。在近代化水泥厂中大部分已为各种各样的测量及自动调节仪表所代替,这些仪表中有很多是应用电子学成就的结果。这里只介绍几种水泥工业中所特有的电子设备。

保护破碎机的哨兵——金属探测器

从矿山采出的大块石灰石要用破碎机碎成小块。有一种锤式破碎机,石块一进去就被粉碎,但是如果偶然有从采矿机械掉落的钢铁件混在矿石里面进入破碎机就会造成严重的机械损坏事故。用电磁铁可能把铁件吸出来,但对硬度高、磁性弱的锰钢件却无能为力。采用金属探测器不仅能探出铁件和锰钢件、而且比电磁铁价格便宜,耗电少。

图1
图1 🔍原图 (618×523)

金属探测器的原理示意如图1,图中的探测线圈由发送及接收线圈组成。振荡器向发送线圈供给音频电流形成一个交变磁场,接收线圈因为放在发送线圈的中央,并互成直角,所以感应电压极微。如果有金属件通过探测线圈,就破坏了磁场的平衡,使接收线圈的感应电压增高,通过电子开关就能发出报警信号或开动电磁阀门,将混有金属部分的矿石清除。

粉磨工人的忠实助手——电耳

粉磨机是一个庞大的钢制筒体,里面装了许多大小不同的钢球,不停地旋转着。矿石从一端喂进去,受到钢球的打击研磨,由另一端出来就成了粉末。为保持最高的粉磨效率,要求磨里的物料保持一定数量,可是磨内物料的多少在外面是看不见的。有经验的看磨工人可以由磨内钢球撞击发出的噪声来判断并据以调节喂料量。这种听测方法不能十分精确,并要靠长期锻炼积累经验,工人因长期在噪声中工作就会影响健康,甚至患噪声性耳聋症。利用电子测听仪器——电耳就能使工人坐在隔绝噪声的控制室内管理粉磨过程,并且比人耳要为灵敏和准确。

图2
图2 🔍原图 (774×508)

电耳的原理示意如图2,磨机的噪声由一个装在磨机近旁的微音器所拾取,微音器的输出电压送入电子频率计,变成与声强无关,而与频率成比例的直流电势。因为磨内装料量与频率成反比,所以用电子电位差计测出这个电势,就能达到指示和记录磨内所存物料份量,并自动调节喂料机,使物料量保持恒定的目的。近年来已改用一种特制的换能器代替一般微音器,它比微音器坚固耐用,又能防止附近其他磨机的噪声干扰。

秤量大量粉状块状物料的新途径——电秤

水泥生产过程中需要随时统计原、燃料的消耗量和半成品及成品的产量。各个工序之间,物料的料动量达每小时几十到几百吨,一般的人工秤量方法都不适用。用纯机械方法作成的各种自动计量秤,在水泥粉尘中都难以长期保持必要的精确度。应用“压磁效应”作成的电秤,受压时几乎不会产生变形,所以能够采用静止的测量机构,结构简单坚固,不怕灰尘,易于长期保持较高的精确度。

所谓“压磁效应”是指导磁体受外力作用时,其磁阻会发生变化的物理现象。绕上线圈的铁心,在受压时能使线圈的电感量产生变化。利用这个原理就作出了“压磁换能器”,把压磁换能器和电桥式电感测量器组合起来就成了“电秤”。

图3
图3 🔍原图 (690×498)

用以连续秤量物料的一种电秤如图3。其中电子调节器根据压磁换能器测得的皮带机上物料重量,自动调节振动式给料机的振幅,以控制给料量,使皮带机上的物料重量保持恒定。皮带机用同步电动机拖动,其转速也极为稳定。因而累计皮带机的转数就可以知道物料的累计重量。用几架远种电秤配料,就可以得到非常均齐的原料。

水泥贮库探绳的改革——料面测量器

制成的水泥要在钢筋混凝土造的高达几十米的水泥库内贮存一定时期,生产需要及时了解库内的装满程度,老办法是由管库工人用带重锤的探绳随时探试。探试时从探试孔冒出的大量灰尘会影响工人健康,甚至患硅肺病。使用电子料面测量器就能在控制室内集中监视各个水泥库的料面高度,从而改善了劳动条件。

图4
图4 🔍原图 (582×556)

料面测量器的原理示意如图4,在水泥库中央悬吊一根钢丝绳,于是钢丝绳和水泥库壁就形成了一个电容器。因为水泥的介质常数大于空气,所以其静电容量随水泥料面的增高而增加。把它接入高频交流电桥的一臂,在空库时调节另一臂的平衡电容器使电桥平衡,则接在电桥对角线上的高频电压表指零位。装入水泥之后,高频电压表的偏转角度就和库内水泥料面高度成比例了,从而能在刻度面上指出水泥料的存量。加上一些辅助装置,还能够在事先给定的料面高度发出报警信号。

电子技术在水泥工业中应用的展望

上面只不过举了几个例子,以说明在水泥工业应用电子技术,可以解决用其他方法难以解决的问题。其实,其他方面的用途还很多,比较普遍的是测量和自动调节温度、液体粘度和流量、气体压力,化学成分的自动分析等。此外使用工业电视可以集中观察露天堆场的堆存情况,并据以遥控装卸机械,或管理有损健康场所的装卸车工作。用五彩电视机观察回转窑内的*烧情况,能够改善看火工人的劳动条件。用音频频谱分析器能够早期诊断出机械的故障,而防患于未然,用电子计算机自动调节回转窑内熟料的*烧过程能充分发挥其生产潜力等都是技术上已经解决或接近解决的问题。

目前在水泥工业中应用电子技术还处于摇篮时期,电子设备的运行可靠性还不够高,某些方面的性能和技术经济效果还不够理想,实际应用的经验还不够丰富。这些都有赖于从事水泥工业和电子工业工作的人员及广大无线电爱好者的共同努力。随着祖国社会主义建设的飞跃发展以及无线电电子学的迅速进步和普及,在不久的将采,电子设备必将渗入水泥生产的各个环节而使水泥工业的面貌为之一新。(周靖寰)