球磨机节能技术原理及应用

　　1 前言

　　我国水泥厂中，大多数球磨机还处于人工手动控制的状态，造成磨机内物料变化大、粉磨效率低、单位电耗大、钢球和衬板损耗大等现象。而且，由于粉磨状态变化大，导致了水泥细度及煤粉细度的均匀度也难以保证。

　　2 球磨机节能基本原理

　　球磨机内物料、钢球和衬板相互碰撞产生噪音，该噪音随着球磨机内物料量的变化而变化。物料较少时，钢球、衬板碰撞的几率大、能量大，产生的噪音大；随着物料量增多时，因为物料的不断填充，钢球、衬板碰撞的几率减小、能量变小，产生的噪音也减小。因此，用音频传感器就可以检测到球磨机内物料量变化的多少。球磨机自控节能设备正是通过借助测量学、电子学、声学等多学科知识，进一步通过音频变送器对代表物料量的信号进行放大、滤波和噪音特征谱识别，输出符合DDZIII型仪表标准、正比于球磨机内物料量的直流电流信号，以此达到节能控制的效果。该传感变送器还具有Profibus现场总线接口，可方便地与现场总线系统对接。 

　　3 球磨机节能技术的应用

　　球磨机是一个大惯性、纯滞后、动态特性复杂的对象，数学模型难以建立，而且其数学模型随着时间变化也在缓慢变化着。针对球磨机运行的这一特点，其基本控制策略适于采用模糊PI。模糊PI是近几年发展起来的一种PID改进算法，这种控制方法不需要知道被控对象的数学模型，可以根据运行人员的实际经验总结模糊控制规律，并在被控量接近给定值时，采用PI控制，以保证被控量快速、稳定地运行在给定值上。我们的研究表明，该模糊PI控制器能够获得良好的动、静态控制性能，可以保证球磨机内的物料量快速准确地稳定在设定值。

　　深入分析球磨机的工作特性曲线（图3—1），有助于寻找球磨机的最佳工作点，即球磨机的最大出力点。

图3-1  球磨机的工作特性曲线

　　在图3－1中，音频信号是随着球磨机内物料量的增加而递减的，见曲线3。为了方便起见，我们在音频变送器中对信号进行了简单的处理，把递减的音频特性曲线转换成递增的曲线，如图中曲线4所示，这时信号大就表示球磨机内的物料量多。通过对磨煤机特性曲线的分析可以得到以下一些结论。

　　（1）球磨机的最大出力点即最佳工作点在图中的f2点。

　　（2）在球磨机的运行中，当其内物料量较少时，因钢球相互碰撞导致球磨机噪音（即音频）信号较强；随着其内物料量的不断增加，钢球间的空隙逐渐被物料填满，因而球磨机噪音信号逐渐减弱。当球磨机出力达到最大时（图中f2点），钢球间填满了物料，噪音信号也就基本不变了。反映在图中曲线3，噪音信号变得非常平坦。可以利用噪音曲线到达最大出力点后变化率很小这一特性，来跟踪球磨机最佳工作状态。

　　（3）球磨机的运行范围可划分为3个区间，如图3－1中I，II，III所示。可以看出：球磨机工作在I区时耗电量较大，出力较小，显然不合适；工作在III区时易出现满物料现象，发生饱磨现象。II区是最佳的运行区域，并且应尽可能使球磨机的工作点向f2点靠拢。

　　随着时间的变化，图3-1中的曲线会发生漂移，但各曲线的相对位置不变，采用在线自适应方法可以实时跟踪最大出力点，保证球磨机始终运行在最佳工况。

　　通过以上对球磨机工作特性分析，结合一套球磨机自适应节能技术，可以使球磨机始终工作在最大出力点，提高了生产效率，从而达到了节能目的。

图3—2 结构图

4 结束语

　　通过韶峰水泥厂等企业实践证明，该球磨机节能系统投入运行后，磨机产量提高5%以上、磨机电耗降低8%以上、产品细度提高2%以上、研磨体消耗量下降10%～20%、设备运转率提高10%，各项指标都达到要求。