球磨機(jī)節(jié)能技術(shù)原理及應(yīng)用

　　1 前言

　　我國水泥廠中，大多數(shù)球磨機(jī)還處于人工手動控制的狀態(tài)，造成磨機(jī)內(nèi)物料變化大、粉磨效率低、單位電耗大、鋼球和襯板損耗大等現(xiàn)象。而且，由于粉磨狀態(tài)變化大，導(dǎo)致了水泥細(xì)度及煤粉細(xì)度的均勻度也難以保證。

　　2 球磨機(jī)節(jié)能基本原理

　　球磨機(jī)內(nèi)物料、鋼球和襯板相互碰撞產(chǎn)生噪音，該噪音隨著球磨機(jī)內(nèi)物料量的變化而變化。物料較少時，鋼球、襯板碰撞的幾率大、能量大，產(chǎn)生的噪音大；隨著物料量增多時，因為物料的不斷填充，鋼球、襯板碰撞的幾率減小、能量變小，產(chǎn)生的噪音也減小。因此，用音頻傳感器就可以檢測到球磨機(jī)內(nèi)物料量變化的多少。球磨機(jī)自控節(jié)能設(shè)備正是通過借助測量學(xué)、電子學(xué)、聲學(xué)等多學(xué)科知識，進(jìn)一步通過音頻變送器對代表物料量的信號進(jìn)行放大、濾波和噪音特征譜識別，輸出符合DDZIII型儀表標(biāo)準(zhǔn)、正比于球磨機(jī)內(nèi)物料量的直流電流信號，以此達(dá)到節(jié)能控制的效果。該傳感變送器還具有Profibus現(xiàn)場總線接口，可方便地與現(xiàn)場總線系統(tǒng)對接。 

　　3 球磨機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

　　球磨機(jī)是一個大慣性、純滯后、動態(tài)特性復(fù)雜的對象，數(shù)學(xué)模型難以建立，而且其數(shù)學(xué)模型隨著時間變化也在緩慢變化著。針對球磨機(jī)運(yùn)行的這一特點(diǎn)，其基本控制策略適于采用模糊PI。模糊PI是近幾年發(fā)展起來的一種PID改進(jìn)算法，這種控制方法不需要知道被控對象的數(shù)學(xué)模型，可以根據(jù)運(yùn)行人員的實(shí)際經(jīng)驗總結(jié)模糊控制規(guī)律，并在被控量接近給定值時，采用PI控制，以保證被控量快速、穩(wěn)定地運(yùn)行在給定值上。我們的研究表明，該模糊PI控制器能夠獲得良好的動、靜態(tài)控制性能，可以保證球磨機(jī)內(nèi)的物料量快速準(zhǔn)確地穩(wěn)定在設(shè)定值。

　　深入分析球磨機(jī)的工作特性曲線（圖3—1），有助于尋找球磨機(jī)的最佳工作點(diǎn)，即球磨機(jī)的最大出力點(diǎn)。

圖3-1  球磨機(jī)的工作特性曲線

　　在圖3－1中，音頻信號是隨著球磨機(jī)內(nèi)物料量的增加而遞減的，見曲線3。為了方便起見，我們在音頻變送器中對信號進(jìn)行了簡單的處理，把遞減的音頻特性曲線轉(zhuǎn)換成遞增的曲線，如圖中曲線4所示，這時信號大就表示球磨機(jī)內(nèi)的物料量多。通過對磨煤機(jī)特性曲線的分析可以得到以下一些結(jié)論。

　　（1）球磨機(jī)的最大出力點(diǎn)即最佳工作點(diǎn)在圖中的f2點(diǎn)。

　?。?）在球磨機(jī)的運(yùn)行中，當(dāng)其內(nèi)物料量較少時，因鋼球相互碰撞導(dǎo)致球磨機(jī)噪音（即音頻）信號較強(qiáng)；隨著其內(nèi)物料量的不斷增加，鋼球間的空隙逐漸被物料填滿，因而球磨機(jī)噪音信號逐漸減弱。當(dāng)球磨機(jī)出力達(dá)到最大時（圖中f2點(diǎn)），鋼球間填滿了物料，噪音信號也就基本不變了。反映在圖中曲線3，噪音信號變得非常平坦?？梢岳迷胍羟€到達(dá)最大出力點(diǎn)后變化率很小這一特性，來跟蹤球磨機(jī)最佳工作狀態(tài)。

　?。?）球磨機(jī)的運(yùn)行范圍可劃分為3個區(qū)間，如圖3－1中I，II，III所示?？梢钥闯觯呵蚰C(jī)工作在I區(qū)時耗電量較大，出力較小，顯然不合適；工作在III區(qū)時易出現(xiàn)滿物料現(xiàn)象，發(fā)生飽磨現(xiàn)象。II區(qū)是最佳的運(yùn)行區(qū)域，并且應(yīng)盡可能使球磨機(jī)的工作點(diǎn)向f2點(diǎn)靠攏。

　　隨著時間的變化，圖3-1中的曲線會發(fā)生漂移，但各曲線的相對位置不變，采用在線自適應(yīng)方法可以實(shí)時跟蹤最大出力點(diǎn)，保證球磨機(jī)始終運(yùn)行在最佳工況。

　　通過以上對球磨機(jī)工作特性分析，結(jié)合一套球磨機(jī)自適應(yīng)節(jié)能技術(shù)，可以使球磨機(jī)始終工作在最大出力點(diǎn)，提高了生產(chǎn)效率，從而達(dá)到了節(jié)能目的。

圖3—2 結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)束語

　　通過韶峰水泥廠等企業(yè)實(shí)踐證明，該球磨機(jī)節(jié)能系統(tǒng)投入運(yùn)行后，磨機(jī)產(chǎn)量提高5%以上、磨機(jī)電耗降低8%以上、產(chǎn)品細(xì)度提高2%以上、研磨體消耗量下降10%～20%、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率提高10%，各項指標(biāo)都達(dá)到要求。