球磨机的与节能节电

球磨机是广泛用于水泥、电力等工业中耗电量较大的设备，如何对其进行自动控制，使之保持在 状态下运行节能与节电，是多年来的一一项技术难题。本文提供的测量装料量(料位)并加以控制的方法，经实践证明是行之有效的。

1、球磨机与 装料量

球磨机是一种连续旋转运行的机械，一边输入原料(石料、煤)，一边输出产品(石粉、煤粉)。输入原料用刮板式给料机，改变其转速即可凋整给料量。球磨机运行13寸，滚筒内壁由具有一定形状的护板及离心力作用，将钢球和原料带到一定高度，后沿抛物线落下。钢球和原料连续落到由钢球、原料和料粉组成的混和物层上，将原料撞击成为粉，产生的冲击力传给滚筒，起到激振作用。这是自随机载荷激振，简体受到这种激振力后的响应，可视为平稳随机振动。其有效值与装料量(料位)有关。装料量不同，滚筒下部的混和物层厚度就不同，如装料量过大，钢球和原料的下落距离变短，撞击动量减小，进而生产过程过长，造成电能浪费；反之装料量过小，则设备出力小，也会使电能浪费。我们通过试验和计算找到 装料量，使得球磨机在单位电能消耗下产出的制粉量达到 (即kg/kWh )，从而达到节能节电的目的。

2、装料量测量和压电加速度传感器

多年来人们一直在研究球磨机装料量的测量。因为球磨机是连续运行生产的，滚筒密闭旋转给测量造成困难。曾有人在滚筒进出口用压差信号来反映滚筒中的装煤量，也有人用滚筒声音信号来测量，都因各种干扰问题而未能推广。这里采用压电式加速度传感器测量滚筒运行时受到激振力后产生振动的方法，来测量装料量，实践证明是可行的。如用压电陶瓷传感器和配套电路(输出0～10mADC)来测量装料量，找到传感器输出电流与装料量的单值对应关系(图1)。图1所示曲线是在沈阳某厂所测。该图显示，完全停止向球磨机供料但仍维持料粉的输出量时，滚筒装料量减少引起的传感器输出电流I。变化的情况。此实验有良好的复现性，其灵敏度与球磨机大小有关。

加速度传感器的敏感元件是由石英或钛酸钡等按一定工艺要求制成的压电晶片。在规定的平行平面上施加外力时，晶片发生变形和内部极化，并在受力表面上产生电荷。为了得到较高的灵敏度，常用多片压电晶片组成传感器。如用两片压电晶片并接后构成的压电式传感器如图2a、b所示，电荷放大器原理见图2c。

当晶片受到均匀外力F作用时，金属膜极板上聚集的电荷为q=DF(1)式中：q一电荷D一压电常数因晶片为绝缘体，压电传感器在电路中相当于一个电容器(或电荷发生器)，电容C为c=(2)O。

式中：￡一真空中介电常数￡一压电材料的相对。电常数A一晶片工作面积一晶片厚度，即金属膜板间距离。

 

 

 

 

如图2采用并联接法，电容量大，输出电荷量大，时间常数较大，故适用于信号变化不太快和以电荷量输出的场合，其等效电路可以看成一个与电容并联的电荷源，如图2c，Q=2q。为放大此信号，采用电荷放大器。电压与传感器所产生的电荷q成正比，与反馈电容C成反比，与输入电路电容无关。导线分布电容及变化也不影响输出。这对仪器的分度和更换电缆都有方便之处。图4给料机不同装料量时的功率曲线与转数压电式测振传感器有多种安装位置和方法。这里将测点选择在球磨机的前轴承座上，如图3所示。传感器的安装固定，应注意尽量使传感器的主轴方向与被测振动方向一致。 用钢制螺栓直接固定，中问不加垫圈等可能减少振动的物体，以得到 的安装共振频率。

球磨机轴承座的振动来自多方面，如传动系统的振动、滚筒质量不平衡的振动、安装几何误差引起的振动、钢球和原料下落撞击简体的振动等。但各个振源造成的振动，其振动频率和振幅值不同。经过对现场振动信号进行功率曲线分析，可以找到振动信号中频率在1000Hz以上的部分与球磨机装料量有明显的对应关系。在控制和测量时，可适当选择带通滤波器，以便选出能反映球磨机装料量变化的有效信号给料机功率曲线和转数见图4。

3、球磨机的节能节电控制

由于生产过程不同，对于球磨机的控制可以有不同的要求。如发电厂的球磨机是锅炉、汽轮发电机等热工控制对象的一部分，对它的控制应和整个热工过程控制一并考虑。这里仅从节约电能的角度来讨论一下控制方案。首先应通过多次试验找出 装料量时(即kg/kWh )所对应的信号电压(或电流)作为控制系统的给定值V，以球磨机实际运行时的装料量的电压(或电流)信号作为被控量V，通过对二者比较的偏差信号△V=VV来控制给料机的转速，从而调整给料量，从而使球磨机的装料量为 装料量，达到节约用电的目的。根据这一思路可组成以球磨机为控制对象的闭环控制系统，也可以开发用单片机采样的计算机控制系统，相信它的开发会节约大量电能。