球磨機的與節能節電

球磨機是廣泛用于水泥、電力等工業中耗電量較大的設備，如何對其進行自動控制，使之保持在 狀態下運行節能與節電，是多年來的一一項技術難題。本文提供的測量裝料量(料位)并加以控制的方法，經實踐證明是行之有效的。

1、球磨機與 裝料量

球磨機是一種連續旋轉運行的機械，一邊輸入原料(石料、煤)，一邊輸出產品(石粉、煤粉)。輸入原料用刮板式給料機，改變其轉速即可凋整給料量。球磨機運行13寸，滾筒內壁由具有一定形狀的護板及離心力作用，將鋼球和原料帶到一定高度，后沿拋物線落下。鋼球和原料連續落到由鋼球、原料和料粉組成的混和物層上，將原料撞擊成為粉，產生的沖擊力傳給滾筒，起到激振作用。這是自隨機載荷激振，簡體受到這種激振力后的響應，可視為平穩隨機振動。其有效值與裝料量(料位)有關。裝料量不同，滾筒下部的混和物層厚度就不同，如裝料量過大，鋼球和原料的下落距離變短，撞擊動量減小，進而生產過程過長，造成電能浪費；反之裝料量過小，則設備出力小，也會使電能浪費。我們通過試驗和計算找到 裝料量，使得球磨機在單位電能消耗下產出的制粉量達到 (即kg/kWh )，從而達到節能節電的目的。

2、裝料量測量和壓電加速度傳感器

多年來人們一直在研究球磨機裝料量的測量。因為球磨機是連續運行生產的，滾筒密閉旋轉給測量造成困難。曾有人在滾筒進出口用壓差信號來反映滾筒中的裝煤量，也有人用滾筒聲音信號來測量，都因各種干擾問題而未能推廣。這里采用壓電式加速度傳感器測量滾筒運行時受到激振力后產生振動的方法，來測量裝料量，實踐證明是可行的。如用壓電陶瓷傳感器和配套電路(輸出0～10mADC)來測量裝料量，找到傳感器輸出電流與裝料量的單值對應關系(圖1)。圖1所示曲線是在沈陽某廠所測。該圖顯示，完全停止向球磨機供料但仍維持料粉的輸出量時，滾筒裝料量減少引起的傳感器輸出電流I。變化的情況。此實驗有良好的復現性，其靈敏度與球磨機大小有關。

加速度傳感器的敏感元件是由石英或鈦酸鋇等按一定工藝要求制成的壓電晶片。在規定的平行平面上施加外力時，晶片發生變形和內部極化，并在受力表面上產生電荷。為了得到較高的靈敏度，常用多片壓電晶片組成傳感器。如用兩片壓電晶片并接后構成的壓電式傳感器如圖2a、b所示，電荷放大器原理見圖2c。

當晶片受到均勻外力F作用時，金屬膜極板上聚集的電荷為q=DF(1)式中：q一電荷D一壓電常數因晶片為絕緣體，壓電傳感器在電路中相當于一個電容器(或電荷發生器)，電容C為c=(2)O。

式中：￡一真空中介電常數￡一壓電材料的相對。電常數A一晶片工作面積一晶片厚度，即金屬膜板間距離。

 

 

 

 

如圖2采用并聯接法，電容量大，輸出電荷量大，時間常數較大，故適用于信號變化不太快和以電荷量輸出的場合，其等效電路可以看成一個與電容并聯的電荷源，如圖2c，Q=2q。為放大此信號，采用電荷放大器。電壓與傳感器所產生的電荷q成正比，與反饋電容C成反比，與輸入電路電容無關。導線分布電容及變化也不影響輸出。這對儀器的分度和更換電纜都有方便之處。圖4給料機不同裝料量時的功率曲線與轉數壓電式測振傳感器有多種安裝位置和方法。這里將測點選擇在球磨機的前軸承座上，如圖3所示。傳感器的安裝固定，應注意盡量使傳感器的主軸方向與被測振動方向一致。 用鋼制螺栓直接固定，中問不加墊圈等可能減少振動的物體，以得到 的安裝共振頻率。

球磨機軸承座的振動來自多方面，如傳動系統的振動、滾筒質量不平衡的振動、安裝幾何誤差引起的振動、鋼球和原料下落撞擊簡體的振動等。但各個振源造成的振動，其振動頻率和振幅值不同。經過對現場振動信號進行功率曲線分析，可以找到振動信號中頻率在1000Hz以上的部分與球磨機裝料量有明顯的對應關系。在控制和測量時，可適當選擇帶通濾波器，以便選出能反映球磨機裝料量變化的有效信號給料機功率曲線和轉數見圖4。

3、球磨機的節能節電控制

由于生產過程不同，對于球磨機的控制可以有不同的要求。如發電廠的球磨機是鍋爐、汽輪發電機等熱工控制對象的一部分，對它的控制應和整個熱工過程控制一并考慮。這里僅從節約電能的角度來討論一下控制方案。首先應通過多次試驗找出 裝料量時(即kg/kWh )所對應的信號電壓(或電流)作為控制系統的給定值V，以球磨機實際運行時的裝料量的電壓(或電流)信號作為被控量V，通過對二者比較的偏差信號△V=VV來控制給料機的轉速，從而調整給料量，從而使球磨機的裝料量為 裝料量，達到節約用電的目的。根據這一思路可組成以球磨機為控制對象的閉環控制系統，也可以開發用單片機采樣的計算機控制系統，相信它的開發會節約大量電能。