1、 前言

我國(guó)水泥廠中，大多數(shù)球磨機(jī)還處于人工手動(dòng)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(shí)，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(shí)，因?yàn)槲锪系牟粩嗵畛?，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(cè)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(guò)借助測(cè)量學(xué)、電子學(xué)、聲學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，進(jìn)一步通過(guò)音頻變送器對(duì)代表物料量的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和噪音特征譜識(shí)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(hào)，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(chǎng)總線接口，可方便地與現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)對(duì)接。

　　3 、球磨機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

球磨機(jī)是一個(gè)大慣性、純滯后、動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜的對(duì)象，數(shù)學(xué)模型難以建立，而且其數(shù)學(xué)模型隨著時(shí)間變化也在緩慢變化著。針對(duì)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(lái)的一種PID改進(jìn)算法，這種控制方法不需要知道被控對(duì)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(yàn)總結(jié)模糊控制規(guī)律，并在被控量接近給定值時(shí)，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(dòng)、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1  球磨機(jī)的工作特性曲線

在圖3－1中，音頻信號(hào)是隨著球磨機(jī)內(nèi)物料量的增加而遞減的，見(jiàn)曲線3。為了方便起見(jiàn)，我們?cè)谝纛l變送器中對(duì)信號(hào)進(jìn)行了簡(jiǎn)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(shí)信號(hào)大就表示球磨機(jī)內(nèi)的物料量多。通過(guò)對(duì)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)。

（2）在球磨機(jī)的運(yùn)行中，當(dāng)其內(nèi)物料量較少時(shí)，因鋼球相互碰撞導(dǎo)致球磨機(jī)噪音（即音頻）信號(hào)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(hào)逐漸減弱。當(dāng)球磨機(jī)出力達(dá)到最大時(shí)（圖中f2點(diǎn)），鋼球間填滿了物料，噪音信號(hào)也就基本不變了。反映在圖中曲線3，噪音信號(hào)變得非常平坦。可以利用噪音曲線到達(dá)最大出力點(diǎn)后變化率很小這一特性，來(lái)跟蹤球磨機(jī)最佳工作狀態(tài)。

（3）球磨機(jī)的運(yùn)行范圍可劃分為3個(gè)區(qū)間，如圖1中I，II，III所示。可以看出：球磨機(jī)工作在I區(qū)時(shí)耗電量較大，出力較小，顯然不合適；工作在III區(qū)時(shí)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(shí)間的變化，圖1中的曲線會(huì)發(fā)生漂移，但各曲線的相對(duì)位置不變，采用在線自適應(yīng)方法可以實(shí)時(shí)跟蹤最大出力點(diǎn)，保證球磨機(jī)始終運(yùn)行在最佳工況。