球磨机节能技术原理及应用

摘要:
 

 

  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。



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