球磨機主要是用來(lái)對各種礦石物料進(jìn)行研磨、磨碎，其制粉系統直接影響著(zhù)球磨機的研磨成果，對制粉系統的研究分析能有效控制其研磨后成品的規格質(zhì)量。今天豫暉專(zhuān)家就對球磨機制粉系統的特性分析、影響制粉系統運行的因素、控制算法設計及應用實(shí)例與效果分析的問(wèn)題展開(kāi)系統地講解。
       1、球磨機制粉系統特性分析
       球磨機中貯式制粉系統結構如圖1i所示以給煤為例。

         通常采用1爐2臺球磨機配置，根據鍋爐負荷需要和球磨機制粉能力，運行其中的1臺或2臺球磨機。球磨機出力主要由研磨出力、干燥出力、通風(fēng)出力3個(gè)因素決定，制粉系統出力取決于3個(gè)出力中的較小值，因此本文對制粉系統的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，針對球磨機的負荷、出口溫度、入口負壓3個(gè)回路展開(kāi)。
         研磨出力指球磨機在單位時(shí)間內磨制磨粉的能力，其出力的大小與球磨機的存煤量、鋼球量、鋼球級配、襯板磨損等有關(guān)。在鋼球、襯板等條件一定時(shí)，存在一個(gè)較佳負荷，此時(shí)研磨出力較大，電耗較低，對應的研磨單耗較低。球磨機存煤量的改變對系統風(fēng)溫和風(fēng)壓有一定影響，隨著(zhù)球磨機負荷的增加，其出口溫度會(huì )降低，出入口壓差增大。在正常工況下運行調整時(shí)，由于該影響較小，可以作為其它2個(gè)回路的擾動(dòng)處理。干燥出力指制粉系統將濕磨粉烘干加熱到規定溫度的能力。煤只有被完全干燥后才便于研磨和輸送。在增大熱風(fēng)門(mén)開(kāi)度增加球磨機干燥出力時(shí)，球磨機通風(fēng)出力也隨之增強。通風(fēng)出力指制粉系統的攜粉能力，通風(fēng)量越大，系統所能輸送的磨粉量也就越大，但風(fēng)量過(guò)大會(huì )導致攜帶磨粉過(guò)粗。通風(fēng)出力通過(guò)調整再循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度(熱風(fēng)送粉系統)進(jìn)行控制。由于干燥出力和通風(fēng)出力2個(gè)回路是通過(guò)熱風(fēng)門(mén)和再循環(huán)風(fēng)門(mén)調整、相互間有較強的耦合作用，在控制算法中必須進(jìn)行解耦才能取得較好的控制效果。
        綜上所述，對制粉系統實(shí)施自動(dòng)控制需考慮以下問(wèn)題。
        (1)大慣性、大滯后，表現為球磨機負荷設定值變化后，球磨機存煤量并不是立即改變，而是緩慢變化。
        (2)強耦合，表現為調整干燥出力和通風(fēng)出力時(shí)，在增大熱風(fēng)門(mén)開(kāi)度提高球磨機出口溫度的同時(shí)也會(huì )使通風(fēng)量增加；在增大再循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度增加通風(fēng)量的同時(shí)會(huì )導致球磨機出口溫度降低，干燥出力減小。
        (3)模型時(shí)變，制粉系統在運行過(guò)程中存在很多可變因素，有些因素會(huì )導致系統整體的變化，進(jìn)而改變系統運行工況。如鋼球、襯板的磨損，執行機構的老化，風(fēng)門(mén)線(xiàn)性度變差，通風(fēng)管道漏風(fēng)，球磨機軸承漏粉等。隨系統工況改變，原較優(yōu)工況發(fā)生變化，需及時(shí)調整控制器參數。
        2、影響制粉系統經(jīng)濟運行的因素
        球磨機、排粉機是制粉系統的主要耗電設備，系統正常運行時(shí)其電耗不會(huì )有明顯變化。制粉系統的經(jīng)濟運行主要為提高系統的出力來(lái)降低制粉單耗。在正常情況下，影響制粉系統出力的主要因素有：(1)通風(fēng)量太小時(shí)，不能及時(shí)將磨粉送出，使得部分粉過(guò)度磨制，系統出力降低；通風(fēng)量太大，使排粉機電耗增加，且帶走的磨粉較粗。
        (2)通風(fēng)溫度太低，磨粉得不到充分干燥，將使磨粉的可磨性變差，系統出力降低；通風(fēng)溫度過(guò)高時(shí)，又容易引起球磨機內爆。
        (3)球磨機存煤量過(guò)小，鋼球下落的動(dòng)能只有一部分用于研磨，另一部分消耗于鋼球的空撞磨損；球磨機存煤量過(guò)大時(shí)則鋼球下落高度減小，鋼球間煤層加厚，部分能量消耗于煤層的變形，研磨出力降低，嚴重時(shí)將造成筒體堵塞。
         3、控制算法設計
         從對球磨機中貯式制粉系統經(jīng)濟運行影響因素的分析中可以看出，制粉系統優(yōu)化控制的關(guān)鍵在于通過(guò)自動(dòng)控制，自動(dòng)調節給粉量使球磨機負荷位于較優(yōu)工作點(diǎn)附近。同時(shí)，調整熱風(fēng)門(mén)和再循環(huán)風(fēng)門(mén)，獲得與研磨出力相匹配的干燥出力和通風(fēng)出力，使制粉系統的出力維持在較大狀態(tài)。本文設計的球磨機中貯式制粉優(yōu)化控制系統如圖2i所示。

        圖2i中R1為球磨機負荷設定值，R2為球磨機出口溫度設定值，R3為球磨機入口負壓設定值。將球磨機負荷回路作為主控回路，采用采樣PI控制克服負荷回路大滯后、大慣性的特點(diǎn)，用模糊控制器作為自適應機構；根據制粉系統狀態(tài)調整采樣PI控制器的PI參數，采用動(dòng)態(tài)自尋優(yōu)算法克服系統模型時(shí)變的影響，保證負荷回路實(shí)時(shí)跟蹤較優(yōu)工況；風(fēng)溫、風(fēng)壓回路采用了雙入雙出的模糊控制器實(shí)現解耦控制，保證控制過(guò)程穩定可靠。圖2i制粉優(yōu)化控制系統結構由于制粉系統存在強耦合作用，為了取得較好的控制效果，必須進(jìn)行解耦。系統的耦合作用主要表現在風(fēng)溫、風(fēng)壓回路，即熱風(fēng)門(mén)、再循環(huán)風(fēng)門(mén)的調整對球磨機出口溫度、入口負壓的影響。對此，傳統的基于數學(xué)模型分析的方法難以適用。本文仿照人工操作邏輯思維，設計了一種智能解耦模糊控制方法，利用模糊規則對耦合回路進(jìn)行解耦。
        本文設計的雙入雙出模糊解耦控制器，在控制時(shí)不再簡(jiǎn)單地將球磨機出口溫度與熱風(fēng)門(mén)開(kāi)度對應，入口負壓與再循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度對應，而是把各個(gè)參數之間的相互影響作為一個(gè)整體來(lái)考慮。例如，球磨機入口負壓偏高且出口溫度偏低時(shí)，若按單回路考慮，則分別減小再循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度以降低負壓，增大熱風(fēng)門(mén)開(kāi)度以升高溫度。但是，由于回路之間的耦合作用，在負壓己經(jīng)較高時(shí)再增大熱風(fēng)門(mén)開(kāi)度勢必造成系統正壓增大。這時(shí)只要適當減小再循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度，就既降低了負壓，又升高了溫度(圖3模糊解耦控制系統)。
 

         圖3i中R1為球磨機出口溫度設定值，R2為球磨機入口負壓設定值。模糊控制器輸出分別控制球磨機熱風(fēng)門(mén)開(kāi)度和再循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度�？刂埔巹t見(jiàn)表1、表2，e1和e2分別代表球磨機出口溫度偏差和入口負壓偏差。在實(shí)際運行中，采用離線(xiàn)計算獲得模糊輸出查詢(xún)表，根據采集的溫度偏差和入口負壓偏差，可查相關(guān)表獲得控制輸出值�？紤]到實(shí)際運行中風(fēng)門(mén)具有較大的延遲，并且風(fēng)門(mén)大幅度動(dòng)作對鍋爐燃燒有影響。因此，控制輸出采用增量式算法，這樣能夠與執行機構較好的配合，獲得滿(mǎn)意的控制效果。
        U1(n)=ΔU1+U1(n-1)=k1×Y1+U1(n-1)        U2(n)=ΔU2+U2(n-1)=k2×Y2+U2(n-1)
        式中:U1(n)———熱風(fēng)門(mén)的控制輸出結果；U2(n)———再循環(huán)風(fēng)門(mén)的控制輸出結果；k1———熱風(fēng)門(mén)輸出控制量的比例因子；k2———再循環(huán)風(fēng)門(mén)輸出控制量的比例因子；Y1———熱風(fēng)門(mén)模糊控制器輸出；Y2———再循環(huán)風(fēng)門(mén)模糊控制器輸出。
         4、應用實(shí)例與效果分析
         本文所設計的制粉優(yōu)化控制系統已成功應用于河南豫暉礦山機械有限公司5號爐制粉系統。該系統投入使用后取得明顯效果，制粉系統出力(2臺球磨機)平均提高了6 t/h。與未使用前的同負荷水平相比，提高制粉出力15%。投入自動(dòng)控制后，制粉系統持續穩定運行，杜絕了球磨機堵粉和空球磨機運行現象，增加了整個(gè)制粉系統運行的安全性。制粉系統安裝優(yōu)化控制系統前后運行對比見(jiàn)表3i。安裝制粉優(yōu)化控制系統后，磨粉細度提高，磨粉均勻性指標n值約為0。8，飛灰可燃物指標在2%～4%以?xún)�。�?jīng)過(guò)一段時(shí)間運行后，鍋爐燃燒狀況良好，各項污染物指標均正常。安裝前后數據對比見(jiàn)表4i。

        球磨機制粉系統的研究控制對球磨機的生產(chǎn)有著(zhù)重要意義，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)且符合規格的礦粒是球磨機廠(chǎng)家的一致目標，學(xué)習本次關(guān)于球磨機制粉系統的特性分析、影響制粉系統運行的因素、控制算法設計及應用實(shí)例與效果分析等相關(guān)知識，希望對您系統了解球磨機的制粉系統能有所幫助！河南豫暉真誠歡迎您的到來(lái)耐心細心為您解決困惑！