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0、引言
    近年來，鞍鋼集團礦業(yè)公司先后在鞍千礦、齊大山礦、弓選廠、東燒廠等單位進行球磨機大型化的改擴建工作。大型球磨機是指簡體直徑5m以上，簡體長6.6 m以上的磨機。國內(nèi)大型球磨機制造業(yè)發(fā)展日趨成熟，尤其在球磨機控制和保護方面，通過消化引進技術(shù)，結(jié)合生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，結(jié)合信息化的發(fā)展變化，得到了不斷完善。
1、設(shè)備結(jié)構(gòu)
球磨機的簡體是球磨機主要工作部件之一．簡體工作時除承受研磨體的靜載荷外，還受到研磨體的沖擊，所以簡體上產(chǎn)生的是交變應(yīng)力。因此，它必須具有足夠的強度和剛度。與球磨機簡體相連的是主軸和滑動軸瓦，其直徑很大，但長度較短。主軸承是球磨機的關(guān)鍵部件，一般采用靜壓或動靜壓軸承。兩者區(qū)別是靜壓軸承的高壓潤滑泵一直要運行，而采用動靜壓軸承的高壓潤滑泵是需要啟動前運行和停止前一段時間運行，啟動正常后高壓潤滑泵不再運行。由于一些機械故障和其他原因在主軸瓦溫度過高時，極易造成主軸瓦的損壞，影響磨機的正常運行。所以對于其潤滑問題必須充分重視，一般都采用稀油集中循環(huán)潤滑方式。球磨機的給礦膠帶有的可以調(diào)整速度，有的采用給料設(shè)備，如振動、擺式和圓盤給料機等。這里需要的是可以調(diào)節(jié)給礦量，達到改變磨機處理量的目的，控制系統(tǒng)一般可安裝皮帶秤和下料堵料開關(guān)檢測。
富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機設(shè)備。
    大型球磨機的傳動方式主要是邊緣傳動，采用同步電動機的傳動方式的球磨機具有低速，重載、起動力矩大等特點，正常工作時，其負載基本穩(wěn)定。因此，大型球磨機都是采用空載啟動同步電動機，然后再用氣動離合器連接球磨機負載，既降低了同步機功率，又達到了節(jié)能目的。
2、控制原理
    ——同步電機。大型球磨機電機功率主要考慮設(shè)備本身重量、裝球量、給礦量和補水量等載荷等因素，主電機一般用國產(chǎn)無刷勵磁低速同步電機，其配套設(shè)備還包括高壓控制柜、勵磁柜、啟動柜，這些設(shè)備主要完成對同步機的啟動、停機，并且進行過電流、過電壓、接地、相不平衡和同步機欠勵等進行保護。同時通過PLC也對同步機的定子和轉(zhuǎn)子兩端軸承的溫度進行檢測保護。
    ——氣動離合器。大型球磨機的電機一般為空載啟動，然后通過氣動離合器連接到球磨機簡體負載，電機的啟動并不代表球磨機已經(jīng)運轉(zhuǎn)，只有氣動離合器閉合后，經(jīng)過約8秒鐘時間，通過磨擦片將球磨機傳動軸抱緊，使簡體轉(zhuǎn)速正常，此時球磨機啟動成功。
    ——潤滑系統(tǒng)。磨機兩端主軸承受的負載載荷較大，需要潤滑良好、工作可靠、調(diào)心靈活、保護完善等要求。潤滑系統(tǒng)一般采用合格的高（低）壓稀油站，根據(jù)球磨機主軸承的工作原理不同，潤滑方式也不同。動靜壓軸承潤滑工作原理可采用“靜壓啟動，動壓潤滑”的方式。在球磨機啟動前先由高壓油泵向中空軸與軸瓦底部之間泵人一些潤滑油，在軸和瓦之間形成一層油膜，減小了啟動阻力。在球磨機運轉(zhuǎn)幾分鐘后，高壓油泵停止工作。此時潤滑油依靠球磨機的轉(zhuǎn)動形成。動壓潤滑”，是在啟動前后一段時間和停車前用高壓系統(tǒng)，正常運行時用低壓系統(tǒng)。而靜壓軸承潤滑工作原理是在啟動前后一直用高壓系統(tǒng)托起球磨機主軸形成連續(xù)油膜，并且有另一路高壓系統(tǒng)作為止推定位運轉(zhuǎn)部分，其低壓系統(tǒng)一直運行。
    磨機主軸瓦是磨機的一個重要零件。當故障和其他原因造成主軸瓦溫度過高時，極易造成主軸瓦的損壞，影響磨機的正常運行。為此，除了稀油站本身的保護運行外，需對主軸瓦進行溫度監(jiān)測。磨機主軸瓦測溫方式：1）在主軸瓦底部鉆孔，將測溫熱電阻把緊；2）在下油端面上加熱電阻。磨機PLC控制系統(tǒng)進行報警和保護主軸瓦不被損壞。當油溫出現(xiàn)異常升高時發(fā)出油溫報警信號，當油溫繼續(xù)升到一定限度，PLC控制系統(tǒng)保護控制回路，導致氣動離合器動作，使磨機脫離負載，達到保護軸瓦的目的。冬季氣溫很低，管路中的油粘度非常大，造成高壓油泵啟動時壓力過高，經(jīng)常過載。此時加熱器自動加溫，當溫度較低時自動報警，低到一定限度時PLC控制系統(tǒng)保護控制回路，使氣動離合器動作磨機脫離負載，或不能啟動磨機。
    ——起動前的準備工作：1）檢查危險地點是否有人；2)啟動潤滑站，保證潤滑油各部位運轉(zhuǎn)正常，油位適當，不足時添加l 3）檢查球磨機內(nèi)鋼球填充率是否符合要求；4)檢查磨體襯板螺栓、磨頭與簡體連接螺栓等處螺栓是否有松動并可靠擰緊；5）第一次試運轉(zhuǎn)或長期停磨后再次起動時，必須用慢驅(qū)盤車，確認無異�，F(xiàn)象，方可運行}6）與有關(guān)工作崗位取得聯(lián)系，得到允許起動的信號后起動磨機。
    ——起動順序：1）啟動輸出設(shè)備；2）啟動球磨機的潤滑系統(tǒng)；3）啟動球磨機的主電機；4）啟動球磨機的氣動離合器；5）起動給礦膠帶輸送機。
    ——停機順序：1）停止給料機；2）切開球磨機的氣動離合器；短時間停止球磨機可以不停電機和潤滑系統(tǒng)。長期停磨機應(yīng)將鋼球和物料加水減負荷，并且需要盤車；3)輸送設(shè)備繼續(xù)運轉(zhuǎn)至機上物料排出后再停車。
    濕式磨礦方式的輸送主要是渣漿泵類設(shè)備將礦漿排走。
3、系統(tǒng)組成
    太部分的PLC控制系統(tǒng)均具備球磨機控制系統(tǒng)條件。
    ——開關(guān)量的輸入：1）同步電動機的啟動信號}2）離合器的啟動信號；3）高壓控制柜故障信號；4)勵磁柜故障信號} 5）潤滑低壓泵的運行信號；6）潤滑1*高壓泵的運行信號；7）潤滑2*高壓泵的運行信號；8）低壓壓力低報警信號；9）1#高壓壓力低報警信號；10）2 9高壓壓力低報警信號；11）油位低報警信號；12)回油溫度高報警信號；13）軸瓦油溫高報警信號；14)機旁、集中控制選擇開關(guān)；15）輸出設(shè)備啟動信號。
    ——模擬量的輸入檢測：1）同步電動機的各相電流和電壓檢測；2）同步電動機的勵磁電流檢測}3）同步電動機的各定子溫度檢測；4）同步電動機的兩端軸瓦溫度檢測；5）氣動離合器空氣壓力檢測；6）潤滑站回油溫度檢測； 7）潤滑站油位檢測；8）低壓潤滑供油流檢測；9）1#高壓潤滑供油流檢測；10）2#高壓潤滑供油流檢測；11)球磨機兩端軸瓦溫度檢測。
    ——開關(guān)量輸出控制：1）同步電動機停機信號；2）離合器脫離信號I 3）膠帶給礦停機信號；4）勵磁電流強勵信號；5）潤滑低壓泵的運行信號燈；6）潤滑1#高壓泵的運行信號燈} 7）潤滑28高壓泵的運行信號燈；8）電機運行信號燈；9）低壓壓力低報警燈；10）1 8高壓壓力低報警燈；11）2#高壓壓力低報警燈；12）油位低報警燈；13)壓差高報警燈；14)軸瓦油溫高報警燈；15）加熱器工作信號燈。
4、控制策略
    PLC控制系統(tǒng)將給礦膠帶運輸機、主驅(qū)動電機、氣動離合器、潤滑系統(tǒng)、排礦泵等設(shè)備作為一個整體控制系統(tǒng)考慮。因此，球磨機相關(guān)聯(lián)的前面給礦設(shè)備的停機控制信號，和后面設(shè)備啟動信號輸入，都是磨機PLC控制系統(tǒng)組成部分，他們相互之間構(gòu)成了連鎖關(guān)系。同時PI.C控制系統(tǒng)將把系統(tǒng)分為A類和B類故障，即A類故障為報警信息，只提示不停相關(guān)設(shè)備，B類故障則立即停止所有相關(guān)聯(lián)的設(shè)備。
    ——潤滑系統(tǒng)的啟動和保護。潤滑系統(tǒng)的啟動即可在本地，又可遠程啟動。一般初次轉(zhuǎn)車都是在機旁啟動。首先啟動低壓油泵，然后啟動高壓油泵。當正常轉(zhuǎn)車油溫出現(xiàn)異常升到5l℃時，發(fā)出油溫報警信號，當油溫繼續(xù)升到55℃時，PLC控制系統(tǒng)保護控制回路，導致氣動離合器動作，使磨機脫離負載，同時切斷給礦量。當溫度低于21℃時自動報警，在低于19℃時PLC控制系統(tǒng)保護控制回路，會使氣動離合器動作，使磨機脫離負載同時切斷給礦量。磨機PLC控制系統(tǒng)同時監(jiān)控高低壓潤滑油的給油量，當發(fā)現(xiàn)油路的流量和壓力低時，發(fā)出報警信號，低到一定程度滿足不了磨機工礦要求時，就會實現(xiàn)保護控制，使氣動離合器動作，使磨機脫離負載同時切斷給礦量。
    ——同步機的啟動和保護。啟動前，首先檢查各相電流和電壓是否正常，確認無誤后再操作。啟動后，PLC控制系統(tǒng)將接收來自高壓啟動柜是否故障信號，如果有故障將自動停機，如果沒有故障，控制系統(tǒng)將判斷勵磁電流正常時，進入監(jiān)控狀態(tài)。當電機正常運行時，電機定子線圈和兩端軸承溫度出現(xiàn)異常升到55℃時，發(fā)出溫度報警信號，當油溫繼續(xù)升到60℃時，PLC控制系統(tǒng)保護控制回路，導致氣動離合器動作，使磨機脫離負載，同時切斷給礦量，停止電機工作。當電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時．PLC控制系統(tǒng)會保護控制回路動作，導致氣動離合器切開，使磨機脫離負載，同時切斷給礦量，停止電機工作。
    ——氣動離合器的控制。氣動離合器是球磨機帶動負荷的關(guān)鍵部位，它的啟動需要滿足一定的氣壓要求，使其能夠帶動球磨機的負荷。同時在離合器啟動瞬間，PLC控制系統(tǒng)還要向勵磁柜發(fā)出投入信號，以補償負載增加對主電機的沖擊。
    PLC控制系統(tǒng)配置觸摸屏顯示器，可以設(shè)置和修改各類工藝參數(shù)，并顯示溫度、壓力、電流等工藝曲線圖，可提供A類報警信息和B類停機原因，為方便崗位操作和分析故障提供了強有力的依據(jù)。
5、效果
    ——改進后的磨機電機、潤滑系統(tǒng)保護增強了，設(shè)備運轉(zhuǎn)率得到了大幅提高，減少了磨機的開／停機次數(shù)，節(jié)省電耗，降低了生產(chǎn)成本；
    ——磨機因潤滑不好造成燒瓦的事故率下降至零，基本不存在燒瓦事故；
    ——減少了崗位定員，提高了勞動生產(chǎn)率，改善了工作環(huán)境，減輕了工人的勞動強度；
    ——改造后，與其他小型磨機比較每年備件及檢修費用明顯降低。
6、結(jié)語
    球磨機大型化是新建和改擴建選礦廠的必然選擇，通過信息化實現(xiàn)對大型設(shè)備的控制和保護無疑是一條有效途徑。實踐表明，此舉會使我國礦業(yè)得到更快的發(fā)展。