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0、引言
    大型球磨機是礦石磨粉制漿的關(guān)鍵設(shè)備，球磨機的構(gòu)成較為復雜，影響其運行的性能好壞決定因素之一是與之配套的電氣控制系統(tǒng)。其電氣控制系統(tǒng)運行得好（或控制策略作得好），將有助于設(shè)備效能的發(fā)揮，反之，球磨機設(shè)備的效能發(fā)揮會受到影響。
    球磨機工作時，將物料和一定量的水通過進料端進入簡體內(nèi)部，電動機經(jīng)空氣離合器、大小齒輪裝置帶動裝有介質(zhì)（鋼球）的簡體旋轉(zhuǎn)，物料受到球的撞擊以及球之間和球與簡體襯板之間的研磨，充分暴露出新鮮表面，得到充分混合，最后經(jīng)出料篩的排料孔排出磨機，完成磨粉過程，富通新能源銷售的球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設(shè)備。
1、大型球磨機的基本構(gòu)成
    a．磨機本體包括磨機筒體（約220 t）、入口裝置和出口篩網(wǎng)裝置等，磨機簡體內(nèi)裝不同直徑的鋼球150 t，正常工作時內(nèi)有磷礦石150 t，水80 t。工作時磨機由同步電機經(jīng)離合器機構(gòu)牽引而旋轉(zhuǎn)，筒體內(nèi)的鋼球與礦石進行研磨而得到所需的礦漿。
    b．慢速傳動機構(gòu)由一臺22 kW的電動機傳動，經(jīng)一臺行星齒輪減速機對磨機進行慢速傳動。慢速傳動主要在磨機檢修期間及磨機起車前使用。
    c．離合器機構(gòu)是將同步電機的轉(zhuǎn)矩傳遞給磨機的關(guān)鍵裝置，工作時離合器內(nèi)的氣囊充入不低于0.6 MPa壓力的空氣，將離合器片與小齒輪的旋轉(zhuǎn)筒抱死，從而牽引磨機旋轉(zhuǎn)。
    d．氣源系統(tǒng)為離合器機構(gòu)提供符合要求壓縮空氣，主要由空壓機、管路和穩(wěn)壓等部分構(gòu)成。
    e．同步電動機是磨機動力裝置，其參數(shù)如下：額定電壓6000 V;額定功率2 200 kW;額定電流248A;額定勵磁電流250 A;額定轉(zhuǎn)速188 r/min。
    f．高低壓潤滑油站系統(tǒng)有2臺低壓油泵裝置，一臺工作，另一臺備用，工作泵和備用泵可以互相切換。2臺高壓泵同時啟動，但至少要滯后低壓泵1min啟動；潤滑油站在口處的油溫控制在35～45℃之間，當油溫超過45℃時，開通冷卻水，冷卻器開始工作，當油溫低于30℃時，由雙金屬溫度計接通電加熱器，提高油的溫度，因為油溫低于30℃時，油泵效率低，啟動危險，當油溫升至40℃時，也由雙金屬溫度計切斷電加熱器，除過濾器換向外，整個工作過程都是自動進行。
    g．噴射油站系統(tǒng)為磨機的大齒輪提供潤滑油，工作時間隔一定的時間自動噴油，其設(shè)定為每30min噴油20 s。
2、大型球磨機的電氣系統(tǒng)
    a．PI。C電氣控制柜是整個磨機系統(tǒng)的控制中心，電控柜上的聲光電控元件儀表顯示了機械各各部分的工作狀態(tài)，并能作出聲光預警及故障自動停機，柜門上的操作按鈕可以控制各部分機械設(shè)備的啟動和停止，遠、近程及手動、自動由柜門上的選擇開關(guān)自由選擇，由它控制的對象主要有：油站低壓泵電機2臺、油站高壓泵電機2臺、離合器氣泵電機l臺、噴射油站氣泵電機l臺、噴射油站油泵電機1臺、慢速傳動機構(gòu)電機3臺、油站電加熱器1組、離合器電磁閥及噴射油站電磁閥等。
    b．高壓開關(guān)電柜為高壓同步電機提供電源，包括高壓進線柜1臺和高壓斷路器柜1臺。
    c．同步電機勵磁柜為高壓同步電機提供勵磁電流。勵磁柜為三相全控型，采用集成電路板作為觸發(fā)裝置。
    d．水電阻柜為高壓同步電機提供軟起動，包括水電阻柜3臺和中性點柜1臺。水電阻柜本身攜帶1臺小的PLC。
    e．現(xiàn)場儀表是設(shè)備運行的眼睛，磨機系統(tǒng)涉及到的儀表有很多：數(shù)顯溫控表6塊、空氣氣壓表5塊、油流開關(guān)表2塊、油壓低壓力表2塊、油壓高壓力表2塊。
3、大型球磨機系統(tǒng)中的主要技術(shù)問題
    球磨機的配套生產(chǎn)廠往往多達十幾家，各廠家多按行業(yè)標準或磨機制造廠的要求來進行系統(tǒng)配置，各廠家之間的技術(shù)銜接幾乎都在系統(tǒng)設(shè)備安裝調(diào)試時進行。許多技術(shù)上的問題往往在實際運行調(diào)試的過程中才慢慢地暴露出來，在處理磨機故障及磨機系統(tǒng)調(diào)試過程中，結(jié)合生產(chǎn)應用實際的情況，對大型球磨機電氣系統(tǒng)中的問題進行歸納總結(jié)為以下5個。
3.1  高低壓潤滑油站與高壓開關(guān)電柜直接連鎖問題
    高低壓潤滑油站為磨機提供潤滑油，就像汽車發(fā)動機必須要潤滑油一樣。當高低壓潤滑油站出現(xiàn)故障時磨機必須要停車，但磨機廠的電氣技術(shù)人員在做控制時忽略r同步電動機、氣動離合器、磨機本體三者之間的關(guān)系。雖然油站出現(xiàn)故障時可以停同步電動機從而保護設(shè)備，但這樣主導致了同步電動機起停次數(shù)的增加，不利于同步電動機的工作。事實上，當高低壓潤滑油站出現(xiàn)故障時只需要將氣動離合器脫開即可，此時高壓同步電機仍然工作，避免了高壓同步電機的重復起動，當然也就減少了對機械設(shè)備的沖擊。
3.2高低壓潤滑油站油溫控制問題
    磨機運行時需要的靜壓軸承潤滑油，是介質(zhì)粘度為N22～N320的工業(yè)潤滑油，該潤滑油在溫度低于30℃時其粘度高，不利于潤滑油的循環(huán)流動。因而當油溫低于30℃時，由油站上的雙金屬溫度計發(fā)出信號給PLC系統(tǒng)，再由PI，C控制電加熱器工作，提高潤滑油的溫度，如果油溫低于30℃而強行起動時，油泵效率低，啟動會很危險。當油溫升至40℃時，也由雙金屬溫度計控制切斷電加熱器，使油溫的范圍始終保持在30～40℃之間。
    現(xiàn)在的問題是：冬季時環(huán)境溫度非常低，系統(tǒng)起車時給潤滑油加熱的時間很長，當環(huán)境溫度為12℃時，加熱時間約為60 min，如果環(huán)境溫度為低到2℃時，加熱時間會達120 min。系統(tǒng)起車前耗在潤滑油加熱上的時間過長給生產(chǎn)帶來了影響。
3.3關(guān)于大力矩慣性起動問題
    磨機簡體、鋼球、磷礦石及水共計超過400 t的龐然大物起動時是很費勁的事，原來的起動是：磨機在靜止時由離合器將已經(jīng)完成起動而旋轉(zhuǎn)的同步電機的轉(zhuǎn)軸抱住，從而牽引磨機旋轉(zhuǎn)，這一過程需要6～8 s，離合器在這一過程中首先將其前端的進氣電磁閥打開，約3s離合器氣囊充入不低于0.6 MPa壓力的氣體，離合器氣囊外側(cè)的磨擦片隨即與靜止的磨機傳動小齒輪軸進行磨擦傳動，直至磨機同步旋轉(zhuǎn)，從離合器磨擦片與小齒輪軸接觸到同步旋轉(zhuǎn)3～5 s。
    從理論上講離合器的磨擦片與小齒輪軸接觸到同步旋轉(zhuǎn)的時間越短越好，因為在這段時間內(nèi)磨擦片與小齒輪軸處于滑動磨擦的狀態(tài)，滑動磨擦會引起磨擦片溫度急劇上升，從而導致磨擦片的使用壽命縮短，而氣動離合器上的磨擦片更換非常復雜，需要將整個機構(gòu)吊裝下來后才能更換。
3.4現(xiàn)場儀表抖動導致系統(tǒng)誤停車問題
    磨機系統(tǒng)的現(xiàn)場儀表較多，許多現(xiàn)場儀表均會隨系統(tǒng)的工作而發(fā)生輕微的抖動，儀表的這種抖動可能引起誤發(fā)信號，從而引起系統(tǒng)的誤停機。
    抖動可能引起誤發(fā)信號的儀表有：囊外壓力表、囊里壓力表、油流開關(guān)表、高壓油油壓壓力表、低壓油油壓壓力表和油箱油位開關(guān)。
3.5勵磁的投勵時間問題
    系統(tǒng)中大型同步電機采用異步起動，同步運行方式。異步起動時的轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速的95%（即亞同步轉(zhuǎn)速）時進行同步的投勵切換。大多數(shù)的勵磁柜是根據(jù)常規(guī)型的同步拖動系統(tǒng)來進行設(shè)計的，其投勵的時間較長，投勵時間長可能引起系統(tǒng)起動過程振蕩，不利于系統(tǒng)的安全運行。
    而使用水電阻來起動同步電動機，同時每次起動時的氣動離合器都是脫開的，這意味著同步電機的每次起動都是在空載下進行的起動。因而投勵時間的選擇應合理進行縮短。
4、優(yōu)化控制的主要技術(shù)措施
4.1解除高低壓潤滑油站與高壓開關(guān)電柜直接連
    鎖
    高低壓潤滑油站與高壓開關(guān)電柜直接連鎖是通過PLC電氣柜的與高壓開關(guān)電柜硬線連接而實現(xiàn)的，解除其連鎖可以通過2種方法，第1種是去掉硬線連接，第2種是通過修改PLC程序的方法。采用第2種方法，修改PLC程序可以避免改動已經(jīng)敷設(shè)并連接好了的纜線。同時將潤滑油站的故障與氣動離合器的控制進行連鎖，實現(xiàn)油站故障時脫開氣動離合器就可以了。
4.2  改變高低壓潤滑油站油溫控制方式
    為了改變磨機系統(tǒng)每次起車前要長時間加熱潤滑油的缺點，可將油站油溫控制方式改為：油站油溫可離機控制，自動保溫方式。即PLC電氣柜只要送電就讓電加熱系統(tǒng)自動工作，勿需PLC程序進行惟一的獨斷的控制。具體的改法為將PLC電氣柜上的溫度控制儀表的第4個輸出觸點引出，用來控制電加熱器主回路中的接觸器即可，這樣油溫自動保溫在30～40c之間。
4.3解除慢速傳動系統(tǒng)與同步電動機系統(tǒng)互鎖
    在原來的系統(tǒng)設(shè)計中，慢速傳動與同步電動機是互鎖的，即在慢傳運行時是不能起動同步電機的，反之同步電機起動運行時慢傳也不能起動運行。在這種情況下，磨機只能從靜止狀態(tài)開始起動，因而所需的起動轉(zhuǎn)矩也就較大，這時氣動離合器磨擦片的損傷也大。如果能利用慢速傳動裝置給磨機一個慣性轉(zhuǎn)矩，在慢速傳動的同時起動磨機，則會減小起動轉(zhuǎn)矩從而也就減輕了對氣動離合器磨擦片的損傷。帶起慢速傳動起動時小齒輪的兩端同時輸入同一個方向的轉(zhuǎn)矩，當同步電機端的離合轉(zhuǎn)速超過慢傳轉(zhuǎn)速時，慢傳機構(gòu)會自動脫離，完成輔助起動。
    要將系統(tǒng)起動改為帶慢傳起動，在PLC控制程序中解除其間連鎖就可以了，這樣系統(tǒng)就可以帶慢傳起動了，為了進一步優(yōu)化控制，還將系統(tǒng)起動后慢傳的自動停車加了進來，即當氣動離合器工作后延時10 s（離合器的抱合過程不大于8s）自動將慢速傳動停止。穩(wěn)定地實現(xiàn)了系統(tǒng)的大慣性轉(zhuǎn)矩起動。
4.4綜合解決系統(tǒng)誤停車
    現(xiàn)場儀表的抖動引起的磨機系統(tǒng)誤停車，可以用2種方法來解決，第1種是使用高性能的現(xiàn)場儀表，第2種是在PLC程序中增加對儀表輸入點的濾波時間，主要使用了第2種方法。
4.5合理縮短勵磁的投勵時間
    根據(jù)系統(tǒng)的實際應用特點，在選擇投勵時間時主要依據(jù)為：一是同步電機起動進入亞同步的時間，二是水阻柜起動完成到中性點柜的合閘時間。綜合考慮二者對系統(tǒng)起動的影響，宜將投勵時間選擇在5s左右。系統(tǒng)中采用了空氣離合器，在空氣離合器工作過程中同步電機的電流會急劇上升，此時一定要投強勵，勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定后再調(diào)整勵磁電流以滿足功率因素約超前。
5、結(jié)束語
    大型球磨機系統(tǒng)構(gòu)成復雜，控制點多，影響運行的因素多，經(jīng)過上述的問題分析及系統(tǒng)控制優(yōu)化后，運行的穩(wěn)定性有了較大幅度的提高，減少了系統(tǒng)的停機次數(shù)及停機時間。在楠木坪礦漿廠磨機的調(diào)試及試運行中采用上述優(yōu)化策略，目前系統(tǒng)已穩(wěn)定投入運行�？刂葡到y(tǒng)優(yōu)化后的磨機系統(tǒng)不僅提高了設(shè)備效能的發(fā)揮，同時降低了系統(tǒng)的維護成本。