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0、引言
    近年來，鞍鋼集團(tuán)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(jìn)行球磨機(jī)大型化的改擴(kuò)建工作。大型球磨機(jī)是指簡體直徑5m以上，簡體長6.6 m以上的磨機(jī)。國內(nèi)大型球磨機(jī)制造業(yè)發(fā)展日趨成熟，尤其在球磨機(jī)控制和保護(hù)方面，通過消化引進(jìn)技術(shù)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(jī)的簡體是球磨機(jī)主要工作部件之一．簡體工作時(shí)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(qiáng)度和剛度。與球磨機(jī)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(jī)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(yùn)行，而采用動靜壓軸承的高壓潤滑泵是需要啟動前運(yùn)行和停止前一段時(shí)間運(yùn)行，啟動正常后高壓潤滑泵不再運(yùn)行。由于一些機(jī)械故障和其他原因在主軸瓦溫度過高時(shí)，極易造成主軸瓦的損壞，影響磨機(jī)的正常運(yùn)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(jī)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(jī)等。這里需要的是可以調(diào)節(jié)給礦量，達(dá)到改變磨機(jī)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(jī)、雷蒙磨粉機(jī)等磨機(jī)設(shè)備。
    大型球磨機(jī)的傳動方式主要是邊緣傳動，采用同步電動機(jī)的傳動方式的球磨機(jī)具有低速，重載、起動力矩大等特點(diǎn)，正常工作時(shí)，其負(fù)載基本穩(wěn)定。因此，大型球磨機(jī)都是采用空載啟動同步電動機(jī)，然后再用氣動離合器連接球磨機(jī)負(fù)載，既降低了同步機(jī)功率，又達(dá)到了節(jié)能目的。
2、控制原理
    ——同步電機(jī)。大型球磨機(jī)電機(jī)功率主要考慮設(shè)備本身重量、裝球量、給礦量和補(bǔ)水量等載荷等因素，主電機(jī)一般用國產(chǎn)無刷勵磁低速同步電機(jī)，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(jī)的啟動、停機(jī)，并且進(jìn)行過電流、過電壓、接地、相不平衡和同步機(jī)欠勵等進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)通過PLC也對同步機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子兩端軸承的溫度進(jìn)行檢測保護(hù)。
    ——氣動離合器。大型球磨機(jī)的電機(jī)一般為空載啟動，然后通過氣動離合器連接到球磨機(jī)簡體負(fù)載，電機(jī)的啟動并不代表球磨機(jī)已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)，只有氣動離合器閉合后，經(jīng)過約8秒鐘時(shí)間，通過磨擦片將球磨機(jī)傳動軸抱緊，使簡體轉(zhuǎn)速正常，此時(shí)球磨機(jī)啟動成功。
    ——潤滑系統(tǒng)。磨機(jī)兩端主軸承受的負(fù)載載荷較大，需要潤滑良好、工作可靠、調(diào)心靈活、保護(hù)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(jī)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(jī)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘后，高壓油泵停止工作。此時(shí)潤滑油依靠球磨機(jī)的轉(zhuǎn)動形成。動壓潤滑”，是在啟動前后一段時(shí)間和停車前用高壓系統(tǒng)，正常運(yùn)行時(shí)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(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)部分，其低壓系統(tǒng)一直運(yùn)行。
    磨機(jī)主軸瓦是磨機(jī)的一個(gè)重要零件。當(dāng)故障和其他原因造成主軸瓦溫度過高時(shí)，極易造成主軸瓦的損壞，影響磨機(jī)的正常運(yùn)行。為此，除了稀油站本身的保護(hù)運(yùn)行外，需對主軸瓦進(jìn)行溫度監(jiān)測。磨機(jī)主軸瓦測溫方式：1）在主軸瓦底部鉆孔，將測溫?zé)犭娮璋丫o；2）在下油端面上加熱電阻。磨機(jī)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警和保護(hù)主軸瓦不被損壞。當(dāng)油溫出現(xiàn)異常升高時(shí)發(fā)出油溫報(bào)警信號，當(dāng)油溫繼續(xù)升到一定限度，PLC控制系統(tǒng)保護(hù)控制回路，導(dǎo)致氣動離合器動作，使磨機(jī)脫離負(fù)載，達(dá)到保護(hù)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(shí)壓力過高，經(jīng)常過載。此時(shí)加熱器自動加溫，當(dāng)溫度較低時(shí)自動報(bào)警，低到一定限度時(shí)PLC控制系統(tǒng)保護(hù)控制回路，使氣動離合器動作磨機(jī)脫離負(fù)載，或不能啟動磨機(jī)。
    ——起動前的準(zhǔn)備工作：1）檢查危險(xiǎn)地點(diǎn)是否有人；2)啟動潤滑站，保證潤滑油各部位運(yùn)轉(zhuǎn)正常，油位適當(dāng)，不足時(shí)添加l 3）檢查球磨機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)或長期停磨后再次起動時(shí)，必須用慢驅(qū)盤車，確認(rèn)無異�，F(xiàn)象，方可運(yùn)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(jī)。
    ——起動順序：1）啟動輸出設(shè)備；2）啟動球磨機(jī)的潤滑系統(tǒng)；3）啟動球磨機(jī)的主電機(jī)；4）啟動球磨機(jī)的氣動離合器；5）起動給礦膠帶輸送機(jī)。
    ——停機(jī)順序：1）停止給料機(jī)；2）切開球磨機(jī)的氣動離合器；短時(shí)間停止球磨機(jī)可以不停電機(jī)和潤滑系統(tǒng)。長期停磨機(jī)應(yīng)將鋼球和物料加水減負(fù)荷，并且需要盤車；3)輸送設(shè)備繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)至機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)條件。
    ——開關(guān)量的輸入：1）同步電動機(jī)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(yùn)行信號；6）潤滑1*高壓泵的運(yùn)行信號；7）潤滑2*高壓泵的運(yùn)行信號；8）低壓壓力低報(bào)警信號；9）1#高壓壓力低報(bào)警信號；10）2 9高壓壓力低報(bào)警信號；11）油位低報(bào)警信號；12)回油溫度高報(bào)警信號；13）軸瓦油溫高報(bào)警信號；14)機(jī)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(jī)的各相電流和電壓檢測；2）同步電動機(jī)的勵磁電流檢測}3）同步電動機(jī)的各定子溫度檢測；4）同步電動機(jī)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(jī)兩端軸瓦溫度檢測。
    ——開關(guān)量輸出控制：1）同步電動機(jī)停機(jī)信號；2）離合器脫離信號I 3）膠帶給礦停機(jī)信號；4）勵磁電流強(qiáng)勵信號；5）潤滑低壓泵的運(yùn)行信號燈；6）潤滑1#高壓泵的運(yùn)行信號燈} 7）潤滑28高壓泵的運(yùn)行信號燈；8）電機(jī)運(yùn)行信號燈；9）低壓壓力低報(bào)警燈；10）1 8高壓壓力低報(bào)警燈；11）2#高壓壓力低報(bào)警燈；12）油位低報(bào)警燈；13)壓差高報(bào)警燈；14)軸瓦油溫高報(bào)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(yùn)輸機(jī)、主驅(qū)動電機(jī)、氣動離合器、潤滑系統(tǒng)、排礦泵等設(shè)備作為一個(gè)整體控制系統(tǒng)考慮。因此，球磨機(jī)相關(guān)聯(lián)的前面給礦設(shè)備的停機(jī)控制信號，和后面設(shè)備啟動信號輸入，都是磨機(jī)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(shí)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(bào)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(hù)。潤滑系統(tǒng)的啟動即可在本地，又可遠(yuǎn)程啟動。一般初次轉(zhuǎn)車都是在機(jī)旁啟動。首先啟動低壓油泵，然后啟動高壓油泵。當(dāng)正常轉(zhuǎn)車油溫出現(xiàn)異常升到5l℃時(shí)，發(fā)出油溫報(bào)警信號，當(dāng)油溫繼續(xù)升到55℃時(shí)，PLC控制系統(tǒng)保護(hù)控制回路，導(dǎo)致氣動離合器動作，使磨機(jī)脫離負(fù)載，同時(shí)切斷給礦量。當(dāng)溫度低于21℃時(shí)自動報(bào)警，在低于19℃時(shí)PLC控制系統(tǒng)保護(hù)控制回路，會使氣動離合器動作，使磨機(jī)脫離負(fù)載同時(shí)切斷給礦量。磨機(jī)PLC控制系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)控高低壓潤滑油的給油量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)油路的流量和壓力低時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號，低到一定程度滿足不了磨機(jī)工礦要求時(shí)，就會實(shí)現(xiàn)保護(hù)控制，使氣動離合器動作，使磨機(jī)脫離負(fù)載同時(shí)切斷給礦量。
    ——同步機(jī)的啟動和保護(hù)。啟動前，首先檢查各相電流和電壓是否正常，確認(rèn)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(jī)，如果沒有故障，控制系統(tǒng)將判斷勵磁電流正常時(shí)，進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)定子線圈和兩端軸承溫度出現(xiàn)異常升到55℃時(shí)，發(fā)出溫度報(bào)警信號，當(dāng)油溫繼續(xù)升到60℃時(shí)，PLC控制系統(tǒng)保護(hù)控制回路，導(dǎo)致氣動離合器動作，使磨機(jī)脫離負(fù)載，同時(shí)切斷給礦量，停止電機(jī)工作。當(dāng)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)．PLC控制系統(tǒng)會保護(hù)控制回路動作，導(dǎo)致氣動離合器切開，使磨機(jī)脫離負(fù)載，同時(shí)切斷給礦量，停止電機(jī)工作。
    ——氣動離合器的控制。氣動離合器是球磨機(jī)帶動負(fù)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(jī)的負(fù)荷。同時(shí)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(bǔ)償負(fù)載增加對主電機(jī)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(bào)警信息和B類停機(jī)原因，為方便崗位操作和分析故障提供了強(qiáng)有力的依據(jù)。
5、效果
    ——改進(jìn)后的磨機(jī)電機(jī)、潤滑系統(tǒng)保護(hù)增強(qiáng)了，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率得到了大幅提高，減少了磨機(jī)的開／停機(jī)次數(shù)，節(jié)省電耗，降低了生產(chǎn)成本；
    ——磨機(jī)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(qiáng)度；
    ——改造后，與其他小型磨機(jī)比較每年備件及檢修費(fèi)用明顯降低。
6、結(jié)語
    球磨機(jī)大型化是新建和改擴(kuò)建選礦廠的必然選擇，通過信息化實(shí)現(xiàn)對大型設(shè)備的控制和保護(hù)無疑是一條有效途徑。實(shí)踐表明，此舉會使我國礦業(yè)得到更快的發(fā)展。