研究球磨机制粉系统的背景

导读:是中储式球磨机最小制粉单耗决策与监控系统开发课题组的一个组成部分，主要包括三个方面的内容：球磨机料位的软测量、通风量的优化、球磨机入口负压与出口温度的智能控制等，具体内容如下：1、球磨机料位的软测量对球磨机料位的有效测量是提高磨煤机制粉效率的关键问题之一，也是制粉系统能否投入自动控制的基本前提。

研究球磨机制粉系统的背景 锅炉的制粉系统是火力发电厂的重要组成部分。

其任务是按照规定的煤粉经济细度和水份磨制出锅炉所需要的煤粉输送到炉膛，以保证锅炉稳定、经济运行。

锅炉制粉系统运行的安全、经济与否直接关系到整个机组运行的经济 性与安全性。

球磨机由于煤种适应性广、运行安全可靠、维护简单及检修费用低等优点，而成为火力发电厂主要的制粉设备。

另一方面，球磨机运行时噪音大、钢球及衬板磨损量大。

它是一个具有非线性、大滞后、强耦合和具有多种不确定性扰动的多变量对象，由于原煤水分、煤质（挥发发、灰分、可磨性等）的变化，以及钢球、衬板磨损等原因，不仅特性复杂，而且缓慢时变，使磨煤、干燥、输送出力相互难以优化匹配，较难投自动和优化运行，所以经济性较低；加之，不少电厂只注重安全性而忽视经济性，使得其制粉电耗较高。

目前，国内大部分球磨机控制都是由运行人员手动操作。

长期手动控制球磨机的运行，不仅容易造成球磨机满煤、灰煤、跑粉、超温事件的发生，而且也不能使系统长期保持在最佳工况下运行；经常运行于存煤量偏低、风量偏大、经济性较差的习惯运行区，制粉单耗较高。

因此，如何做到在保证球磨机安全运行的前提下，降低制粉单耗，提高经济效益，已成为电厂节能潜力挖掘的一个关键所在。

早在1963年，电力部大抓火电厂自动化试点工作时就将钢球磨煤机制粉系统自动化列为重点课题。

但由于主设备不完善，堵煤严重，技术手段有限等原因使之投入率很低，投用效果也不能保证。

随着国家厂网分开、竞价上网政策的出台，各个电厂都希望通过省煤节电来提高整体经济效益。

因此作为厂用电大户的钢球磨煤机制粉系统，其运行的经济性无庸置疑地成为关注焦点。

在中储式球磨机制粉系统中，决定球磨机出力和经济性的主要因素有：钢球量，钢球配比，筒内煤的料位、磨煤出力，通风量，煤的可磨性，原煤水分，粗粉分离器挡板开度及煤粉细度等等。

其中，制粉系统通风量是影响球磨机出力及球磨机制粉系统经济性的重要因素之一。

球磨机制粉系统所需的风量，用于干燥原煤、携带煤粉以及分离煤粉。

如果球磨机筒体通风量不足，煤粉不能及时被带走，即使增加钢球量也不能提高磨煤机的出力；如果通风量过大，排粉机的单耗增加，制粉系统的经济性会降低。

因此，根据不同的煤质，系统通风量有一个最佳值，可以使制粉单耗可以达到最小。

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陶瓷球磨机选题背景与研究意义

陶瓷球磨机选题背景与研究意义 湖南五菱集团公司的陶瓷球磨机是陶瓷物料间歇湿法细磨设备，对于中碎状态物料细磨有较高的效率，在筒体内加入一定配比的原料、研磨体和水，调节所需的粉碎周期达到理想颗粒细度的料浆。

特别适合于大型建筑陶瓷、日用陶瓷、卫生陶瓷、电瓷等需将物料研细的行业使用。

其主要结构是由驱动装置、筒体、电气控制等部分组成，具有工作平稳、安全可靠、生产效率高、产量大、占地面积小、能耗低等优点，经湖南省轻工厅组织鉴定，其性能达到国内先进水平。

该球磨机是目前陶瓷工业大型的球磨机，市场需求量大，但据用户反馈的意见表明，该球磨机曾部分的出现过盖板与筋板焊接处开裂，轴颈发生断裂，盖板与轴焊接处开裂等现象，由于该公司设计采用的是简单的将球磨机作为简支梁的方法，因而无法判断球磨机的问题是由于设计的原因还是由于焊接工艺上的原因，亦或是用户使用的原因。

受湖南五菱公司的委托，对该球磨机进行整机的有限元计算，分析其强度是否不足，并在强度校核的基础上对一些关键尺寸进行优先改进，本研究课题对提高该大型陶瓷球磨机的工作性能、节约制造成本、拓宽产品市场以及新产品的开发都具有积极的意义。

传统的球磨机设计多采用了简支梁的假设，并不能得到如球磨机的三维有限元计算模型的准确结果。

而且，随着球磨机大型化的趋势，实际试验变得困难，有限元的计算机模拟克服这一点，代替一定程度的实际试验，从而大大降低开发成本，缩短开发周期，以及加快产品的变形设计等。

另外，球磨机的大型化也使得优化设计有了更加重要的意义，大型球磨机需要的钢材多，尤其是最近几年，钢材价格上涨，优化球磨机结构尺寸，最大限度的减少球磨机钢材使用量，可以大大节约成本，增加市场竞争力。

再者，随着球磨机规格的增多，球磨机产品的系列化逐渐形成，对于同类产品只是具体几何尺寸上的差别，这里首次建立球磨机的参数化有限元模型，采用这一模型只需要修改一定的参数就可以进行分析，不必进行大量重复的建模准备工作，便于产品的系列化设计。

最后，考虑到广大工程技术人员使用方便，开发一个基于ANSYS并适合TCM陶瓷球磨机系列的仿真专用模块，对于推广有限元方法在球磨机结构分析中的应用具有重要的工程价值。

有限元分析作为工程设计中的一种先进手段已毋庸置疑，我国的球磨机设计制造水平仍然落后于国外的一个重要原因就是采取的研究设计手段，如何将这种手段应用到我国球磨机的设计实际中去，充分发挥它的功效，已是当务之急，相信文本的研究对加快有限元分析在球磨机结构设计上的应用能起到一定的推动作用。

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球磨机制粉系统研究的主要内容

球磨机制粉系统研究的主要内容 为提高球磨机制粉系统运行的经济性与安全性，对中储式球磨机制粉系统的测控与优化进行应用研究。

是中储式球磨机最小制粉单耗决策与监控系统开发课题组的一个组成部分，主要包括三个方面的内容：球磨机料位的软测量、通风量的优化、球磨机入口负压与出口温度的智能控制等，具体内容如下： 1、球磨机料位的软测量 对球磨机料位的有效测量是提高磨煤机制粉效率的关键问题之一，也是制粉系统能否投入自动控制的基本前提。

应用轴承振动信号是测量球磨机料位的一种方法：另外，通过机理分析得知，球磨机的料位还可以通过进出口差压、通风量、给煤量等信号的结合表征。

因此主要研究将轴承振动、进出口差压、通风量、给煤量等几种信号结合起来表征球磨机料位软测量方法。

2、制粉系统通风量的优化 通风量是影响球磨机制粉系统运行安全性与经济性的重要因素之一。

在制粉系统各运行工况下，通风量存在着最佳值，可最大限度地降低制粉单耗。

主要研究制粉系统通风量的优化。

首先，对影响球磨机制粉系统运行经济性的诸因素进行分析，使用RBF神经网络建立制粉单耗与诸因素关系的数学模型。

其次，在该模型基础上，使用遗传算法研究并实现球磨机的通风量优化。

并对应用结果进行分析，证明了该优化方法的可用性。

3、制粉系统球磨机入口负压及出口温度的智能控制 为提高球磨机运行的安全性，需要进行球磨机入口负压及出口温度的控制。

研究球磨机入口负压及出口温度的单神经元PID控制，并在控制方案中加入解耦环节及补偿量环节。

并且，用实际运行数据证明了该控制方案的可用性。

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