劉文青，高少偉，劉泉海

（陜西工業(yè)職業(yè)技術學院 陜西 咸陽 712000）

粉磨系統(tǒng)自動控制的研制，重點是實現(xiàn)參數(shù)在線控制及調節(jié)。本課題采用了先進的可編程控制技術實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制，在系統(tǒng)內設置了多個信號采集和反饋裝置，從而很好的解決了整個系統(tǒng)的控制問題。

1 大型對撞式超細粉磨分級設備的創(chuàng)新點

1）能耗低。對破碎轉子的角度、錘頭與襯板的形式進行改進與優(yōu)化，進一步提高一次粉碎比，進料粒度達20 mm，一次粉碎比由CM51型超細粉碎機的800提高到2000，礦石經過一級粗碎后可以直接投入機內生產超細粉體，無需多級預破碎，設備的適用范圍更廣，能量利用率也隨之提高，單位產品能耗≤145 kWh/t，遠遠優(yōu)于目前國內同類設備≥180 kWh/t的水平，達到降耗24%的效果。

2）壽命長。優(yōu)化粉碎腔的腔體結構，改變以前老型號設備二室仍以沖擊粉碎為主的破碎方式，在本設備中，下層兩腔仍然采用以沖擊和碰撞為主要的粉碎方式，這樣可以更加充分的將粉碎能量作用于大顆粒物料上，上層粉碎室采用以剪切和研磨為主的粉碎方式，更加有利于對小型物料顆粒的粉碎，從而使各粉碎室能力均衡匹配；動、靜耐磨部件材質的合理配對，使用壽命延長；

3）效率高。借鑒新型干法水泥預熱工藝對整套系統(tǒng)的風力系統(tǒng)進行改進，將整個系統(tǒng)的氣固比由原來的70 g/m3提高至150～200 g/m3，使系統(tǒng)在高氣固比條件下工作，提高物料與粉磨轉子、物料與物料間發(fā)生碰撞的幾率；合理分布系統(tǒng)內的流場，對物料進行一定的預分級，使分級效率提高了1倍多。

2 與國內各類設備的對比

樣機組裝完畢后，與外購的分級機、濾筒式集塵器、風機等設備組成系統(tǒng)，進行了詳細的試驗，采集試驗數(shù)據(jù)，并對試驗結果進行仔細深入的分析，對設備的不足之處進行了完善與改進，以盡快實現(xiàn)產業(yè)化。試驗工藝設備配置[1]如圖1所示。

圖1 大型對撞式超細粉磨分級設備配置示意圖Fig.1 Configuration diagram of large collision type ultra－fine powder grinding grading equipment

通過對試驗數(shù)據(jù)的整理和分析，樣機的各項指標均達到了設計要求，與國內目前主流的幾種干法超細粉碎設備相比具有明顯的節(jié)能降耗優(yōu)勢。

3 自動控制系統(tǒng)的實踐與研究

3.1 軟啟動實現(xiàn)電路

軟啟動器實現(xiàn)大功率電動機的啟動，在CC2000大型對撞式超細粉磨分級設備自動控制系統(tǒng)[2]中，主風機、一室、二室、三室研磨機拖動電機，功率都是110 kW，額定電流210 A，不允許直接啟動，根據(jù)設備控制工藝要求，選用一個軟啟動器實現(xiàn)一拖四控制，用軟啟動器先啟動主風機，主風機啟動全壓運行后自動切除軟啟動器，再用軟啟動器啟動三室拖動電動機，三室拖動電動機啟動全壓運行后切除軟啟動器，再啟動二室拖動電動機，以此類推直到一室拖動電動機啟動全壓運行后，切除軟啟動器，對每個電動機保護采用電動機綜合保護器實現(xiàn)過載、短路、缺相保護，以確保系統(tǒng)的安全運行，實現(xiàn)原理如圖2所示。

圖2 軟啟動實現(xiàn)電路Fig.2 Soft start circuit

3.2 PLC控制電路

利用PLC實現(xiàn)CC2000大型對撞式超細粉磨分級設備的自動控制，該設備中共有13個拖動電機，根據(jù)工藝控制要求，設有手動/自動控制旋鈕，每個拖動電機都有各自的啟動和停止按鈕，在手動工作時，每個電機都可以單獨啟動、停止，不受其它電機工作的制約，以便于調試和檢修。在自動工作時每個電機工作要受其它電機的約束，啟動順序依次為，主風機、分級機、三室研磨機、二室研磨機、一室研磨機、一二室排渣電機、一二室給料電機，停止時動作順序和啟動時剛好相反，例如分級機不工作時研磨機、排渣電機、給料電機都不允許工作。拖動電動機的啟動、停止、以及過載信號都送給PLC的開關量輸入端子，PLC的開關量輸出控制每個電機啟動和停止，邏輯控制及給料電動機速度調節(jié)都由PLC實現(xiàn)[3]，PLC控制既有開關量的邏輯控制，又有PID閉環(huán)模擬量自動調節(jié)控制[4]，實現(xiàn)原理框圖如圖3所示，軟起邏輯控制梯形圖程序[5]如圖4所示。

圖3 PLC控制電路原理圖Fig.3 PLC control circuit principle diagram

3.3 過載—給料自動調節(jié)電路

在一室、二室、三室研磨拖動電機電路中裝有對應的過載檢測變送單元，通過各自的電流互感器檢測研磨機工作電流，電流互感器輸出0～5A電流送給數(shù)字電流表，電流表顯示工作電流的同時把0～5A的電流變換成0～20MA電流送給PLC，PLC按到程序設計進行PID運算自動調節(jié)一室給料、二室給料變頻器輸出，以驅動各自給料電機使其高效率工作，若出現(xiàn)一室研磨機或二室研磨機過載時，各自的過載檢測變送單元將過載信號送給PLC，通過PLC運算調節(jié)其模擬量輸出控制各自的給料變頻器驅動電機減少送料或停止給料，待研磨機負載減輕后，再自動調節(jié)送料速度，達到自動調整效果，若三室研磨機過載時，PLC內部進行PID運算和比較，同時調節(jié)一室、二室給料電機速度，使其減少送料或停止給料實現(xiàn)系統(tǒng)高效、安全運行。

通過以上自動化控制，實現(xiàn)了CC2000大型對撞式超細粉磨分級設備系統(tǒng)具有自動參數(shù)調節(jié)功能和可靠的安全運行性能，降低了損耗、提高了產品質量和生產效率[5]，充分體現(xiàn)了自動化控制水平的提高在實際生產中節(jié)能、高效、安全的運用。

4 結 論

研制的大型對撞式超細粉磨分級機組樣機具有如下特點：礦石經過一級粗碎后可以直接投入機內生產；超細粉體，無需多級預破碎，一次粉碎比大，進料粒徑可達 20mm，生產能力大；能量利用率高，單位產品能耗不大于 145 kW·h/t，磨耗不大于0.7 g/t，單機處理能力不小于 2 t/h，使用壽命延長；節(jié)能降耗效果顯著，達到降低能耗24%，使分級效率提高1倍多的特點。高氣－固比條件工作，分級效率高，分級點控制精確[6]。

在一年多的連續(xù)運轉過程中，沒有發(fā)生任何機械設備事故。從試驗結果可知，新研制的CC2000大型對撞式超細粉磨機及配套設備具有較高、較準確的自動化水平，運行安全可靠。

圖4 邏輯控制梯形圖Fig.4 Logic control ladder diagram

[1]祝戰(zhàn)科.一種新型超細粉磨設備的研制 [J].中國粉體技術，2013，6（3）:74－76.ZHU Zhan-ke.Anew type of the development of superfine grinding equipment[J].China Powder Technology，2013，6（3）:74－76

[2]祝戰(zhàn)科.對撞式超細粉磨分級系統(tǒng)電氣控制裝置的研制[D].西安：西安交通大學，2012.

[3]柴瑞娟.西門子PLC高級培訓教程[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[4]廖常初.S7-300/400 PLC應用教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[5]祝戰(zhàn)科，梁盈富.大型超細粉磨機進料自動控制技術的研究[J].采礦技術，2013，13（4）:107-111.ZHU Zhan-ke，LIANG Ying-fu.Large ultrafine pulverizer feed automatic control technology research[J].Mining Technology，2013，13（4）:107-111.

[6]祝戰(zhàn)科，梁盈富.大型超細粉磨機PLC控制技術研究[J].礦山機械，2013，41（6）:61-65.ZHU Zhan-ke，LIANG Ying-fu.Large ultrafine pulverizer PLC control technology research Liang's tracker[J].Mining Technology Equipment，2013，41（6）:61-65.