刘文青，高少伟，刘泉海

（陕西工业职业技术学院 陕西 咸阳 712000）

粉磨系统自动控制的研制，重点是实现参数在线控制及调节。本课题采用了先进的可编程控制技术实现系统的自动控制，在系统内设置了多个信号采集和反馈装置，从而很好的解决了整个系统的控制问题。

1 大型对撞式超细粉磨分级设备的创新点

1）能耗低。对破碎转子的角度、锤头与衬板的形式进行改进与优化，进一步提高一次粉碎比，进料粒度达20 mm，一次粉碎比由CM51型超细粉碎机的800提高到2000，矿石经过一级粗碎后可以直接投入机内生产超细粉体，无需多级预破碎，设备的适用范围更广，能量利用率也随之提高，单位产品能耗≤145 kWh/t，远远优于目前国内同类设备≥180 kWh/t的水平，达到降耗24%的效果。

2）寿命长。优化粉碎腔的腔体结构，改变以前老型号设备二室仍以冲击粉碎为主的破碎方式，在本设备中，下层两腔仍然采用以冲击和碰撞为主要的粉碎方式，这样可以更加充分的将粉碎能量作用于大颗粒物料上，上层粉碎室采用以剪切和研磨为主的粉碎方式，更加有利于对小型物料颗粒的粉碎，从而使各粉碎室能力均衡匹配；动、静耐磨部件材质的合理配对，使用寿命延长；

3）效率高。借鉴新型干法水泥预热工艺对整套系统的风力系统进行改进，将整个系统的气固比由原来的70 g/m3提高至150～200 g/m3，使系统在高气固比条件下工作，提高物料与粉磨转子、物料与物料间发生碰撞的几率；合理分布系统内的流场，对物料进行一定的预分级，使分级效率提高了1倍多。

2 与国内各类设备的对比

样机组装完毕后，与外购的分级机、滤筒式集尘器、风机等设备组成系统，进行了详细的试验，采集试验数据，并对试验结果进行仔细深入的分析，对设备的不足之处进行了完善与改进，以尽快实现产业化。试验工艺设备配置[1]如图1所示。

图1 大型对撞式超细粉磨分级设备配置示意图Fig.1 Configuration diagram of large collision type ultra－fine powder grinding grading equipment

通过对试验数据的整理和分析，样机的各项指标均达到了设计要求，与国内目前主流的几种干法超细粉碎设备相比具有明显的节能降耗优势。

3 自动控制系统的实践与研究

3.1 软启动实现电路

软启动器实现大功率电动机的启动，在CC2000大型对撞式超细粉磨分级设备自动控制系统[2]中，主风机、一室、二室、三室研磨机拖动电机，功率都是110 kW，额定电流210 A，不允许直接启动，根据设备控制工艺要求，选用一个软启动器实现一拖四控制，用软启动器先启动主风机，主风机启动全压运行后自动切除软启动器，再用软启动器启动三室拖动电动机，三室拖动电动机启动全压运行后切除软启动器，再启动二室拖动电动机，以此类推直到一室拖动电动机启动全压运行后，切除软启动器，对每个电动机保护采用电动机综合保护器实现过载、短路、缺相保护，以确保系统的安全运行，实现原理如图2所示。

图2 软启动实现电路Fig.2 Soft start circuit

3.2 PLC控制电路

利用PLC实现CC2000大型对撞式超细粉磨分级设备的自动控制，该设备中共有13个拖动电机，根据工艺控制要求，设有手动/自动控制旋钮，每个拖动电机都有各自的启动和停止按钮，在手动工作时，每个电机都可以单独启动、停止，不受其它电机工作的制约，以便于调试和检修。在自动工作时每个电机工作要受其它电机的约束，启动顺序依次为，主风机、分级机、三室研磨机、二室研磨机、一室研磨机、一二室排渣电机、一二室给料电机，停止时动作顺序和启动时刚好相反，例如分级机不工作时研磨机、排渣电机、给料电机都不允许工作。拖动电动机的启动、停止、以及过载信号都送给PLC的开关量输入端子，PLC的开关量输出控制每个电机启动和停止，逻辑控制及给料电动机速度调节都由PLC实现[3]，PLC控制既有开关量的逻辑控制，又有PID闭环模拟量自动调节控制[4]，实现原理框图如图3所示，软起逻辑控制梯形图程序[5]如图4所示。

图3 PLC控制电路原理图Fig.3 PLC control circuit principle diagram

3.3 过载—给料自动调节电路

在一室、二室、三室研磨拖动电机电路中装有对应的过载检测变送单元，通过各自的电流互感器检测研磨机工作电流，电流互感器输出0～5A电流送给数字电流表，电流表显示工作电流的同时把0～5A的电流变换成0～20MA电流送给PLC，PLC按到程序设计进行PID运算自动调节一室给料、二室给料变频器输出，以驱动各自给料电机使其高效率工作，若出现一室研磨机或二室研磨机过载时，各自的过载检测变送单元将过载信号送给PLC，通过PLC运算调节其模拟量输出控制各自的给料变频器驱动电机减少送料或停止给料，待研磨机负载减轻后，再自动调节送料速度，达到自动调整效果，若三室研磨机过载时，PLC内部进行PID运算和比较，同时调节一室、二室给料电机速度，使其减少送料或停止给料实现系统高效、安全运行。

通过以上自动化控制，实现了CC2000大型对撞式超细粉磨分级设备系统具有自动参数调节功能和可靠的安全运行性能，降低了损耗、提高了产品质量和生产效率[5]，充分体现了自动化控制水平的提高在实际生产中节能、高效、安全的运用。

4 结 论

研制的大型对撞式超细粉磨分级机组样机具有如下特点：矿石经过一级粗碎后可以直接投入机内生产；超细粉体，无需多级预破碎，一次粉碎比大，进料粒径可达 20mm，生产能力大；能量利用率高，单位产品能耗不大于 145 kW·h/t，磨耗不大于0.7 g/t，单机处理能力不小于 2 t/h，使用寿命延长；节能降耗效果显著，达到降低能耗24%，使分级效率提高1倍多的特点。高气－固比条件工作，分级效率高，分级点控制精确[6]。

在一年多的连续运转过程中，没有发生任何机械设备事故。从试验结果可知，新研制的CC2000大型对撞式超细粉磨机及配套设备具有较高、较准确的自动化水平，运行安全可靠。

图4 逻辑控制梯形图Fig.4 Logic control ladder diagram

[1]祝战科.一种新型超细粉磨设备的研制 [J].中国粉体技术，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]祝战科.对撞式超细粉磨分级系统电气控制装置的研制[D].西安：西安交通大学，2012.

[3]柴瑞娟.西门子PLC高级培训教程[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[4]廖常初.S7-300/400 PLC应用教程[M].北京：机械工业出版社，2009.

[5]祝战科，梁盈富.大型超细粉磨机进料自动控制技术的研究[J].采矿技术，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]祝战科，梁盈富.大型超细粉磨机PLC控制技术研究[J].矿山机械，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.