磨機負荷及溫度監(jiān)測技術在水泥行業(yè)的應用

李勝保，李淑杰，鄭 嘉

（1.廣靈金隅水泥有限公司，山西 大同 037500；2.上海傳偉信息科技有限公司，上海 200063）

0 引言

在我國，傳統(tǒng)的水泥磨電耳及振動測量裝置都是靠安裝在磨機附近的“監(jiān)聽”麥克風裝置進行測量，但該裝置對附近的其他磨機、電機、變速箱產(chǎn)生的聲音或振動非常敏感，這意味著附近其他磨機、電機亦或者其他鏈條傳動等產(chǎn)生的聲音或振動都會對數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾，無法進行準確測量。因此如何精確判斷各個磨室內(nèi)的物料填充情況，為高級控制系統(tǒng)及設備技術改造提供最基本的信息，無疑是水泥磨智能改造中必不可少的一環(huán)。

1 Smartfill磨機負荷監(jiān)測的組成及工作原理

德國KIMA公司開發(fā)了基于噪聲結構判斷的磨機負荷監(jiān)測器Smartfill，它可以將測量單元、負載傳感器、溫度傳感器直接裝在磨筒體上，跟隨磨筒體24 h不間斷的轉(zhuǎn)動，避免了周邊聲音對測量精度的影響，因為是直接在磨機筒體上進行測量，所以測量結果非常精準，而且可以針對不同磨倉進行監(jiān)測。同時，我們利用測量單元中擺錘的自發(fā)電功能使其可以自供電，無需額外提供電源。

Smartfill磨機負荷監(jiān)測一般由磨機測量單元（OMU),接受單元（RU），基本單元（BU），溫度傳感器，聲音傳感器，磨機負載直測傳感器這6部分組成，見圖1。

圖1 Smartfill磨機負荷監(jiān)測的組成

磨機測量單元、溫度傳感器、聲音傳感器、磨機負載直測傳感器一般直接裝在磨筒體上，接受單元（RU）一般裝在距離磨筒體3～20m的任意距離處，而基本單元（BU）最好能裝在距離磨筒體200m之內(nèi)的空調(diào)房中，具體見圖2。

Smartfill磨機負荷監(jiān)測的技術特點如下：

（1）直接安裝在磨機筒體上隨磨機一起旋轉(zhuǎn)；

（2）分別測量兩個磨倉的填充狀態(tài)和隔板的溫度；

（3）檢測單元自供電，無需額外提供電源；

（4）不受任何周邊影響和干擾，測量結果精確；

（5）根據(jù)磨倉狀態(tài)及時調(diào)整喂料量，使磨機效率最大化。

圖2 Smartfill磨機負荷監(jiān)測的安裝位置

2 SmartFill磨機負荷監(jiān)測在水泥廠的應用

在國內(nèi)的第一套SmartFill磨機負荷監(jiān)測已經(jīng)成功應用于廣靈金隅水泥，我們將SmartFill所測試的數(shù)據(jù)以及其他我們所需要的數(shù)據(jù)直接上傳到客戶的DCS中，中控室DCS界面可以看到一倉二倉負荷及溫度情況跟現(xiàn)場出磨提升機電流、喂料量、及回粉量等工藝數(shù)據(jù)變化的對應性，負荷數(shù)據(jù)均能迅速反映磨內(nèi)實際工況變化，與通過其他工藝參數(shù)變化趨勢吻合。

通過專家系統(tǒng)對磨機相關參數(shù)進行實時調(diào)整，來達到效益最大化，使用效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）精確性：相比磨機電流、出磨提升機電流而言，負荷能夠更精確的反映出磨內(nèi)的實際情況，比磨機電流等參數(shù)的精確性更高。在磨機電流相對高負荷的情況下、沒有磨機負荷是不敢再增加臺時的，以防止發(fā)生飽磨冒灰現(xiàn)象。使用磨機負荷，能精確了解磨內(nèi)情況，最后3 t、5 t的增產(chǎn)就體現(xiàn)在磨機負荷監(jiān)測的精度上。同時磨機負荷通過精確測量一倉二倉負荷填充率情況、后續(xù)可作為磨機診斷的一個重要參數(shù)，判斷水泥磨磨內(nèi)情況是否正常，隔倉板有無堵塞以及內(nèi)襯鋼球的磨損等狀況。

（2）及時性：相比目前常規(guī)控制手段，控制出磨提升機電流，磨機負荷具有前瞻性，通過趨勢發(fā)現(xiàn)，在磨機電流增高或降低的前十幾分鐘負荷已經(jīng)出現(xiàn)變化，當發(fā)現(xiàn)出磨提升機電流變化時，磨內(nèi)已經(jīng)處于一個相對飽磨或者空磨的狀態(tài)，這對于水泥磨的研磨效率已經(jīng)存在一定滯后，磨機負荷能夠在第一時間及時反映磨內(nèi)工況變化。

（3）優(yōu)化控制：在使用磨機負荷之前，該水泥磨通過在線粒度分析儀控制選粉機轉(zhuǎn)速、通過輥壓機小倉倉位控制磨機喂料量，磨機負荷的加入很好的將整個控制系統(tǒng)串聯(lián)，通過在線粒度分析儀控制選粉機轉(zhuǎn)速保證水泥成品的質(zhì)量，選粉機轉(zhuǎn)速的變化導致整個水泥磨循環(huán)負荷發(fā)生變化，通過精確測量磨內(nèi)負荷情況，調(diào)整循環(huán)風機，來穩(wěn)定整個磨機循環(huán)負荷系統(tǒng)，同時循環(huán)風機的變化影響輥壓機小倉倉位，最后對喂料進行及時調(diào)整，達到整個磨機系統(tǒng)的全自動優(yōu)化控制，使用前后效果對比見圖3。

圖3 使用磨機負荷監(jiān)測前后對比

3 結語

SmartFill磨機負荷監(jiān)測已經(jīng)在全球45個國家有超過800套的安裝應用，安裝簡單，無需維護，只需在磨機內(nèi)部結構調(diào)整或者鋼球重新填充時校準一下，不受任何外界因素困擾。該技術已經(jīng)成為拉豪集團的標配，給他們帶來了非常可觀的經(jīng)濟效益。SmartFill在線磨機負荷監(jiān)測，具有實時監(jiān)測一倉二倉負荷及磨內(nèi)溫度的功能，設備使用后能產(chǎn)生以下效果：

（1）精確及時判斷磨內(nèi)負荷狀況，及時調(diào)整工藝參數(shù)，提高磨機研磨效率。

（2）接入水泥磨專家系統(tǒng)，進行自動控制，實現(xiàn)整個磨機系統(tǒng)優(yōu)化控制，提高臺時、降低電耗。

（3）磨機負荷可以精確分別測量一倉二倉負荷填充率情況、后續(xù)可作為磨機診斷的一個重要參數(shù)，判斷水泥磨磨內(nèi)情況是否正常，隔倉板有無堵塞以及內(nèi)襯鋼球的磨損等狀況。

在未來，SmartFill磨機負荷監(jiān)測將會得到更廣泛的應用，其優(yōu)化生產(chǎn)，節(jié)能降耗，提高自動化程度的特點一定可以成為各大水泥企業(yè)實現(xiàn)水泥磨無人值守的一大助力。