0、引言
    大型球磨機是礦石磨粉制漿的關鍵設備，球磨機的構成較為復雜，影響其運行的性能好壞決定因素之一是與之配套的電氣控制系統。其電氣控制系統運行得好（或控制策略作得好），將有助于設備效能的發揮，反之，球磨機設備的效能發揮會受到影響。
    球磨機工作時，將物料和一定量的水通過進料端進入簡體內部，電動機經空氣離合器、大小齒輪裝置帶動裝有介質（鋼球）的簡體旋轉，物料受到球的撞擊以及球之間和球與簡體襯板之間的研磨，充分暴露出新鮮表面，得到充分混合，最后經出料篩的排料孔排出磨機，完成磨粉過程，富通新能源銷售的球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
1、大型球磨機的基本構成
    a．磨機本體包括磨機筒體（約220 t）、入口裝置和出口篩網裝置等，磨機簡體內裝不同直徑的鋼球150 t，正常工作時內有磷礦石150 t，水80 t。工作時磨機由同步電機經離合器機構牽引而旋轉，筒體內的鋼球與礦石進行研磨而得到所需的礦漿。
    b．慢速傳動機構由一臺22 kW的電動機傳動，經一臺行星齒輪減速機對磨機進行慢速傳動。慢速傳動主要在磨機檢修期間及磨機起車前使用。
    c．離合器機構是將同步電機的轉矩傳遞給磨機的關鍵裝置，工作時離合器內的氣囊充入不低于0.6 MPa壓力的空氣，將離合器片與小齒輪的旋轉筒抱死，從而牽引磨機旋轉。
    d．氣源系統為離合器機構提供符合要求壓縮空氣，主要由空壓機、管路和穩壓等部分構成。
    e．同步電動機是磨機動力裝置，其參數如下：額定電壓6000 V;額定功率2 200 kW;額定電流248A;額定勵磁電流250 A;額定轉速188 r/min。
    f．高低壓潤滑油站系統有2臺低壓油泵裝置，一臺工作，另一臺備用，工作泵和備用泵可以互相切換。2臺高壓泵同時啟動，但至少要滯后低壓泵1min啟動；潤滑油站在口處的油溫控制在35～45℃之間，當油溫超過45℃時，開通冷卻水，冷卻器開始工作，當油溫低于30℃時，由雙金屬溫度計接通電加熱器，提高油的溫度，因為油溫低于30℃時，油泵效率低，啟動危險，當油溫升至40℃時，也由雙金屬溫度計切斷電加熱器，除過濾器換向外，整個工作過程都是自動進行。
    g．噴射油站系統為磨機的大齒輪提供潤滑油，工作時間隔一定的時間自動噴油，其設定為每30min噴油20 s。
2、大型球磨機的電氣系統
    a．PI。C電氣控制柜是整個磨機系統的控制中心，電控柜上的聲光電控元件儀表顯示了機械各各部分的工作狀態，并能作出聲光預警及故障自動停機，柜門上的操作按鈕可以控制各部分機械設備的啟動和停止，遠、近程及手動、自動由柜門上的選擇開關自由選擇，由它控制的對象主要有：油站低壓泵電機2臺、油站高壓泵電機2臺、離合器氣泵電機l臺、噴射油站氣泵電機l臺、噴射油站油泵電機1臺、慢速傳動機構電機3臺、油站電加熱器1組、離合器電磁閥及噴射油站電磁閥等。
    b．高壓開關電柜為高壓同步電機提供電源，包括高壓進線柜1臺和高壓斷路器柜1臺。
    c．同步電機勵磁柜為高壓同步電機提供勵磁電流。勵磁柜為三相全控型，采用集成電路板作為觸發裝置。
    d．水電阻柜為高壓同步電機提供軟起動，包括水電阻柜3臺和中性點柜1臺。水電阻柜本身攜帶1臺小的PLC。
    e．現場儀表是設備運行的眼睛，磨機系統涉及到的儀表有很多：數顯溫控表6塊、空氣氣壓表5塊、油流開關表2塊、油壓低壓力表2塊、油壓高壓力表2塊。
3、大型球磨機系統中的主要技術問題
    球磨機的配套生產廠往往多達十幾家，各廠家多按行業標準或磨機制造廠的要求來進行系統配置，各廠家之間的技術銜接幾乎都在系統設備安裝調試時進行。許多技術上的問題往往在實際運行調試的過程中才慢慢地暴露出來，在處理磨機故障及磨機系統調試過程中，結合生產應用實際的情況，對大型球磨機電氣系統中的問題進行歸納總結為以下5個。
3.1  高低壓潤滑油站與高壓開關電柜直接連鎖問題
    高低壓潤滑油站為磨機提供潤滑油，就像汽車發動機必須要潤滑油一樣。當高低壓潤滑油站出現故障時磨機必須要停車，但磨機廠的電氣技術人員在做控制時忽略r同步電動機、氣動離合器、磨機本體三者之間的關系。雖然油站出現故障時可以停同步電動機從而保護設備，但這樣主導致了同步電動機起停次數的增加，不利于同步電動機的工作。事實上，當高低壓潤滑油站出現故障時只需要將氣動離合器脫開即可，此時高壓同步電機仍然工作，避免了高壓同步電機的重復起動，當然也就減少了對機械設備的沖擊。
3.2高低壓潤滑油站油溫控制問題
    磨機運行時需要的靜壓軸承潤滑油，是介質粘度為N22～N320的工業潤滑油，該潤滑油在溫度低于30℃時其粘度高，不利于潤滑油的循環流動。因而當油溫低于30℃時，由油站上的雙金屬溫度計發出信號給PLC系統，再由PI，C控制電加熱器工作，提高潤滑油的溫度，如果油溫低于30℃而強行起動時，油泵效率低，啟動會很危險。當油溫升至40℃時，也由雙金屬溫度計控制切斷電加熱器，使油溫的范圍始終保持在30～40℃之間。
    現在的問題是：冬季時環境溫度非常低，系統起車時給潤滑油加熱的時間很長，當環境溫度為12℃時，加熱時間約為60 min，如果環境溫度為低到2℃時，加熱時間會達120 min。系統起車前耗在潤滑油加熱上的時間過長給生產帶來了影響。
3.3關于大力矩慣性起動問題
    磨機簡體、鋼球、磷礦石及水共計超過400 t的龐然大物起動時是很費勁的事，原來的起動是：磨機在靜止時由離合器將已經完成起動而旋轉的同步電機的轉軸抱住，從而牽引磨機旋轉，這一過程需要6～8 s，離合器在這一過程中首先將其前端的進氣電磁閥打開，約3s離合器氣囊充入不低于0.6 MPa壓力的氣體，離合器氣囊外側的磨擦片隨即與靜止的磨機傳動小齒輪軸進行磨擦傳動，直至磨機同步旋轉，從離合器磨擦片與小齒輪軸接觸到同步旋轉3～5 s。
    從理論上講離合器的磨擦片與小齒輪軸接觸到同步旋轉的時間越短越好，因為在這段時間內磨擦片與小齒輪軸處于滑動磨擦的狀態，滑動磨擦會引起磨擦片溫度急劇上升，從而導致磨擦片的使用壽命縮短，而氣動離合器上的磨擦片更換非常復雜，需要將整個機構吊裝下來后才能更換。
3.4現場儀表抖動導致系統誤停車問題
    磨機系統的現場儀表較多，許多現場儀表均會隨系統的工作而發生輕微的抖動，儀表的這種抖動可能引起誤發信號，從而引起系統的誤停機。
    抖動可能引起誤發信號的儀表有：囊外壓力表、囊里壓力表、油流開關表、高壓油油壓壓力表、低壓油油壓壓力表和油箱油位開關。
3.5勵磁的投勵時間問題
    系統中大型同步電機采用異步起動，同步運行方式。異步起動時的轉速達到同步轉速的95%（即亞同步轉速）時進行同步的投勵切換。大多數的勵磁柜是根據常規型的同步拖動系統來進行設計的，其投勵的時間較長，投勵時間長可能引起系統起動過程振蕩，不利于系統的安全運行。
    而使用水電阻來起動同步電動機，同時每次起動時的氣動離合器都是脫開的，這意味著同步電機的每次起動都是在空載下進行的起動。因而投勵時間的選擇應合理進行縮短。
4、優化控制的主要技術措施
4.1解除高低壓潤滑油站與高壓開關電柜直接連
    鎖
    高低壓潤滑油站與高壓開關電柜直接連鎖是通過PLC電氣柜的與高壓開關電柜硬線連接而實現的，解除其連鎖可以通過2種方法，第1種是去掉硬線連接，第2種是通過修改PLC程序的方法。采用第2種方法，修改PLC程序可以避免改動已經敷設并連接好了的纜線。同時將潤滑油站的故障與氣動離合器的控制進行連鎖，實現油站故障時脫開氣動離合器就可以了。
4.2  改變高低壓潤滑油站油溫控制方式
    為了改變磨機系統每次起車前要長時間加熱潤滑油的缺點，可將油站油溫控制方式改為：油站油溫可離機控制，自動保溫方式。即PLC電氣柜只要送電就讓電加熱系統自動工作，勿需PLC程序進行惟一的獨斷的控制。具體的改法為將PLC電氣柜上的溫度控制儀表的第4個輸出觸點引出，用來控制電加熱器主回路中的接觸器即可，這樣油溫自動保溫在30～40c之間。
4.3解除慢速傳動系統與同步電動機系統互鎖
    在原來的系統設計中，慢速傳動與同步電動機是互鎖的，即在慢傳運行時是不能起動同步電機的，反之同步電機起動運行時慢傳也不能起動運行。在這種情況下，磨機只能從靜止狀態開始起動，因而所需的起動轉矩也就較大，這時氣動離合器磨擦片的損傷也大。如果能利用慢速傳動裝置給磨機一個慣性轉矩，在慢速傳動的同時起動磨機，則會減小起動轉矩從而也就減輕了對氣動離合器磨擦片的損傷。帶起慢速傳動起動時小齒輪的兩端同時輸入同一個方向的轉矩，當同步電機端的離合轉速超過慢傳轉速時，慢傳機構會自動脫離，完成輔助起動。
    要將系統起動改為帶慢傳起動，在PLC控制程序中解除其間連鎖就可以了，這樣系統就可以帶慢傳起動了，為了進一步優化控制，還將系統起動后慢傳的自動停車加了進來，即當氣動離合器工作后延時10 s（離合器的抱合過程不大于8s）自動將慢速傳動停止。穩定地實現了系統的大慣性轉矩起動。
4.4綜合解決系統誤停車
    現場儀表的抖動引起的磨機系統誤停車，可以用2種方法來解決，第1種是使用高性能的現場儀表，第2種是在PLC程序中增加對儀表輸入點的濾波時間，主要使用了第2種方法。
4.5合理縮短勵磁的投勵時間
    根據系統的實際應用特點，在選擇投勵時間時主要依據為：一是同步電機起動進入亞同步的時間，二是水阻柜起動完成到中性點柜的合閘時間。綜合考慮二者對系統起動的影響，宜將投勵時間選擇在5s左右。系統中采用了空氣離合器，在空氣離合器工作過程中同步電機的電流會急劇上升，此時一定要投強勵，勵磁系統穩定后再調整勵磁電流以滿足功率因素約超前。
5、結束語
    大型球磨機系統構成復雜，控制點多，影響運行的因素多，經過上述的問題分析及系統控制優化后，運行的穩定性有了較大幅度的提高，減少了系統的停機次數及停機時間。在楠木坪礦漿廠磨機的調試及試運行中采用上述優化策略，目前系統已穩定投入運行。控制系統優化后的磨機系統不僅提高了設備效能的發揮，同時降低了系統的維護成本。