球磨機的功率-料位特性見圖1。曲線1為球磨機的功率，空載即料位為0，此時功率為zui大功率的90%左右。隨著料位的提高，功升后降，滿罐時功率趨于零。曲線2為鋼碰功率（鋼球消耗功率），隨著料位的提高，鋼碰功升后降，滿罐時鋼碰功率趨于零。曲線3為煤功率（煤消耗功率），隨著料位的提高，煤功率逐漸降低。鋼碰功率與鋼球損耗、襯板損耗、震動、噪音的大小成正比。煤功率與煤產(chǎn)量成正比。即曲線1為總功率，曲線2為無效功率，曲線3為有效功率。曲線1等于曲線2與曲線3之和，也就是說總功率等于無效功率與有效功率。圖1：球磨機功率—料位特性隨著球磨機內(nèi)料位的增高，球磨機功率也相應增加，球磨機的產(chǎn)量也相應提高，因此給料量與產(chǎn)量可以隨時平衡，球磨機的工作狀態(tài)是自穩(wěn)的。當料位繼續(xù)增至某一值時，球磨機功率達到zui大。隨著料位進一步提高，功率下降，產(chǎn)量卻繼續(xù)提高。當產(chǎn)量達到zui大值之后，料位繼續(xù)增加，則球磨機功率和產(chǎn)量均下降。由于料位升高產(chǎn)量反而下降，球磨機的工作狀態(tài)是不自穩(wěn)的。因此不能工作在手動狀態(tài)。在手動方式下，球磨機只能工作在功率zui大點的左側(cè)，實際上由于料位沒有靈敏可靠的測量手段，實際運行點遠達不到zui大出力點。這就是習慣運行方式的缺陷。在料位曲線上的相應區(qū)域稱之為習慣運行區(qū)，在這個區(qū)域鋼球的消耗能量約有50%左右，即鋼球的能量約有50%左右是無效的。zui大出力點右側(cè)磨煤機消耗功率比習慣運行區(qū)小，產(chǎn)量卻比習慣運行區(qū)大。在這個區(qū)域鋼球的能量不足25%是無效的。但是磨煤機在這個狀態(tài)下的工作是不自穩(wěn)的，只有在自動控制條件下才能正常工作。這個區(qū)域我們定之為優(yōu)化運行區(qū)。從以上分析可以知道，優(yōu)化運行區(qū)與習慣運行區(qū)的實際差別就是料位高，或者說是“存煤煤大”。磨煤機內(nèi)的煤量直接影響的磨煤機功率、產(chǎn)量和無效損耗。只要控制料位在適當位置，磨煤機消耗的無效功率zui小，產(chǎn)量發(fā)反而提高。所以磨煤機經(jīng)濟運行問題就變成了*料位的控制問題。2、球磨機料位自動裝置。
陜西天安智能技術(shù)有限公司生產(chǎn)的音頻球磨機料位自動裝置，是在球磨機優(yōu)化運行的理論建立起來的。料位是指球磨機運行時的載料量，即磨煤機內(nèi)煤的體積減去鋼球所占容積之比。這種監(jiān)控系統(tǒng)的目的不在于地測量料位，而在于通過自動控制使球磨機運行在*的料位下。監(jiān)控系統(tǒng)的核心設備是tcs-200球磨機料位監(jiān)控裝置，該裝置是基于的mcs-96系列單片機的智能型裝置。通過安裝在球磨機罐體外的音頻傳感器接收罐體的噪音，傳感器將接收的罐體噪音信號輸入裝置的音頻電路進行預處理，通過a/d轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，單片機的微處理器對數(shù)字信號進行處理，得到料位的標征量，實現(xiàn)料位的測量，且很好地解決了抗干擾問題，因此測量結(jié)果不受周圍環(huán)境噪音的影響。裝置輸出控制信號給給料機控制執(zhí)行機構(gòu)，控制給料機給料速度，實現(xiàn)給料自動。并通過*的自尋優(yōu)功能實現(xiàn)球磨機料位定值、zui大出力或運行。同時該裝置還具有料位及相關(guān)量的越限報警功能，使系統(tǒng)十分可靠。
當手操器在手動裝置時，裝置處于手動方式，給料速度由運行人員用手操器給定。當手操器在自動方式時，裝置處于自動方式。通常使用兩種自動方式：一是自尋優(yōu)控制，通過面板可以設置出力控制方式，在球磨機和給料機均處于合閘狀態(tài)時，將手操器切到自動位置，系統(tǒng)即進入相應的自尋優(yōu)控制方式，即球磨機在不同物料質(zhì)地、濕度線度，隨時保持*料位，使球磨機運行在狀態(tài)，狀態(tài)是指出力與電耗之比zui大，即制粉電耗zui小。二是料位定值控制，通過面板可以設置料位定值控制方式、給定值、pid方式和pid參數(shù)，在球磨機和給料機均處于合閘狀態(tài)時，將手操器切到自動位置，系統(tǒng)即進入料位定值控制方式。
料位定值控制方式可以根據(jù)需要將料位始終控制在事先確定的料位上，這樣可以用定值控制方式將料位始終控制在出力較大電耗又較小的水平上。料位及料位相關(guān)量超出通過主機面板給定的上下*，主機將發(fā)出越限報警信號，包括前面板異常指示和外部聲光報警。引入相關(guān)量是為了實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的信號冗余，以保證即使音頻料位測量失敗也不可能導致制粉系統(tǒng)事故。