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球磨机影响因素(球磨机消音降噪改进)

  来源：采矿知识 2022-05-30 08:36:52
球磨机影响因素(球磨机消音降噪改进) 球磨机噪声的模糊控制研究

目前大多数矿山球磨机生产能力的控制都依靠电子皮带秤控制给矿量并结合生产操作工的耳闻目测来监视操作，球磨机工作很难在最佳状态，且易发生“空肚”（少矿）和“涨肚”（过负荷）现象，对磨矿细度和选别过程的稳定性影响很大，进而影响选矿产品的质量和产量。 影响球磨机生产能力的因素很多，球磨机磨矿时产生的噪声与球磨机的生产能力有关，通常情况下，球磨机工作时矿石量少时，球磨机的噪声会强，此时噪声的声压级比较大；球磨机工作时矿石量大时，球磨机的噪声就会弱，此时噪声的声压级比较小。通过对球磨机生产能力和噪声之间的关系研究发现，噪声和球磨机生产能力之间具有严重的非线性和时变性，重复性差，数学模型不确定，故可采用可调整因子的模糊控制对球磨机噪声进行控制，使其处于最佳的磨矿状态，并设立球磨机“空肚”和“涨肚”的预警，从而实现对球磨机磨矿有效合理的控制。 一、系统组成 球磨机噪声的模糊控制主要由信息采样装置、信号处理系统、模糊控制器、执行机构等组成，其控制系统如图1所示。

图1 控制系统方框图 模糊控制器是模糊控制的核心部分，采用IPC工业测控机及其相应软件，是基于模糊知识表示和规则推理的语言模糊控制器。 信号处理系统主要是输入/输出接口，实现数字信号与模拟信号的转换。不光具有模/数（A/D）数模（D/A）转换单元，还具有适用于模糊处理的“模糊化”与“解模糊化”的环节。 执行机构主要是用伺服电机控制球磨机给矿的速度。 信息采样系统由传声器、数字声级计、频谱分析仪等组成，主要采集球磨机工作时的噪声，并将其非电量信号转换为电信号。 二、模糊控制器的设计 球磨机磨矿时其生产能力与噪声的声压级成递减关系，由于球磨机工作时矿量时刻都在变化，因此噪声的大小也随之变化，把球磨机的噪声作为一个输入变量，并把噪声的变化率作为另一个输出变量，把球磨机的给矿速度作为输出控制量，采用二维模糊控制器。二维模糊控制器的输入量除了误差外，还增加了误差变化率，因此系统的动态控制性能较好，有利于保证系统的稳定性，并可减少系统的超调量，削弱系统的振荡现象。其控制器结构如图2。

图2 模糊控制器的系统方框图 两个输入变量为：偏差e和偏差变化率ec，输出U，Ke和Kec分别为误差和误差变化的量化因子，作用是将实际数值e和ec的变化范围转变为模糊控制器能够接受的数值范围即E和EC，Ku为控制量的增益因子，作用是将控制器的输出U转变成实际的控制量u去控制被控对象。 （一）模糊变量和隶属函数的确定 模糊规则是由若干语言变量构成的模糊条件语句，选择适当的模糊语言变量，是建立模糊规则的前提。针对球磨机控制系统的实际情况，将输入误差变量E、误差变化率变量EC和控制变量U用5个语言变量来描述，即选取{负大，负小，零，正小，正大}，用符号表示为E＝{PB，PS，O，NS，NB}，EC＝{PB，PS，O，NS，NB}，U＝{PB，PS，O，NS，NB}。其隶属函数选择三角形隶属函数，如图3。

图3 隶属函数 （二）精确量与模糊量的相互转化 E、EC、U都是非模糊化的普通变量，它们的论域是实数域上的一个连续闭区间[m，n]。模糊化是将其离散化变换到模糊控制器中的内部论域，即E＝{－3，－2，－1，0，1，2，3}，EC＝{－3，－2，－1，0，1，2，3}，U＝{－3，－2，－1，0，1，2，3}，每一个档对应一个模糊子集，见表1。 表1 模糊子集的量化表可变的-3铅附言（同postscript）；警官（police sergeant）O纳秒铌
等级
-2-10一个2三
000000.5一个
00000.50.50
000.5一个0.500
00.50.50000
一个0.500000
模糊量转化为精确量称为非模糊化或清晰化，通常有最大隶属度法、取中位数法和加权平均法判决法。这里采用加权平均法判决法，将计算出的输出量再乘以增益因子Ku，即得到系统的最终控制量。 （三）模糊语言控制规则 建立模糊规划是设计模糊换热器的核心，它是形成模糊控制查询表的主要依据，控制规则主要根据专家知识和球磨机操作工长期的经验积累，根据球磨机磨矿的实际特点，总结25条控制规则，用模糊条件语言表示如下： R1：if E＝PB and EC＝NB,then U＝PS R2：if E＝PS and EC＝NS,then U＝PS ……………………………………………… 整个控制规则可用模糊控制规则表来描述，如表2。 表2 模糊控制规则表E铌铅附言（同postscript）；警官（police sergeant）O纳秒铌
东部中央邮（政）区
纳秒O附言（同postscript）；警官（police sergeant）铅
附言（同postscript）；警官（police sergeant）铅附言（同postscript）；警官（police sergeant）OO
铅附言（同postscript）；警官（police sergeant）附言（同postscript）；警官（police sergeant）纳秒O
附言（同postscript）；警官（police sergeant）OO纳秒纳秒
纳秒纳秒纳秒铌铌
纳秒纳秒纳秒铌铌
（四）模糊推理 模糊控制规则可以表示为一个模糊关系矩阵R： 计算出R后，输出模糊向量U: U = (E×EC)。R其中(e× EC)是一个7×7的矩阵，按行排列成一个向量，然后与R组合得到输出U(5)模糊控制算法从模糊控制查找表中得到的控制量U是控制量语言变量论域中的值，也必须转换成控制量基本论域中的值，即确定控制量的量化因子。一般k = μ max/p，p为控制量语言变量u的档位数，本设计方案选取p = 7。模糊推理得到的输出控制量U被量化并调整到模糊控制表3中，控制表存储在ROM中用于在线实时控制。表3模糊控制表E东部中央邮（政）区-3-2-10一个2三-3三三三2222-22222一个一个一个-12一个一个一个一个000一个一个000-1-1一个00-1-1-1-1-22-1-1-12-2-2-2三-2-2-2-2-3-3-3 三、功能的实现及仿真 由于噪声法是一种对磨矿过程的间接检测方法，在实际过程中影响声压强度的因素很多，用模糊控制的观点来处理这个问题更为实际。 （一）“空砸”和“涨胀”预警线的确定 由于每次球磨机加料的不同，所以取每次球磨机正常工作时产生的噪声声压强度的平均值为标准，通过大量的实测修正，确立“空砸”和“涨肚”预警线上限值Fu和下限值Fd，其计算公式为：

式中P为声压强的平均值；K1为空砸修正系数；K2为涨肚修正系数。 （二）应用软件的编制 采用C语言编制应用软件，其系统主程序框图如图4。

图4 系统主程序框图 四、实用实例 选定实际选厂生产能力Q＝60t/h的球磨机进行了2次8h的仿真试验，在仿真试验中设置了“空砸”和“涨肚”的条件，图5为正常生产时的仿真曲线，图6在为设置“空砸”和“涨肚”的仿真曲线。

图5 正常生产时球磨机噪声仿真曲线

图6 设置空砸或涨肚时球磨机噪声仿真曲线 当程序运行时，即可显示磨矿过程中噪声的动态实时曲线，球磨机在工作应控制在预警范围内。当曲线接近预警线时，将发生“空肚”或“涨肚”，操作人员可立即采取相应措施维持球磨机的正常工作。 本系统在铜陵某金矿磨矿车间运行以来，所显示的动态曲线与实际生产情况相符，对球磨机操作有直观的指导作用。该系统设计合理，运行可靠，预警准确，改善了球磨机的运行状态，降低了能源和辅料的消耗，具有一定的应用前景。 

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