近年来，鞍钢集团矿业公司先后在鞍千矿、齐大山矿、弓选厂、东烧厂等单位进行球磨机大型化的改扩建工作。大型球磨机是指简体直径5m以上，简体长6.6 m以上的磨机。国内大型球磨机制造业发展日趋成熟，尤其在球磨机控制和保护方面，通过消化引进技术，结合生产实践经验，结合信息化的发展变化，得到了不断完善。
1、设备结构
球磨机的简体是球磨机主要工作部件之一．简体工作时除承受研磨体的静载荷外，还受到研磨体的冲击，所以简体上产生的是交变应力。因此，它必须具有足够的强度和刚度。与球磨机简体相连的是主轴和滑动轴瓦，其直径很大，但长度较短。主轴承是球磨机的关键部件，一般采用静压或动静压轴承。两者区别是静压轴承的高压润滑泵一直要运行，而采用动静压轴承的高压润滑泵是需要启动前运行和停止前一段时间运行，启动正常后高压润滑泵不再运行。由于一些机械故障和其他原因在主轴瓦温度过高时，极易造成主轴瓦的损坏，影响磨机的正常运行。所以对于其润滑问题必须充分重视，一般都采用稀油集中循环润滑方式。球磨机的给矿胶带有的可以调整速度，有的采用给料设备，如振动、摆式和圆盘给料机等。这里需要的是可以调节给矿量，达到改变磨机处理量的目的，控制系统一般可安装皮带秤和下料堵料开关检测。
富通新能源销售球磨机、雷蒙磨粉机等磨机设备。
大型球磨机的传动方式主要是边缘传动，采用同步电动机的传动方式的球磨机具有低速，重载、起动力矩大等特点，正常工作时，其负载基本稳定。因此，大型球磨机都是采用空载启动同步电动机，然后再用气动离合器连接球磨机负载，既降低了同步机功率，又达到了节能目的。
2、控制原理
——同步电机。大型球磨机电机功率主要考虑设备本身重量、装球量、给矿量和补水量等载荷等因素，主电机一般用国产无刷励磁低速同步电机，其配套设备还包括高压控制柜、励磁柜、启动柜，这些设备主要完成对同步机的启动、停机，并且进行过电流、过电压、接地、相不平衡和同步机欠励等进行保护。同时通过PLC也对同步机的定子和转子两端轴承的温度进行检测保护。
——气动离合器。大型球磨机的电机一般为空载启动，然后通过气动离合器连接到球磨机简体负载，电机的启动并不代表球磨机已经运转，只有气动离合器闭合后，经过约8秒钟时间，通过磨擦片将球磨机传动轴抱紧，使简体转速正常，此时球磨机启动成功。
——润滑系统。磨机两端主轴承受的负载载荷较大，需要润滑良好、工作可靠、调心灵活、保护完善等要求。润滑系统一般采用合格的高（低）压稀油站，根据球磨机主轴承的工作原理不同，润滑方式也不同。动静压轴承润滑工作原理可采用“静压启动，动压润滑”的方式。在球磨机启动前先由高压油泵向中空轴与轴瓦底部之间泵人一些润滑油，在轴和瓦之间形成一层油膜，减小了启动阻力。在球磨机运转几分钟后，高压油泵停止工作。此时润滑油依靠球磨机的转动形成。动压润滑”，是在启动前后一段时间和停车前用高压系统，正常运行时用低压系统。而静压轴承润滑工作原理是在启动前后一直用高压系统托起球磨机主轴形成连续油膜，并且有另一路高压系统作为止推定位运转部分，其低压系统一直运行。
磨机主轴瓦是磨机的一个重要零件。当故障和其他原因造成主轴瓦温度过高时，极易造成主轴瓦的损坏，影响磨机的正常运行。为此，除了稀油站本身的保护运行外，需对主轴瓦进行温度监测。磨机主轴瓦测温方式：1）在主轴瓦底部钻孔，将测温热电阻把紧；2）在下油端面上加热电阻。磨机PLC控制系统进行报警和保护主轴瓦不被损坏。当油温出现异常升高时发出油温报警信号，当油温继续升到一定限度，PLC控制系统保护控制回路，导致气动离合器动作，使磨机脱离负载，达到保护轴瓦的目的。冬季气温很低，管路中的油粘度非常大，造成高压油泵启动时压力过高，经常过载。此时加热器自动加温，当温度较低时自动报警，低到一定限度时PLC控制系统保护控制回路，使气动离合器动作磨机脱离负载，或不能启动磨机。
——起动前的准备工作：1）检查危险地点是否有人；2)启动润滑站，保证润滑油各部位运转正常，油位适当，不足时添加l 3）检查球磨机内钢球填充率是否符合要求；4)检查磨体衬板螺栓、磨头与简体连接螺栓等处螺栓是否有松动并可靠拧紧；5）第一次试运转或长期停磨后再次起动时，必须用慢驱盘车，确认无异常现象，方可运行}6）与有关工作岗位取得联系，得到允许起动的信号后起动磨机。
——起动顺序：1）启动输出设备；2）启动球磨机的润滑系统；3）启动球磨机的主电机；4）启动球磨机的气动离合器；5）起动给矿胶带输送机。
——停机顺序：1）停止给料机；2）切开球磨机的气动离合器；短时间停止球磨机可以不停电机和润滑系统。长期停磨机应将钢球和物料加水减负荷，并且需要盘车；3)输送设备继续运转至机上物料排出后再停车。
湿式磨矿方式的输送主要是渣浆泵类设备将矿浆排走。
3、系统组成
太部分的PLC控制系统均具备球磨机控制系统条件。
——开关量的输入：1）同步电动机的启动信号}2）离合器的启动信号；3）高压控制柜故障信号；4)励磁柜故障信号} 5）润滑低压泵的运行信号；6）润滑1*高压泵的运行信号；7）润滑2*高压泵的运行信号；8）低压压力低报警信号；9）1#高压压力低报警信号；10）2 9高压压力低报警信号；11）油位低报警信号；12)回油温度高报警信号；13）轴瓦油温高报警信号；14)机旁、集中控制选择开关；15）输出设备启动信号。
——模拟量的输入检测：1）同步电动机的各相电流和电压检测；2）同步电动机的励磁电流检测}3）同步电动机的各定子温度检测；4）同步电动机的两端轴瓦温度检测；5）气动离合器空气压力检测；6）润滑站回油温度检测； 7）润滑站油位检测；8）低压润滑供油流检测；9）1#高压润滑供油流检测；10）2#高压润滑供油流检测；11)球磨机两端轴瓦温度检测。
——开关量输出控制：1）同步电动机停机信号；2）离合器脱离信号I 3）胶带给矿停机信号；4）励磁电流强励信号；5）润滑低压泵的运行信号灯；6）润滑1#高压泵的运行信号灯} 7）润滑28高压泵的运行信号灯；8）电机运行信号灯；9）低压压力低报警灯；10）1 8高压压力低报警灯；11）2#高压压力低报警灯；12）油位低报警灯；13)压差高报警灯；14)轴瓦油温高报警灯；15）加热器工作信号灯。
4、控制策略
PLC控制系统将给矿胶带运输机、主驱动电机、气动离合器、润滑系统、排矿泵等设备作为一个整体控制系统考虑。因此，球磨机相关联的前面给矿设备的停机控制信号，和后面设备启动信号输入，都是磨机PLC控制系统组成部分，他们相互之间构成了连锁关系。同时PI.C控制系统将把系统分为A类和B类故障，即A类故障为报警信息，只提示不停相关设备，B类故障则立即停止所有相关联的设备。
——润滑系统的启动和保护。润滑系统的启动即可在本地，又可远程启动。一般初次转车都是在机旁启动。首先启动低压油泵，然后启动高压油泵。当正常转车油温出现异常升到5l℃时，发出油温报警信号，当油温继续升到55℃时，PLC控制系统保护控制回路，导致气动离合器动作，使磨机脱离负载，同时切断给矿量。当温度低于21℃时自动报警，在低于19℃时PLC控制系统保护控制回路，会使气动离合器动作，使磨机脱离负载同时切断给矿量。磨机PLC控制系统同时监控高低压润滑油的给油量，当发现油路的流量和压力低时，发出报警信号，低到一定程度满足不了磨机工矿要求时，就会实现保护控制，使气动离合器动作，使磨机脱离负载同时切断给矿量。
——同步机的启动和保护。启动前，首先检查各相电流和电压是否正常，确认无误后再操作。启动后，PLC控制系统将接收来自高压启动柜是否故障信号，如果有故障将自动停机，如果没有故障，控制系统将判断励磁电流正常时，进入监控状态。当电机正常运行时，电机定子线圈和两端轴承温度出现异常升到55℃时，发出温度报警信号，当油温继续升到60℃时，PLC控制系统保护控制回路，导致气动离合器动作，使磨机脱离负载，同时切断给矿量，停止电机工作。当电控系统出现故障时．PLC控制系统会保护控制回路动作，导致气动离合器切开，使磨机脱离负载，同时切断给矿量，停止电机工作。
——气动离合器的控制。气动离合器是球磨机带动负荷的关键部位，它的启动需要满足一定的气压要求，使其能够带动球磨机的负荷。同时在离合器启动瞬间，PLC控制系统还要向励磁柜发出投入信号，以补偿负载增加对主电机的冲击。
PLC控制系统配置触摸屏显示器，可以设置和修改各类工艺参数，并显示温度、压力、电流等工艺曲线图，可提供A类报警信息和B类停机原因，为方便岗位操作和分析故障提供了强有力的依据。
5、效果
——改进后的磨机电机、润滑系统保护增强了，设备运转率得到了大幅提高，减少了磨机的开／停机次数，节省电耗，降低了生产成本；
——磨机因润滑不好造成烧瓦的事故率下降至零，基本不存在烧瓦事故；
——减少了岗位定员，提高了劳动生产率，改善了工作环境，减轻了工人的劳动强度；
——改造后，与其他小型磨机比较每年备件及检修费用明显降低。
6、结语
球磨机大型化是新建和改扩建选矿厂的必然选择，通过信息化实现对大型设备的控制和保护无疑是一条有效途径。实践表明，此举会使我国矿业得到更快的发展。
