概述球磨机的振动特性

由球磨机的工作原理我们可以知道，球磨机运行时，钢球、煤块与护甲之间，钢球之间，钢球与煤块之间产生的撞击造成球磨机的振动。钢球的一部分能量被原煤所吸收，实现原煤的破碎和研磨过程，另一部分能量消耗在钢球之间的碰撞摩擦以及钢球与护甲的碰撞摩擦，这一部分能量的释放导致了滚筒的振动，并沿着筒体和轴承座传播开来，并引起球磨机轴承的振动。

球磨机料位-振动功率特性关系如下图所示。图中曲线1是球磨机的总功率曲线，空载时料位为零，功率约为最大功率的90%。随着料位的升高，总功率先升高后降低，满磨时接近于零；曲线2反映的是碰撞功率，为球磨机的无效功率，它与钢球损耗、振动、噪声的大小成正比；曲线3反映的是磨煤功率，为有效功率，与磨出力近似成正比关系。球磨机总功率是无效功率与有效功率之和。从图中我们可以看出振动碰撞功率（曲线2）与料位之间基本呈线性关系。因此，从理论上可以认为对同一台球磨机而言，球磨机正常运行时，若振动功率越小，说明球磨机存煤量越多，对应料位越高；反之则说明存煤量越少，对应料位越低，这一规律为利用振动能量进行料位检测提供了依据。

球磨机料位—振动功率特性曲线

对于采用振动法进行料位检测而言，目前常用的方法是在球磨机的前、后轴承座安装振动传感器来采集振动信号。但由于轴承座振动冲击传递途径长、环节多，再加上筒体本身质量大等原因，在轴承座采集到的振动数据只能间接地反映滚筒内的碰撞情况。而筒体上的振动测点，大大减少了滚筒内钢球与煤块、钢球与钢球及钢球与筒壁之间碰撞振动冲击的传播途径，因此比传统的安装在球磨机前、后轴承座测点采集到的数据更能敏感地反映滚筒内钢球与煤块、钢球与钢球及钢球与筒壁之间的撞击情况，该振动数据更能准确地反映料位信息。因此，我们这里引入筒体振动信号作为表征球磨机料位的一个重要特征参数。表达振动信号特性的基本参数是位移、速度、加速度，这三者幅值之间的关系与频率有关，在低频振动场合，速度比较明显；而在高频振动场合速度幅值较大，并且加速度测量适合的范围也比较广。鉴于所研究的球磨机系统的实际情况，选择加速度为测量的振动参数，选取筒体振动能量的有效值来表征料位，相关过程及结论可见课题组的相关研究成果。