在以能源为基础的发展社会中,火力发电对我国工业领域节能降耗至关重要,锅炉作为火力发电的重要燃煤动力设备一直占有举足轻重的作用,而在锅炉燃烧制粉系统中球磨机是最为关键的设备之一。球磨机内存煤量的检测和控制问题是制粉系统优化的重中之重,但针对球磨机研磨过程却一直没有一个统一、严谨和完整的理论分析,存煤量的监控缺乏更精准方便的解决方案,因此,迅速提高球磨机制粉系统的自动化水平是火电厂刻不容缓的任务。目前,将磨煤介质的动能用来反映制粉系统的被控制量存煤量未见报道。研究提出一种基于钢球动能的球磨机存煤量的控制策略,以提高火电厂制粉系统存煤量控制的准确性。本文结合球磨机工业运行特性,专注钢球实时动能与存煤量、制粉系统运行效率之间的理论与方法,针对如何实现存煤量的优化控制展开了深入研究。本文取得的理论研究成果和创新点如下：1.本文提出了以所有钢球的总动能用来反映制粉系统的被控制量存煤量。(1)给煤量与制粉效率间的关联模型。基于电厂实时运行数据,从基础参数和运动能量角度采用关联度分析和均衡接近度方法综合分析反映锅炉效率的负荷与磨机给煤量及锅炉运行参数的关系。通过Matlab得出球磨机优化运行工况下运动钢球的变化规律,绘制其抛落状态下的运动曲线,设计钢球位置坐标系统,确立给煤量与钢球运动的关联程度。通过建立多项式回归模型和信息融合模型得出钢球动能相比多个锅炉运行参数对球磨机给煤量的影响更大,为研究基于钢球动能的存煤量的优化控制方法做理论准备。(2)钢球动能计算模型。通过分析球磨机运行条件及参数,对磨煤介质钢球随存煤量变化的运动空间分布实行分区计算,并由此提出一种基于球磨机内存煤量的钢球动能计算模型。随后采用实测试验验证模型准确性,确定斜抛运动为钢球获得最大动能的最佳运动状态,此时的存煤量为磨机的最佳存煤量。钢球运动分布测量简易,通过动能计算模型得到钢球实时动能值,对应调整磨机存煤量,表明钢球运动动能可用来反映存煤量工况,探索煤粉磨制过程,为基于钢球动能的球磨机存煤量的优化控制新方法的实现做基础理论研究。2.本文得出钢球实时动能与存煤量、制粉系统的运行效率之间存在密切关系。(1)离散元素法(DEM)仿真试验。采用DEM研究在分子动力学领域可被视为颗粒的钢球和煤的运动规律。基于DEM的PFC3D软件平台仿真球磨机运行过程,分析一定球径的定量优化的工作参数配置下不同煤径、煤量及粒度分布和钢球运动的关系,得出存煤量与钢球动能、摩擦损失能量和磨机筒壁总功的参数变化关系。结果表明：钢球抛落较泻落状态获得更多的动能；随存煤量增加,钢球动能的利用率先升高随后降低,初步得出存煤量与钢球运动存在密切关系。(2)球磨机物理试验。通过GUI图像边缘检测方法和Origin数据处理软件来研究中心传动式球磨机物理模型实验过程中钢球和煤的高速摄影图像,随存煤量增加,钢球经历泻落运动、少数钢球抛落运动到多数钢球抛落运动,钢球获得的动能越多,研磨煤的效率越高,从物理实验角度验证提出的基于钢球动能的球磨机存煤量控制方法的有效性。3.本文提出基于钢球动能的球磨机存煤量的控制策略。(1)钢球动能对存煤量的预测。基于存煤量和钢球运动的PFC3D仿真试验数据,采用组合自适应学习算法,建立存煤量和钢球动能信息融合的神经网络模型,实现钢球动能对磨机存煤量的实时预测控制,具有较高精度,为完善基于钢球动能的存煤量控制方法提供了有效的实验依据。此外,对基于钢球动能的存煤量控制建立系统参数模型,进行存煤量的阶跃扰动下钢球动能变化的阶跃响应曲线试验和系统辨识传递函数模型试验,得到递推最小二乘法(RLS)对存煤量估计的准确率和预测精度较高,评价基于钢球动能的存煤量预测模型,表明制粉系统的运行特性。(2)通过对钢球动能实时监控,建立钢球动能参数与球磨机存煤量的关系模型,本文提出基于运动钢球动能的存煤量控制方法,避免直接检测存煤量的困难,减少煤种、通风量、背景噪声等众多环境因素对料位检测的影响,提升对存煤量参数控制的精准度。