球磨机是我国火力发电厂最常见的制粉设备，其电耗高达厂用电的20％左右，因此球磨机的节能、高效运行是企业提高经济效益的主要途径之一。要降低制粉电耗，必须保证球磨机的料位在最佳状态，目前以料位检测来保证球磨机处于最佳存煤量还缺乏可靠的手段，大多仍为人工操作运行，致使球磨机经常牺牲经济效益运行于存煤不足的保守区，导致制粉电耗偏高。因此，如何准确地检测料位，使球磨机运行于高效的料位状态是本文研究的主要内容。 本文首先介绍了球磨机的构造和工作原理，求解了球磨机运行时简体内钢球的运行轨迹和钢球的冲击能量及冲击力，计算出了球磨机工作的若干特征频率，研究了球磨机能量消耗的分配。 根据球磨机工作机理得出钢球冲击简体是引起球磨机振动的首要原因。对钢球作用于和筒体的冲击振动信号，首先利用ANSYS建模对球磨机的振动进行理论计算，获得了其3000Hz-6000Hz特征频段，然后对实验采集到的筒体和轴承上的振动信号进行频谱分析，验证了其特征频率。并且利用数字信号处理的方法，找出了球磨机振动特征频率的特征值。将特征值运用于不同料位工况的振动信号数据，确定了振动特征值与料位的关系，并拟合出函数关系曲线，由此得到了利用振动信号检测料位的方法。 还对制粉电能消耗进行了计算，将不同料位工况下的制粉单耗比较分析，获得了制粉单耗最小的工况，即处于最佳料位的工况，并且提出了结合振动信号检测料位的方法，控制球磨机运行在最佳工况。 另外，为了区分球磨机故障信号和料位信号，对球磨机故障信号特性进行了分析。首先研究了球磨机故障机理，列出了故障树逻辑关系。然后在时、频域将振动信号的故障特性加以分析，实现了对球磨机部分故障信号的识别和故障诊断。并且分析了故障特征频率和料位特征频率的区别，排除了球磨机部分故障信号对料位信号的影响。