多功能自整定球磨機物料量測量裝置及測量方法
2023-05-28 05:36:16
專利名稱：多功能自整定球磨機物料量測量裝置及測量方法
技術領域：
本發明涉及球磨機，具體涉及一種多功能自整定球磨機物料量測 量裝置，本發明還涉及一種多功能自整定球磨機物料量測量方法。
背景技術：
球磨機物料量的傳統探測方式1) 通過磨電流(球磨機電機電流信號)判斷物料量根據磨電 流大小判斷被粉碎的物料裝載量。但由於球磨機物料量與磨電流的非 單調性，即在物料較少和較多時，都可能導致電流下降。並且電流也 會因鋼球量多少引起變化；因此只能用於判斷物料小範圍變動趨勢， 無法全量程準確斷定物料量。2) 通過磨噪聲判斷物料量因球磨機內被粉碎物料的比重和硬 度都小於鋼球，所以物料的增加會減小球磨機噪聲，測量球磨機噪聲 幅度可以判斷球磨機內物料量的變化。但球磨機噪聲幅度隨物料量的 變化是非線性的。特別是在物料較低和較高時，噪聲變化不明顯，無 法探測物料量變化。另一方面，球磨機噪聲又與鋼球量以及被粉碎物 料的特質(如硬度、溫度)有關，因此造成物料量測量不準確，長期 運行時產生物料量測量飄移等現象。3) 差壓物料判定法在釆用風攜帶粉碎物料的球磨機系統(如 電廠制煤粉球磨機)時，可以釆用通過對球磨機風的壓力損失(差壓) 判定物料的多少。但差壓受總風量影響較大，同時氣流擾動也較大。 故此種方法只能定性判定物料多少，不能對物料進行定量測量。圖1所示為球磨機物料量與磨電流、磨噪聲關係，由此可以看出 此關係具有很大的非線性，同時此關係曲線還會因球磨機鋼球添加和 磨損整體上下浮動，因此使用單一關係只能在小範圍確定物料量的變化趨勢，無法確定準確的球磨機負荷。通過以上分析可以看出原有的三種物料測量方法都存在非線性， 受其它因素擾動較大，無法長期準確測量球磨機內的物料量。發明內容(一) 要解決的技術問題 本發明的目的是提供一種穩定、可靠、具有全量程測量的多功能自整定球磨機物料量測量裝置。本發明的目的還提供一種多功能自整 定球磨機物料量測量方法。(二) 技術方案為了達到上述目的，本發明釆取以下方案本發明的多功能自整定球磨機物料量測量裝置，由球磨機噪聲探 頭、多功能自整定球磨機物料量變送器組成，其中，——球磨機噪聲探頭，分別與球磨機、自整定球磨機物料量變送 器連接，用於將球磨機運行時的聲波能量轉換為電信號輸入自整定球 磨機物料量變送器；——自整定球磨機物料量變送器，分別與球磨機、球磨機噪聲探 頭連接，用於將球磨機聲波能量信號和磨電流信號，處理產生球磨機 實時物料量信號、鋼球量信號和最佳物料量數值。其中，所述自整定球磨機物料量變送器包括球磨機電機電流變送器、放大電路、AD轉換電路、CPU、 DA轉換電路，其中，球磨機 電機電流變送器與放大電路、AD轉換電路連接，AD轉換電路與CPU 連接，CPU與DA轉換電路連接。其中，所述磨電流信號直接由自整定球磨機物料量變送器上的輸 入口引入。其中，所述磨電流信號由通信輸入到自整定球磨機物料量變送器。本發明的多功能自整定球磨機物料量測量的方法，有以下步驟5a) 同時引入磨電流信號和球磨機噪聲信號，共同計算球磨機負荷；通過磨電流負荷特性，對磨煤機噪聲自動標定。b) 通過球磨機噪聲探頭提取球磨機內各種碰撞的特徵噪聲能量，分析噪聲頻譜；c) 根據球磨機運行時磨電流和噪聲譜變化，由自整定球磨機物料量變送器計算判斷球磨機最大磨電流；d) 實時自動測量、修正球磨機磨電流與物料量關係曲線和磨噪聲 與物料量關係曲線；e) 擬和球磨機磨電流與物料量關係和磨噪聲與物料量關係，計 算球磨機物料量；f) 根據球磨機最大磨電流和特徵譜變化判斷球磨機內鋼球量，並 輸出；g) 根據各種物料量下球磨機噪聲譜變化，判斷球磨機最佳物料 量，並輸出。(三)有益效果1) 本發明同時引入球磨機物料量的磨噪聲和磨電流特性共同計 算球磨機物料量，同時測量、相互修正，保證了球磨機在任何物料量 情況下，實現準確測量。2) 本發明通過磨電流負荷特性，在線自動標定球磨機物料量， 消除鋼球量變化對物料量測量穩定性的影響。3) 本發明實時自動測量、修正球磨機磨電流與物料量關係曲線 和磨噪聲與物料量關係曲線。以此為基礎，計算球磨機實時物料量數值，保證物料量測量的長期可靠性。4) 本發明將球磨機物料量的磨噪聲和磨電流特性擬和在一起， 消除各自的非線性，實現了全工況測量。5) 本發明通過球磨機最大磨電流和球磨機特徵頻譜分析，計算 出了球磨機鋼球量和最佳物料量。從而實現球磨機制粉過程的優化運行，達到節能降耗、安全高效的效果。
圖l是本發明球磨機物料量與磨電流、磨噪聲關係曲線圖；圖2是本發明總體結構的方框示意圖；圖3是本發明測量方法的計算步驟流程框圖；圖4本發明自整定球磨機物料量變送器面板端子圖。圖中1-8、輸入端；9、 10、電源端；11、 12、通訊端；13-18、輸出端；19、 20、電源端；l'、球磨機2'、球磨機噪聲傳感器；3'、球磨機電機電流變送器；4'、放大電路；5'、 AD轉換電路；13'、 485串行通信口； 14'、 DA轉換電路；15'、多功能自整定球磨機物料量變送器。
具體實施方式
以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。 參見圖2:本發明的 一種多功能自整定球磨機物料量測量裝置由球磨機噪聲 探頭、多功能自整定球磨機物料量變送器組成。球磨機噪聲探頭由 10HZ到20000HZ的音頻傳感器將球磨機運行時的聲波能量轉換為電 信號，輸入多功能自整定球磨機物料量變送器。多功能自整定球磨機物料量變送器，輸入聲波能量信號和經球磨 機電機電流變送器給出的4~20mA磨電流信號，通過放大電路4'、 AD轉換電路5'的信號處理，轉換為數字量，輸入變送器內置單片機。 由單片機處理產生球磨機實時物料量信號、鋼球量信號和最佳物料量數值。多功能自整定球磨機物料量變送器通過CPU對所有信號實施智 能處理，信號輸入輸出採用模擬量和數字通信兩種方式。其模擬量為 標準4-20mA信號。數字量釆用485串行口 13'通信方式。多功能自整定球磨機物料量變送器可作為Windows nt、 Windows2000、 Windows xp為作業系統的工程師站的從站，對其變 送器量程範圍、輸入輸出埠和地址進行設定。並可收集和監視所有 相關運行參量。本發明的多功能自整定球磨機物料量變送器的CPU釆用單片機， 其運行中的計算內容包括調整噪聲能量頻譜提取，過程極值提取， 計算最大磨電流，噪聲能量整定，磨電流整定，噪聲、磨電流擬和， 輸出球磨機物料量，球磨機工作性能計算，相對鋼球量計算，輸出相 對鋼球量，相對粉碎效率計算。本發明的多功能自整定球磨機物料量變送器釆用石家莊開發區天 能科技有限公司生產的ZQW-IIB型產品。本發明的主要參數1、 球磨機噪聲傳感器特性輸入阻抗500Q; 相應頻譜50Hz ~ 20000Hz; 靈敏度OdB=lV/ubar; 角度120。2、 自整定球磨機物料量變送器a) 噪聲傳感器輸入口 輸入阻抗10k Q ，頻率相應 100Hz-10000Hz,交流信號幅度O-IV.b) 磨電流信號輸入口用於4-20mA球磨機電機電流變送器信號 直接輸入，輸入阻抗250Q。c) 球磨機物料量輸出口 輸出球磨機負荷4-20mA,對應0-100%;d) 球磨機最大磨電流輸出4-20mA。e) 485串行通信口 13'。本發明所有工作方式均要求球磨機負荷傳感器與多功能自整定球 磨機物料量變送器直接相連。工作方式1:磨電流直接由輸入口引入，將電流自動修正和補償 的球磨機物料量、最大磨電流直接輸出。並通過485串行口 13'輸出以上參量。工作方式2:磨電流由通信輸入，其他與工作方式l相同。 以上兩種工作方式，球磨機負荷會自動修正，使用時只需24小時自動適應，完成負荷整定，並隨球磨機鋼球添加量不斷整定負荷輸出。 工作方式3:在不接入球磨機電流時，因無法對球磨機負荷自動修正，需要手動整定負荷輸出，在球磨機電流最大時，負荷整定為50%。參見圖4，本發明的多功能自整定球磨機物料量變送器接線 輸入端l、 2，接FHB-2A球磨機物料量傳感探頭； 輸入端3、 4，接4-20mA球磨機電流信號，在工作方式2、 3可不 接入，3+、 4-;輸入端5、 6，接4-20mA球磨機溫度信號，在工作方式2、 3可不 接入，5+、 6-;輸入端7、 8，接4-20mA球磨機差壓信號，在工作方式2、 3可不 接入，7+、 8-;電源端9、 10，接入DC+24V電源。9+,10-;通信端ll、 12， RS-485 口， 11+， 12-;4-20mA最大球磨機電流輸出13、 14。 13+, 14-;4-20mA自修正球磨機物料量輸出15、 16。 15+, 16-;4-20mA無修正球磨機物料量輸出17、 18。 17+， 18-;電源端19、 20 ，接入AC220V電源。9、 10。參見圖3,本發明同時接收球磨機噪聲信號和磨電流信號，經裝 置內CPU智能處理，使這兩個於球磨機物料量相關的信息相互修正， 並擬和出全工況的球磨機物料量的百分比數值。為長期準確測量球磨機物料量，採用了以下的方法步驟a) 分析噪聲頻譜，提取球磨機內各種碰撞的特徵噪聲能量；b) 根據球磨機運行時磨電流和噪聲譜變化，計算判斷球磨機最大磨電流；c) 實時自動測量、修正球磨機磨電流與物料量關係曲線和磨噪聲與物料量關係曲線；d) 擬和球磨機磨電流與物料量關係和磨噪聲與物料量關係，計算 球磨機物料量；e) 根據最大球磨機電流和特徵譜變化判斷球磨機內鋼球量，並輸出；f) 根據各種物料量下球磨機噪聲譜變化，判斷球磨機最佳物料 量，並輸出。本發明適用於各種類型球磨機物料量的測量。1、 全量程球磨機物料量測量。採用磨電流和球磨機噪聲同時測量、 相互修正，保證球磨機在任何物料量情況下，實現準確測量；2、 自整定功能。裝置實時對球磨機磨電流與物料量關係曲線和磨 噪聲與物料量關係曲線進行自動測量、修正，以此為基礎計算球磨機 實時物料量數值，保證物料量測量的長期可靠性；3、 通過自動測量球磨機電流所能達到的最大值和磨噪聲能量譜， 判斷球磨機內鋼球量；4、 最佳物料量通過判別對球磨機內各種物料量噪聲能量譜，分析 識別球磨機內各種碰撞的機率和能量，計算出球磨機的最佳物料量 (在此物料量下球磨機對物料粉碎效率最高)。
權利要求
1、一種多功能自整定球磨機物料量測量裝置，其特徵在於設有球磨機噪聲探頭、自整定球磨機物料量變送器，其中，——球磨機噪聲探頭，分別與球磨機、自整定球磨機物料量變送器連接，用於將球磨機運行時的聲波能量轉換為電信號輸入自整定球磨機物料量變送器；——自整定球磨機物料量變送器，分別與球磨機、球磨機噪聲探頭連接，用於將球磨機聲波能量信號和磨電流信號，處理產生球磨機實時物料量信號、鋼球量信號和最佳物料量數值。
2、 如權利要求1所述的一種多功能自整定球磨機物料量測量裝 置，其特徵在於所述自整定球磨機物料量變送器包括球磨機電機電 流變送器、放大電路、AD轉換電路、CPU、 DA轉換電路，其中， 球磨機電機電流變送器與放大電路、AD轉換電路連接，AD轉換電 路與CPU連接，CPU與DA轉換電路連接。
3、 如權利要求1所述的一種多功能自整定球磨機物料量測量裝 置，其特徵在於所述磨電流信號直接由自整定球磨機物料量變送 器上的輸入口引入。
4、 如權利要求1所述的一種多功能自整定球磨機物料量測量裝 置，其特徵在於所述磨電流信號由通信輸入到自整定球磨機物料量 變送器。
5、 一種多功能自整定球磨機物料量測量方法，其特徵在於a) 同時引入磨電流信號和球磨機噪聲信號，共同計算球磨機負 荷；通過磨電流負荷特性，對磨煤機噪聲自動標定。b) 通過球磨機噪聲探頭提取球磨機內各種碰撞的特徵噪聲能 量，分析噪聲頻譜；) 實時自動測量、修正球磨機磨電流與物料量關係曲線和磨噪聲與物料量關係曲線；e) 擬和球磨機磨電流與物料量關係和磨噪聲與物料量關係，計 算球磨機物料量；f) 根據球磨機最大磨電流和特徵譜變化判斷球磨機內鋼球量，並 輸出；g) 根據各種物料量下球磨機噪聲譜變化，判斷球磨機最佳物料 量，並輸出。
全文摘要
本發明涉及球磨機，本發明公開了一種多功能自整定球磨機物料量測量裝置及測量方法，裝置包括球磨機噪聲探頭、自整定球磨機物料量變送器。方法a)提取噪聲能量，分析噪聲頻譜；b)計算判斷球磨機最大磨電流；c)實時自動測量、修正球磨機磨電流與物料量關係曲線和磨噪聲與物料量關係曲線；d)擬和球磨機磨電流與物料量關係和磨噪聲與物料量關係，計算球磨機物料量；e)根據最大磨電流和特徵譜變化判斷球磨機內鋼球量，並輸出；f)根據各種物料量下球磨機噪聲譜變化，判斷球磨機最佳物料量，並輸出。本發明穩定、可靠、具有全量程測量和長期準確測量的特點。
文檔編號G01F23/296GK101329193SQ20071011139
公開日2008年12月24日 申請日期2007年6月20日 優先權日2007年6月20日
發明者謝京濤 申請人:石家莊開發區天能科技有限公司