CN101261150B - 一种用于测量钢球磨料位的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于测量钢球磨料位的方法，该方法由如下步骤组成，将音频传感器的接收面紧贴钢球磨的筒体外壁无缝隙安装，在传感器外部配合安装隔音外壳，使得外界干扰全部被隔离在隔音外壳之外，传感器获得的信号全部来自磨机筒体内部；传感器获得的信号通过信号发射单元，发射给信号接收单元；信号接收单元接收信号后，通过信号处理单元进行处理并且将处理后的结果提供给输出单元。本发明从根本上避免了外界噪音信号、振动信号对测量精度的影响，使得传感器上获得的信号直接来自磨内，从方法和原理上保证了测量的直接、精确、可靠和同步。

Description

一种用于测量钢球磨料位的方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量磨机内料位和温度的方法，尤其涉及一种用于测量钢球磨机料位和温度的方法。

背景技术

煤粉炉发电厂的制粉系统大部分是中储式钢球磨制粉系统或双进双出钢球磨制粉系统，并且上述制粉系统在所有制粉系统内所占的比例正逐年增大。从六十年代以来，中储式钢球磨制粉系统实现自动控制一直是一个解决不好的“老大难”问题，近几年大量使用的双进双出钢球磨制粉系统也存在同样问题。实现对制粉系统良好稳定的自动控制，切实提高研磨品质成为这些发电企业的迫切需要。而影响制粉系统实现良好的自动控制的原因很多，其中除了有制粉系统变量多、变量之间关联性强以及延迟大的原因之外，另一个重要原因就是磨内料位无法精确直接测量。

在水泥制造行业，水泥磨和生料磨是在水泥厂的主要生产设备，这两个磨系统的控制水平是水泥厂的生产效率、产品质量和用电成本的决定因素之一，因此其磨内料位的测量水平和控制水平同样是急需提高。水泥磨和生料磨由于无法用磨两端的差压来反应磨内的存料量，因此更加依赖对磨内料位的直接测量。

目前对管式钢球磨料位的测量方法主要有磨音法、振动法、功率法和差压法等。

传统的磨音法测量料位，是将音频传感器安装于磨机筒体周围，用以捕获磨内音频信号。磨机简体周围的声源很多，有筒体内部钢球、衬板及被研磨物料间的碰撞产生的有用的声音信息，也有外部环境的电机、齿轮、临近的其他设备等发出干扰噪音。根据磨机的运行特性和实践证明，当磨内料位低、存料量少时，磨内声音大、音频能量高；当磨内料位上升、存料量增加时，磨内声音降低、音频能量降低。而外界的噪音和磨内料位无关，因此，磨内的声音和音频能量是可以用来测量料位的有用信息，而磨外的噪音是对测量不利的干扰信号，有效的降低磨外噪音的干扰，就可以提高料位测量的精度和可靠度。如何有效利用磨内的音频能量，避免磨外的噪音干扰，成为磨内料位测量是否精确的关键因素。

传统的振动法测量料位，是将振动探头安装于磨机轴座上，筒体内料位改变时，轴座的振动随之改变，从而通过传递过来的振动信号间接反应磨内的存料量，由于磨内的振动是通过筒体和滑动轴承的油膜传递到轴座上，信号衰减很大，邻近磨机、电机等产生的振动信号也会传递到轴座上因此，该方法获得的料位信号准确性也不理想。

由此可以看出传统的磨音法、振动法无法避免外界环境的噪音干扰和振动干扰，从而导致测量精度低无法满足要求。而功率法和差压法则依靠间接计算得到，亦不准确。

因此，实有必要发明一种能够良好的解决磨内料位测量问题的方法，以此解决钢球磨研磨系统的自动控制问题。

发明内容

本发明的主要目的是在于提供一种用于测量钢球磨料位和温度的方法，进而解决钢球磨研磨系统的自动控制问题。

为了实现上述目的，本发明的用于测量钢球磨料位和温度的方法是这样的：

一种用于测量钢球磨料位和温度的方法，该方法由如下步骤组成：

(a)将音频传感器的接收面紧贴钢球磨的筒体外壁无缝隙安装，在传感器外部配合安装隔音外壳，使得外界干扰全部被隔离在隔音外壳之外，传感器获得的信号全部来自磨机筒体内部；

(b)传感器获得的信号通过信号发射单元，发射给信号接收单元；

(c)信号接收单元接收信号后，通过信号处理单元进行处理并且将处理后的结果提供给输出单元。

作为优选实施方式，步骤(a)中所述的钢球磨的筒体外壁上还可以安装音频、振动、温度或其他种类的传感器，用于测量磨机筒体的音频、振动、温度信号，这些信号经过处理后，音频和振动信号可以表征磨内存料量，温度传感器直接测量磨内温度。

作为优选实施方式，磨机的每个仓安装有传感器，用于在线测量每个仓的料位和隔仓板的温度及料位波动情况。

作为优选实施方式，步骤(b)中所述的信号发射单元为无线信号发射单元，接收单元为无线信号接收单元。

作为优选实施方式，所述钢球磨筒体上设有为信号采集、发射、处理单元供电的电源。

作为优选实施方式，所述电源为可充电电池或自发电电源。

本发明的有益效果在于：本发明的用于测量钢球磨料位和温度的方法实现了对磨内料位和温度的直接准确测量，因此解决了磨机自动控制的关键技术瓶颈，将该方法应用于整个研磨制粉系统中，对实现制粉系统的自动控制尤其发挥极其重要的作用。由于本发明采用将传感器直接无间隙安装于回转筒体的测量方法，从根本上避免了外界噪音信号、振动信号对测量精度的影响，使得传感器上获得的信号直接来自磨内，从方法和原理上保证了测量的直接、精确、可靠和同步，并进一步将该方法测得的信号用于磨机自动控制系统中，实现研磨制粉系统的自动控制。

具体实施方式

以下结合具体实施方式详细描述本发明采用的技术方案：

将音频传感器(如麦克风、电耳等设备)或者振动传感器直接安装在旋转的筒体上。音频传感器接收方向紧贴磨机外壳，用螺栓及专用垫片固定，音频传感器外壁为隔音屏蔽层。由于音频传感器无间隙的紧贴在筒体表面，加上传感器隔音罩隔音，所以音频传感器接收到的信号全部来自磨内音频振动信号，外界干扰无法传入。这样测量获得的音频信号直接、可靠、精确。

另外，振动传感器可以直接固定于外壳筒体上，因此，该传感器获得的信号全部是筒体振动信号，无其他振动信号的干扰。温度传感器穿过筒壁伸入筒内，直接测量隔仓板温度或者物料温度，温度信号的测量也直接、精确。

传感器采集的信号通过导线输送至安装于筒体上的信号发射单元，信号在该单元经过信号处理电路处理成无线信号，由无线发射器发出。上述无线发射器采用的无线传输方式可以根据现场实际情况灵活选用低UHF ISM频段、2.4GHz的UHF频段(如蓝牙、WLAN 802.11b/g)、红外线传输或者其他无需导线传输信号的信号传输方式。

安装于筒体上的信号采集单元、信号处理单元和信号发射单元的电源是由可以随筒体旋转的电源提供，该电源为高能蓄电池或自发电装置。

地面接收单元接收信号后，在信号处理单元进行处理并且转换(A/D转换、D/A转换、滤波、放大等处理)成为直接的料位表征信号，提供给输出单元。输出方式有直接显示、标准信号(4～20mA)输出、标准接口输出等多种输出模式。各种用于调试、标定、输出等的操作均可以在此进行。

在同一筒体上安装包括音频、振动、温度等多个传感器，同时测量磨机筒体振动、音频、温度信号，这些信号经过信号处理后，音频和振动信号可以表征磨内存料量，温度传感器直接测量磨内温度。多个传感器同时工作，可以直接测量同一筒体不同位置和不同隔仓的料位和物料温度。对料位的标定运用空磨和满磨等状态，结合具体磨机特性进行标定。

在信号发射和信号接收单元上都设有无线信号发射频率调节装置，每套装置可根据需要同时预留多条发射、接收频率。可以配合多传感器同时独立接收和输出同一磨机的不同测量信号，并保证各信号互不干扰。

料位温度测试部分输出单元输出的数字或模拟信号，接入磨机自动控制系统的数字或模拟信号输入通道。作为控制系统的重要控制信号，磨机自动控制系统根据本方法测得的料位和温度信号，结合研磨制粉系统的其他诸如温度、压力、电流、风门挡板开度、给料量等控制信号，经过各种控制方法的运算，由自动控制系统输出给料量调节、风门开度调节和喷水阀门开度调节指令，并通过各自的执行机构实现包括料位负荷自动控制在内的整个研磨制粉系统的自动控制。

本发明的用于测量钢球磨料位和温度的方法可以广泛应用在诸多钢球磨(又称筒式磨、管磨、钢段磨、磨机等)及其自动控制系统中，用以测量磨内料位和温度信号，并将运用该测试方法获得的信号，提供给相应钢球磨的自动控制系统，实现这些钢球磨的自动控制。例如本发明的用于测量钢球磨料位和温度的方法可以用于：火电厂中间仓储式磨煤机料位测量及制粉系统的自动控制；火电厂双进双出钢球磨磨内料位测量(同时测量两侧料位)及制粉系统的自动控制；水泥厂水泥磨料位和隔仓板温度测量(可同时测量两个隔仓的料位)及磨系统的自动控制；水泥厂生料磨料位和温度测量及磨系统的自动控制；以及诸如石墨、钢铁、陶瓷、冶金等行业的磨机料位测量及磨系统自动控制。

本发明的用于测量钢球磨料位和温度的方法主要用于测量磨机的磨内料位和温度，是一种应用无线传输技术和自发电技术解决转动部件信号测量问题的方法。由于采用将传感器直接无间隙安装于回转筒体的测量方法，从根本上避免了外界噪音信号、振动信号对测量精度的影响，使得传感器上获得的信号直接来自磨内，从方法和原理上保证了测量的直接、精确、可靠和同步，并进一步将该方法测得的信号用于磨机自动控制系统中，实现研磨制粉系统的自动控制。

Claims (6)

1.一种用于测量钢球磨料位的方法，其特征在于，该方法由如下步骤组成：

(a)将音频传感器的接收面紧贴钢球磨的筒体外壁无缝隙安装，在传感器外部配合安装隔音外壳，使得外界干扰全部被隔离在隔音外壳之外，传感器获得的信号全部来自钢球磨筒体内部；

(b)传感器获得的信号通过信号发射单元，发射给信号接收单元；

(c)信号接收单元接收信号后，通过信号处理单元进行处理并且将处理后的结果提供给输出单元。

2.根据权利要求1所述的用于测量钢球磨料位的方法，其特征在于：步骤(a)中所述的钢球磨的筒体外壁上还安装有振动传感器，用于测量钢球磨筒体的振动信号，该信号经过处理后可以表征磨内存料的料位。

3.根据权利要求2所述的用于测量钢球磨料位的方法，其特征在于：钢球磨的每个仓都安装有音频传感器、振动传感器，用于在线测量每个仓的料位和隔仓板的料位波动情况。

4.根据权利要求1所述的用于测量钢球磨料位的方法，其特征在于：步骤(b)中所述的信号发射单元为无线信号发射单元，接收单元为无线信号接收单元。

5.根据权利要求1所述的用于测量钢球磨料位的方法，其特征在于：所述钢球磨筒体上设有为信号采集、发射、处理单元供电的电源。

6.根据权利要求5所述的用于测量钢球磨料位的方法，其特征在于：所述电源为可充电电池或自发电电源。