CN101329193A - 多功能自整定球磨机物料量测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及球磨机，本发明公开了一种多功能自整定球磨机物料量测量装置及测量方法，装置包括：球磨机噪声探头、自整定球磨机物料量变送器。方法：a)提取噪声能量，分析噪声频谱；b)计算判断球磨机最大磨电流；c)实时自动测量、修正球磨机磨电流与物料量关系曲线和磨噪声与物料量关系曲线；d)拟和球磨机磨电流与物料量关系和磨噪声与物料量关系，计算球磨机物料量；e)根据最大磨电流和特征谱变化判断球磨机内钢球量，并输出；f)根据各种物料量下球磨机噪声谱变化，判断球磨机最佳物料量，并输出。本发明稳定、可靠、具有全量程测量和长期准确测量的特点。

Description

多功能自整定球磨机物料量测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及球磨机，具体涉及一种多功能自整定球磨机物料量测量装置，本发明还涉及一种多功能自整定球磨机物料量测量方法。

背景技术

球磨机物料量的传统探测方式：

1)通过磨电流(球磨机电机电流信号)判断物料量：根据磨电流大小判断被粉碎的物料装载量。但由于球磨机物料量与磨电流的非单调性，即在物料较少和较多时，都可能导致电流下降。并且电流也会因钢球量多少引起变化；因此只能用于判断物料小范围变动趋势，无法全量程准确断定物料量。

2)通过磨噪声判断物料量：因球磨机内被粉碎物料的比重和硬度都小于钢球，所以物料的增加会减小球磨机噪声，测量球磨机噪声幅度可以判断球磨机内物料量的变化。但球磨机噪声幅度随物料量的变化是非线性的。特别是在物料较低和较高时，噪声变化不明显，无法探测物料量变化。另一方面，球磨机噪声又与钢球量以及被粉碎物料的特质(如硬度、温度)有关，因此造成物料量测量不准确，长期运行时产生物料量测量飘移等现象。

3)差压物料判定法：在采用风携带粉碎物料的球磨机系统(如电厂制煤粉球磨机)时，可以采用通过对球磨机风的压力损失(差压)判定物料的多少。但差压受总风量影响较大，同时气流扰动也较大。故此种方法只能定性判定物料多少，不能对物料进行定量测量。

图1所示为球磨机物料量与磨电流、磨噪声关系，由此可以看出此关系具有很大的非线性，同时此关系曲线还会因球磨机钢球添加和磨损整体上下浮动，因此使用单一关系只能在小范围确定物料量的变化趋势，无法确定准确的球磨机负荷。

通过以上分析可以看出原有的三种物料测量方法都存在非线性，受其它因素扰动较大，无法长期准确测量球磨机内的物料量。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种稳定、可靠、具有全量程测量的多功能自整定球磨机物料量测量装置。本发明的目的还提供一种多功能自整定球磨机物料量测量方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采取以下方案：

本发明的多功能自整定球磨机物料量测量装置，由球磨机噪声探头、多功能自整定球磨机物料量变送器组成，其中，

——球磨机噪声探头，分别与球磨机、自整定球磨机物料量变送器连接，用于将球磨机运行时的声波能量转换为电信号输入自整定球磨机物料量变送器；

——自整定球磨机物料量变送器，分别与球磨机、球磨机噪声探头连接，用于将球磨机声波能量信号和磨电流信号，处理产生球磨机实时物料量信号、钢球量信号和最佳物料量数值。

其中，所述自整定球磨机物料量变送器包括球磨机电机电流变送器、放大电路、AD转换电路、CPU、DA转换电路，其中，球磨机电机电流变送器与放大电路、AD转换电路连接，AD转换电路与CPU连接，CPU与DA转换电路连接。

其中，所述磨电流信号直接由自整定球磨机物料量变送器上的输入口引入。

其中，所述磨电流信号由通信输入到自整定球磨机物料量变送器。

本发明的多功能自整定球磨机物料量测量的方法，有以下步骤：

a)同时引入磨电流信号和球磨机噪声信号，共同计算球磨机负荷；通过磨电流负荷特性，对磨煤机噪声自动标定。

b)通过球磨机噪声探头提取球磨机内各种碰撞的特征噪声能量，分析噪声频谱；

c)根据球磨机运行时磨电流和噪声谱变化，由自整定球磨机物料量变送器计算判断球磨机最大磨电流；

d)实时自动测量、修正球磨机磨电流与物料量关系曲线和磨噪声与物料量关系曲线；

e)拟和球磨机磨电流与物料量关系和磨噪声与物料量关系，计算球磨机物料量；

f)根据球磨机最大磨电流和特征谱变化判断球磨机内钢球量，并输出；

g)根据各种物料量下球磨机噪声谱变化，判断球磨机最佳物料量，并输出。

(三)有益效果

1)本发明同时引入球磨机物料量的磨噪声和磨电流特性共同计算球磨机物料量，同时测量、相互修正，保证了球磨机在任何物料量情况下，实现准确测量。

2)本发明通过磨电流负荷特性，在线自动标定球磨机物料量，消除钢球量变化对物料量测量稳定性的影响。

3)本发明实时自动测量、修正球磨机磨电流与物料量关系曲线和磨噪声与物料量关系曲线。以此为基础，计算球磨机实时物料量数值，保证物料量测量的长期可靠性。

4)本发明将球磨机物料量的磨噪声和磨电流特性拟和在一起，消除各自的非线性，实现了全工况测量。

5)本发明通过球磨机最大磨电流和球磨机特征频谱分析，计算出了球磨机钢球量和最佳物料量。从而实现球磨机制粉过程的优化运行，达到节能降耗、安全高效的效果。

附图说明

图1是本发明球磨机物料量与磨电流、磨噪声关系曲线图；

图2是本发明总体结构的方框示意图；

图3是本发明测量方法的计算步骤流程框图；

图4本发明自整定球磨机物料量变送器面板端子图。

图中：1-8、输入端；9、10、电源端；11、12、通讯端；13-18、输出端；19、20、电源端；1′、球磨机2′、球磨机噪声传感器；3′、球磨机电机电流变送器；4′、放大电路；5′、AD转换电路；13′、485串行通信口；14′、DA转换电路；15′、多功能自整定球磨机物料量变送器。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图2：

本发明的一种多功能自整定球磨机物料量测量装置由球磨机噪声探头、多功能自整定球磨机物料量变送器组成。球磨机噪声探头由10HZ到20000HZ的音频传感器将球磨机运行时的声波能量转换为电信号，输入多功能自整定球磨机物料量变送器。

多功能自整定球磨机物料量变送器，输入声波能量信号和经球磨机电机电流变送器给出的4～20mA磨电流信号，通过放大电路4′、AD转换电路5′的信号处理，转换为数字量，输入变送器内置单片机。由单片机处理产生球磨机实时物料量信号、钢球量信号和最佳物料量数值。

多功能自整定球磨机物料量变送器通过CPU对所有信号实施智能处理，信号输入输出采用模拟量和数字通信两种方式。其模拟量为标准4～20mA信号。数字量采用485串行口13′通信方式。

多功能自整定球磨机物料量变送器可作为Windows nt、Windows2000、Windows xp为操作系统的工程师站的从站，对其变送器量程范围、输入输出端口和地址进行设定。并可收集和监视所有相关运行参量。

本发明的多功能自整定球磨机物料量变送器的CPU采用单片机，其运行中的计算内容包括：调整噪声能量频谱提取，过程极值提取，计算最大磨电流，噪声能量整定，磨电流整定，噪声、磨电流拟和，输出球磨机物料量，球磨机工作性能计算，相对钢球量计算，输出相对钢球量，相对粉碎效率计算。

本发明的多功能自整定球磨机物料量变送器采用石家庄开发区天能科技有限公司生产的ZQW-II B型产品。

本发明的主要参数：

1、球磨机噪声传感器特性：

输入阻抗：500Ω；相应频谱50Hz～20000Hz；

灵敏度：0dB＝1V/ubar；角度：120。

2、自整定球磨机物料量变送器：

a)噪声传感器输入口：输入阻抗10kΩ，频率相应100Hz-10000Hz，交流信号幅度0-1V.

b)磨电流信号输入口：用于4-20mA球磨机电机电流变送器信号直接输入，输入阻抗250Ω。

c)球磨机物料量输出口：输出球磨机负荷4-20mA，对应0-100％；

d)球磨机最大磨电流输出：4-20mA。

e)485串行通信口13′。

本发明所有工作方式均要求球磨机负荷传感器与多功能自整定球磨机物料量变送器直接相连。

工作方式1：磨电流直接由输入口引入，将电流自动修正和补偿的球磨机物料量、最大磨电流直接输出。并通过485串行口13′输出以上参量。

工作方式2：磨电流由通信输入，其他与工作方式1相同。

以上两种工作方式，球磨机负荷会自动修正，使用时只需24小时自动适应，完成负荷整定，并随球磨机钢球添加量不断整定负荷输出。

工作方式3：在不接入球磨机电流时，因无法对球磨机负荷自动修正，需要手动整定负荷输出，在球磨机电流最大时，负荷整定为50％。

参见图4，本发明的多功能自整定球磨机物料量变送器接线：

输入端1、2，接FHB-2A球磨机物料量传感探头；

输入端3、4，接4-20mA球磨机电流信号，在工作方式2、3可不接入，3+、4-；

输入端5、6，接4-20mA球磨机温度信号，在工作方式2、3可不接入，5+、6-；

输入端7、8，接4-20mA球磨机差压信号，在工作方式2、3可不接入，7+、8-；

电源端9、10，接入DC+24V电源。9+，10-；

通信端11、12，RS-485口，11+，12-；

4-20mA最大球磨机电流输出13、14。13+，14-；

4-20mA自修正球磨机物料量输出15、16。15+，16-；

4-20mA无修正球磨机物料量输出17、18。17+，18-；

电源端19、20，接入AC220V电源。9、10。

参见图3，本发明同时接收球磨机噪声信号和磨电流信号，经装置内CPU智能处理，使这两个于球磨机物料量相关的信息相互修正，并拟和出全工况的球磨机物料量的百分比数值。

为长期准确测量球磨机物料量，采用了以下的方法步骤：

a)分析噪声频谱，提取球磨机内各种碰撞的特征噪声能量；

b)根据球磨机运行时磨电流和噪声谱变化，计算判断球磨机最大磨电流；

c)实时自动测量、修正球磨机磨电流与物料量关系曲线和磨噪声与物料量关系曲线；

d)拟和球磨机磨电流与物料量关系和磨噪声与物料量关系，计算球磨机物料量；

e)根据最大球磨机电流和特征谱变化判断球磨机内钢球量，并输出；

f)根据各种物料量下球磨机噪声谱变化，判断球磨机最佳物料量，并输出。

本发明适用于各种类型球磨机物料量的测量。

1、全量程球磨机物料量测量。采用磨电流和球磨机噪声同时测量、相互修正，保证球磨机在任何物料量情况下，实现准确测量；

2、自整定功能。装置实时对球磨机磨电流与物料量关系曲线和磨噪声与物料量关系曲线进行自动测量、修正，以此为基础计算球磨机实时物料量数值，保证物料量测量的长期可靠性；

3、通过自动测量球磨机电流所能达到的最大值和磨噪声能量谱，判断球磨机内钢球量；

4、最佳物料量通过判别对球磨机内各种物料量噪声能量谱，分析识别球磨机内各种碰撞的几率和能量，计算出球磨机的最佳物料量(在此物料量下球磨机对物料粉碎效率最高)。

Claims (5)

1、一种多功能自整定球磨机物料量测量装置，其特征在于：设有球磨机噪声探头、自整定球磨机物料量变送器，其中，

——球磨机噪声探头，分别与球磨机、自整定球磨机物料量变送器连接，用于将球磨机运行时的声波能量转换为电信号输入自整定球磨机物料量变送器；

——自整定球磨机物料量变送器，分别与球磨机、球磨机噪声探头连接，用于将球磨机声波能量信号和磨电流信号，处理产生球磨机实时物料量信号、钢球量信号和最佳物料量数值。

2、如权利要求1所述的一种多功能自整定球磨机物料量测量装置，其特征在于：所述自整定球磨机物料量变送器包括球磨机电机电流变送器、放大电路、AD转换电路、CPU、DA转换电路，其中，球磨机电机电流变送器与放大电路、AD转换电路连接，AD转换电路与CPU连接，CPU与DA转换电路连接。

3、如权利要求1所述的一种多功能自整定球磨机物料量测量装置，其特征在于：所述磨电流信号直接由自整定球磨机物料量变送器上的输入口引入。

4、如权利要求1所述的一种多功能自整定球磨机物料量测量装置，其特征在于：所述磨电流信号由通信输入到自整定球磨机物料量变送器。

5、一种多功能自整定球磨机物料量测量方法，其特征在于：

a)同时引入磨电流信号和球磨机噪声信号，共同计算球磨机负荷；通过磨电流负荷特性，对磨煤机噪声自动标定。

b)通过球磨机噪声探头提取球磨机内各种碰撞的特征噪声能量，分析噪声频谱；

c)根据球磨机运行时磨电流和噪声谱变化，由自整定球磨机物料量变送器计算判断球磨机最大磨电流；

d)实时自动测量、修正球磨机磨电流与物料量关系曲线和磨噪声与物料量关系曲线；

e)拟和球磨机磨电流与物料量关系和磨噪声与物料量关系，计算球磨机物料量；

f)根据球磨机最大磨电流和特征谱变化判断球磨机内钢球量，并输出；

g)根据各种物料量下球磨机噪声谱变化，判断球磨机最佳物料量，并输出。

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