CN102179278B - 球磨机自动调速系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磨细工程机械领域，尤其涉及一种球磨机。球磨机自动调速系统，包括球磨机主体，球磨机主体连接电动机，球磨机主体上设有球磨机盖，球磨机盖的底部外侧直接接触球磨机主体内部；还包括应变传感器，应变传感器连接信号处理电路，信号处理电路连接无线信号发射模块；还包括无线信号接收模块，无线信号接收模块连接调速信号电路，调速信号电路的输入端还连接转速检测装置，调速信号电路连接调速器，调速器连接电动机。球磨机自动调速方法，采用如下步骤：1)数据采集。2)数据处理与分析。3)调速控制。采用本发明的调速系统结构简单，能实现自动研磨的目的，采用本发明的调速方法，可以有效提高球磨机工作效率。

Description

球磨机自动调速系统及方法

技术领域

本发明涉及磨细工程机械领域，尤其涉及一种球磨机。

背景技术

球磨机是原料被破碎之后，再进行粉碎研磨的关键设备，是工业生产企业中最重要的高细磨生产设备。球磨机的转速是决定研磨效率的关键因素之一。目前，球磨机的转速都是依据球磨机直径、离心力公式等因素粗略计算得到的。并且球磨机在一个工作周期内，转速自始至终保持不变。在球磨机内部，是球石、原料、水的混合物，在球磨机不断工作进程中，随着原料细度的增加，原料与水的混合程度也越来越充分，越来越多的固体原料被研磨成细小的颗粒，细小的颗粒越来越多的悬浮在水里，构成泥浆，泥浆越浓，泥浆对球石运动的阻力也越来越大。因此，球磨机始终保持一个转速时，球石在球磨机内部的运动状态只是在某一段时间内实现了最佳工作过程，球磨机的转速不能够依据球磨机内部原料的状况及时调整，球石的工作效率不能实时达到最优。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球磨机自动调速系统，以解决上述技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种球磨机自动调速方法，以解决上述技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

球磨机自动调速系统，包括一球磨机支架，所述球磨机支架上设有一球磨机主体，所述球磨机主体通过一皮带连接一电动机，所述球磨机主体上设有一球磨机盖，所述球磨机盖的下部外侧直接接触所述球磨机主体内部空间；

还包括一设置在所述球磨机盖内侧的应变传感器，所述应变传感器用于检测所述球磨机盖的应变变形，所述应变传感器的输出端连接一信号处理电路的输入端，所述信号处理电路的输出端连接一无线信号发射模块；

还包括一无线信号接收模块，所述无线信号接收模块接收所述无线信号发射模块发射的无线信号，所述无线信号接收模块连接一调速信号电路的输入端，所述调速信号电路的输入端还连接一检测所述球磨机主体转速的转速检测装置，所述调速信号电路的输出端连接一调节所述电动机转速的调速器，所述调速器的输出端连接所述电动机的输入端。

当所述球磨机主体工作时，所述球磨机主体内的球石随着所述球磨机主体的转动而运动，所述球磨机盖受到所述球石的冲击、压力、无压力三个过程，并产生应变变形，所述应变传感器感应到所述球磨机盖的应变变形信息，将应变变形信息传送给所述信号处理电路，所述信号处理电路进行处理后，传送给所述无线信号发射模块进行发射；所述无线信号接收模块接收到所述无线信号发射模块发射的无线信号后，传送给所述调速信号电路，所述调速信号电路也接收转速检测装置检测的球磨机主体的转速信息，所述调速信号电路将处理后的无线信号和转速信息进行分析后，给所述调试器发出调速控制信号，从而使所述电动机调整转速，通过所述皮带调整所述球磨机主体的转速。

本发明采用检测球磨机盖的应变变形，来检测球磨机主体内的球石是否发生滚动研磨、抛落冲击运动等情况，根据应变变形自动调节电动机的转速，实现调速的系统结构简单、成本低，本发明根据球石运动状态实现的调速系统能有效提高研磨效率，无需人为的观察调节，实现自动化研磨的目的。

所述球磨机盖上设有一球磨机盖顶，所述球磨机盖顶将所述球磨机盖内侧空间盖住，所述球磨机盖内侧空间设有所述应变传感器、信号处理电路和无线信号发射模块。在球磨机盖上设置球磨机盖顶后，可以很好的保护球磨机盖内侧空间内部的电子元器件等装置，免受外界环境的损坏。

还包括一为所述球磨机盖内的电子元器件供电的电池，所述电池设置在所述球磨机盖内。本发明采用电池单独为球磨机盖内的电子元器件供电，可以将球磨机盖内的电子元器件与外界其它设备独立开。

还包括一支架，所述转速检测装置通过所述支架设置在所述球磨机主体的转动轴的一端，用于检测所述球磨机主体的转速。

所述应变传感器可以采用电阻应变片。电阻应变片检测精度高、成本低。所述应变传感器也可以采用其他能检测应变变形的器件。

所述应变传感器优选设置在所述球磨机盖底部内侧，以便更好的检测球磨机盖的应变变形。

所述调速器可以采用变频器，也可以采用其他能够接收调速信号，完成电动机调速功能的装置。

球磨机自动调速方法，采用如下步骤：

1)数据采集：包括采集应变变形信息和采集球磨机主体转速信息；

采集应变变形信息：应变传感器检测球石对球磨机主体的球磨机盖产生的应变变形，并将应变变形信息传送给信号处理电路，所述信号处理电路进行处理后，传送给无线信号发射模块进行发射；无线信号接收模块接收到所述无线信号发射模块发射的无线信号后，传送给调速信号电路；

采集球磨机主体转速信息：转速检测装置检测球磨机主体的转速，调速信号电路计算出球磨机主体旋转一周的时间t；

2)数据处理与分析：所述调速信号电路分析所述无线信号，计算出所述球石冲击所述球磨机盖的时间t1、所述球石施压所述球磨机盖的时间t2，所述球石不施压所述球磨机盖的时间t3。

当t＝t1+t2+t3时，此时所述球磨机主体内部的球石既有滚动研磨，也有抛落冲击运动；

当t＝t2时，所述球磨机主体在转动一周内，内部球石只有持续施压球磨机盖的时间t2，此时球磨机主体的转速使球石的离心力大于球石自身的重力，从而使球石失去了抛落冲击运动、滚动研磨运动；

当t＝t2+t3时，所述球磨机主体在转动一周内，内部球石有持续施压球磨机盖的时间t2，也存在有球石不施压球磨机盖的时间t3，此时球磨机的转速没有使球石产生足够的离心力，不能带动球石克服自身重力运动到球磨机的上半部分，球石只有滚动研磨运动，没有抛落冲击运动；

3)调速控制：根据t与t1、t2、t3之间的关系，调速信号电路给调速器发出调速控制信号，所述调速器控制电动机转动，从而控制与电动机连接的球磨机主体的转速。

本发明通过检测球石滚动研磨、抛落冲击等运动状态，对球磨机主体进行调速，改变球磨机主体的转速，提高球磨机工作效率。

在球磨机主体工作过程中，优选采用如下方式工作：在球磨机主体的一个工作周期中，球磨机主体工作周期的初期，采用t＝t1+t2+t3时的球磨机主体的转速，然后逐渐降低球磨机主体的转速，并过渡到t＝t2+t3时的球磨机主体的转速。在球磨机主体工作过程中，内部的球石都要经过大块状、大颗粒居多的粗大矿料到微米级、小颗粒精细泥料的变化过程，上述设计在球磨机主体的工作初期加大球石的抛落冲击时间，然后逐渐过渡到以球石的滚动研磨为主，这样可以有效提高球磨机主体的研磨效率。

有益效果：由于采用上述技术方案，采用本发明的调速系统结构简单，能实现依据矿料状况自动调速的目的，采用本发明的调速方法，可以有效提高球磨机工作效率。

附图说明

图1为本发明球磨机自动调速系统的整体结构示意图；

图2为本发明球磨机自动调速系统球磨机盖及内部示意图；

图3为本发明球磨机自动调速系统球磨机在静止状态下示意图；

图4为本发明球磨机自动调速系统球石施压球磨机盖外侧状态图；

图5为本发明球磨机自动调速系统球石不施压球磨机盖外侧状态图；

图6为本发明球磨机自动调速系统球石冲击球磨机盖外侧状态图；

图7为本发明球磨机自动调速系统的电路示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7，球磨机自动调速系统，包括球磨机支架10，球磨机支架10上设有球磨机主体1，球磨机主体1通过皮带11连接电动机12，球磨机主体1上设有球磨机盖2，球磨机盖2的下部外侧直接接触球磨机主体1内部空间；还包括设置在球磨机盖2内部空间的应变传感器5，应变传感器5用于检测所述球磨机盖2的应变变形，应变传感器5优选设置在球磨机盖2底部内侧，以便更好的检测球磨机盖2的应变变形。应变传感器5优选电阻应变片，电阻应变片检测精度高、结构简单、成本低。应变传感器5也可以采用其他能检测应变变形的器件。应变传感器5的输出端连接信号处理电路6的输入端，信号处理电路6的输出端连接无线信号发射模块7；还包括无线信号接收模块14，无线信号接收模块14接收无线信号发射模块7发射的无线信号，无线信号接收模块14连接调速信号电路13的输入端，调速信号电路13的输入端还连接检测球磨机主体1转速的转速检测装置8，调速信号电路13的输出端连接调节电动机12转速的调速器15，调速器15的输出端连接电动机12的输入端。调速器15优选变频器。还包括支架，转速检测装置8通过支架设置在球磨机主体1的转动轴的一端。

参照图2、图3，球磨机盖上2设有球磨机盖顶3，球磨机盖顶3将球磨机盖2的内部空间盖住，球磨机盖2内设有应变传感器5、信号处理电路6和无线信号发射模块7。在球磨机盖2上设置球磨机盖顶3后，可以很好的保护球磨机盖2内部空间的电子元器件，免受外界环境的损坏。还包括电池4，电池4设置在球磨机盖2内部。本发明采用电池4单独为球磨机盖2内的电子元器件供电，可以将球磨机盖2内的电子元器件与外界其它设备独立开。

当球磨机主体1工作时，球磨机主体1内的球石随着球磨机主体1的转动而运动，球磨机盖2受到球石的冲击、压力、无压力三个过程，并产生应变变形，应变传感器5感应到球磨机盖2的应变变形信息，将应变变形信息传送给信号处理电路6，信号处理电路6进行处理后，传送给无线信号发射模块7进行发射；无线信号接收模块14接收到无线信号发射模块7发射的无线信号后，传送给调速信号电路13，调速信号电路13也接收转速检测装置8检测的球磨机主体1的转速信息，调速信号电路13将处理后的无线信号和转速信息进行分析后，给调速器15发出调速控制信号，从而使电动机调整转速，通过所述皮带11调整所述球磨机主体1的转速。本发明采用检测球磨机盖的应变变形，来检测球磨机主体内的球石是否发生滚动研磨、抛落冲击运动等情况，根据应变变形自动调节电动机的转速，实现调速的系统结构简单、成本低，本发明根据球石运动状态实现的调速系统能有效提高研磨效率，无需人为的观察调节，实现自动化研磨的目的。

球磨机自动调速方法，采用如下步骤：

1)数据采集：包括采集应变变形信息和采集球磨机主体转速信息；采集应变变形信息：应变传感器检测球石对球磨机主体的球磨机盖产生的应变变形，并将应变变形信息传送给信号处理电路，信号处理电路进行处理后，传送给无线信号发射模块进行发射；无线信号接收模块接收无线信号发射模块发射的无线信号，传送给调速信号电路；采集球磨机主体转速信息：转速检测装置检测球磨机主体的转速，调速信号电路计算出球磨机主体旋转一周的时间t；

2)数据处理与分析：调速信号电路分析无线信号，计算出球石冲击球磨机盖16c的时间t1、球石施压球磨机盖16a的时间t2，球石不施压球磨机盖16b的时间t3；比较t1、t2、t3与t，从而判断球磨机内部球石的运动情况，判断球磨机主体内部的球石的运动情况：当t＝t1+t2+t3时，球磨机主体内部的球石既有滚动研磨，也有抛落冲击运动；当t＝t2时，球磨机主体在转动一周内，内部球石只有持续施压球磨机盖的时间t2，此时球磨机主体的转速使球石的离心力大于球石自身的重力，从而使球石失去了抛落冲击运动、滚动研磨运动；当t＝t2+t3时，球磨机主体在转动一周内，内部球石有持续施压球磨机盖的时间t2，也存在有球石不施压球磨机盖的时间t3，此时球磨机的转速没有使球石产生足够的离心力，不能带动球石克服自身重力运动到球磨机的上半部分，球石只有滚动研磨运动，没有抛落冲击运动；

3)调速控制：根据t与t1、t2、t3之间的关系，调速信号电路给调速器发出调速控制信号，调速器控制电动机转动，从而控制与电动机连接的球磨机主体的转速。

本发明的工作原理如下：球磨机主体在转动工作时，内部的球石会在球磨机主体内部作抛线运动，球磨机盖下部外侧直接接触球石，在球磨机主体转动一周内球磨机盖下部外侧会受到承受冲击、承受压力、不承受压力三个过程并产生应变变形，即存在球石冲击球磨机盖，球石施压球磨机盖，球石不施压球磨机盖三个状态。参照图6为球石冲击球磨机盖下部的状态，参照图4为，球石施压球磨机盖下部的状态，参照图5为球石不施压球磨机盖下部的状态。通过比较分析各状态时间与球磨机主体旋转一周的时间关系，判断球石处于滚动研磨、抛落冲击等运动状态，对球磨机主体进行调速，改变球磨机主体的转速，提高球磨机工作效率实时达到最优。

在球磨机主体工作过程中，优选采用如下方式工作：在球磨机主体的一个工作周期中，球磨机主体工作周期的初期，采用t＝t1+t2+t3时的球磨机主体的转速，然后逐渐降低球磨机主体的转速，并过渡到t＝t2+t3时的球磨机主体的转速。在球磨机主体工作过程中，内部的球石都要经过大块状、大颗粒居多的粗大矿料到微米级、小颗粒精细泥料的变化过程，上述设计在球磨机主体的工作初期加大球石的抛落冲击时间，然后逐渐过渡到以球石的滚动研磨为主，这样可以有效提高球磨机主体的工作效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.球磨机自动调速系统，包括一球磨机支架，所述球磨机支架上设有一球磨机主体，所述球磨机主体通过一皮带连接一电动机，其特征在于，所述球磨机主体上设有一球磨机盖，所述球磨机盖的下部外侧直接接触所述球磨机主体内部空间；

还包括一设置在所述球磨机盖内侧的应变传感器，所述应变传感器用于检测所述球磨机盖的应变变形，所述应变传感器的输出端连接一信号处理电路的输入端，所述信号处理电路的输出端连接一无线信号发射模块；

还包括一无线信号接收模块，所述无线信号接收模块接收所述无线信号发射模块发射的无线信号，所述无线信号接收模块连接一调速信号电路的输入端，所述调速信号电路的输入端还连接一检测所述球磨机主体转速的转速检测装置，所述调速信号电路的输出端连接一调节所述电动机转速的调速器，所述调速器的输出端连接所述电动机的输入端。

2.根据权利要求1所述的球磨机自动调速系统，其特征在于，所述球磨机盖上设有一球磨机盖顶，所述球磨机盖顶将所述球磨机盖内部空间盖住，所述球磨机盖内设有所述应变传感器、信号处理电路和无线信号发射模块。

3.根据权利要求2所述的球磨机自动调速系统，其特征在于，还包括一为所述球磨机盖内的所述应变传感器、信号处理电路和无线信号发射模块供电的电池，所述电池设置在所述球磨机盖内。

4.根据权利要求1所述的球磨机自动调速系统，其特征在于，还包括一支架，所述转速检测装置通过所述支架设置在所述球磨机主体的转动轴的一端，用于检测所述球磨机主体的转速。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的球磨机自动调速系统，其特征在于，所述应变传感器设置在所述球磨机盖底部内侧。

6.根据权利要求5所述的球磨机自动调速系统，其特征在于，所述应变传感器采用电阻应变片。

7.根据权利要求5所述的球磨机自动调速系统，其特征在于，所述调速器采用变频器。

8.球磨机自动调速方法，其特征在于，采用如下步骤：

1）数据采集：包括采集应变变形信息和采集球磨机主体转速信息；

采集应变变形信息：应变传感器检测球石对球磨机主体的球磨机盖产生的应变变形，并将应变变形信息传送给信号处理电路，所述信号处理电路进行处理后，传送给无线信号发射模块进行发射；无线信号接收模块接收到所述无线信号发射模块发射的无线信号后，传送给调速信号电路；

采集球磨机主体转速信息：转速检测装置检测球磨机主体的转速，调速信号电路计算出球磨机主体旋转一周的时间t；

2）数据处理与分析：所述调速信号电路分析所述无线信号，计算出所述球石冲击所述球磨机盖的时间t1、所述球石施压所述球磨机盖的时间t2，所述球石不施压所述球磨机盖的时间t3；

t与t1、t2、t3之间的关系如下：当t=t1+t2+t3时，此时所述球磨机主体内部的球石既有滚动研磨，也有抛落冲击运动；

当t=t2时，所述球磨机主体在转动一周内，内部球石只有持续施压球磨机盖的时间t2，此时球磨机主体的转速使球石的离心力大于球石自身的重力，从而使球石失去了抛落冲击运动、滚动研磨运动；

当t=t2+t3时，所述球磨机主体在转动一周内，内部球石有持续施压球磨机盖的时间t2，也存在有球石不施压球磨机盖的时间t3，此时球磨机的转速没有使球石产生足够的离心力，不能带动球石克服自身重力运动到球磨机的上半部分，球石只有滚动研磨运动，没有抛落冲击运动；

3）调速控制：根据t与t1、t2、t3之间的关系，调速信号电路给调速器发出调速控制信号，所述调速器控制电动机转动，从而控制与电动机连接的球磨机主体的转速。

9.根据权利要求8所述的球磨机自动调速方法，其特征在于，在球磨机主体工作过程中，采用如下方式工作：在球磨机主体的一个工作周期中，球磨机主体工作周期的初期，采用t=t1+t2+t3时的球磨机主体的转速，然后逐渐降低球磨机主体的转速，并过渡到t=t2+t3时的球磨机主体的转速。

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