CN102744141B - 球磨机运动状态检测系统及方法 - 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。球磨机运动状态检测系统，包括球磨机支架，球磨机支架上设有球磨机主体，球磨机主体上设有球磨机盖，球磨机盖内侧设有橡胶垫，橡胶垫加工有通孔，空心螺杆穿过通孔，空心螺杆一端固定连接共鸣箱，空心螺杆另一端穿过球磨机盖后螺纹连接螺母；还包括设于共鸣箱内部的声音检测装置，声音检测装置连接信号处理装置，信号处理装置连接无线发射装置。还包括无线接收装置，无线接收装置连接显示信息处理电路。由于采用上述技术方案，本发明通过检测磨机主体内的各种噪音，来确定球磨机主体的运动状态，结构简单、成本低廉，且不易受工作现场环境影响。

Description

球磨机运动状态检测系统及方法

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。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，球石对原料产生重击和研磨。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。

在球磨机工作过程中，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。因此，在球磨机一个工作周期内，球磨机的运动状态需要根据需要改变。而现有技术中缺少对球磨机的运动状态的检测技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球磨机运动状态检测系统，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运动状态检测方法，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：

球磨机运动状态检测系统，包括一球磨机支架，所述球磨机支架上设有一球磨机主体，所述球磨机主体上设有一球磨机盖，所述球磨机盖内侧设有一橡胶垫，所述橡胶垫加工有通孔，一空心螺杆穿过所述通孔，所述空心螺杆一端固定连接一共鸣箱，所述共鸣箱直接接触所述球磨机主体内部空间，所述空心螺杆另一端穿过所述球磨机盖后螺纹连接一螺母；

还包括一测量所述共鸣箱内部噪音的声音检测装置，所述声音检测装置设于所述共鸣箱内部，所述声音检测装置连接一信号处理装置，所述信号处理装置连接一无线发射装置；

还包括一接收所述无线发射装置发射的无线信号的无线接收装置，所述无线接收装置连接一显示信息处理电路。

声音检测装置检测共鸣箱内的噪音信息，并将噪音信息传送给信号处理装置，信号处理装置对噪音信息进行处理，判断出球磨机主体的运动状态信息，并将运动状态信息通过无线发射装置发射给外部的无线接收装置，无线接收装置传送给显示信息处理电路处理后，进行显示，供使用者查看。本发明通过检测磨机主体内的各种噪音，来确定球磨机主体运动状态，检测系统结构简单、成本低廉，且不易受工作现场环境影响，能实现球磨机主体运动状态的在线测量，为研磨高质量的泥浆提供了可靠的数据。

所述球磨机运动状态检测系统还包括一为所述声音检测装置、所述信号处理装置、所述无线发射装置供电的电源，所述电源设置在所述球磨机盖上。

所述球磨机主体通过一传动装置连接一电动机，所述电动机连接一调速装置，调节调速装置，实现对球磨机主体的转速调整。

球磨机运动状态检测方法，包括如下步骤：

1）球磨机主体进入工作状态，共鸣箱与球磨机主体内部空间直接接触，共鸣箱内的声音检测装置采集球磨机主体内部球石与共鸣箱、球石与球石、球石与球磨机主体内壁的撞击噪音，还采集球磨机主体内部球石与共鸣箱、球石与球石、球石与球磨机主体内壁的摩擦噪音，声音检测装置把噪音信号转化为电流信号，并把电流信号传送给信号处理装置；

2）信号处理装置根据电流信号判断球磨机主体的运动状态，信号处理装置根据电流信号判断球磨机主体处于正常工作状态，方法如下：

球磨机主体在正常工作状态时，在球磨机主体转动一周内，共鸣箱在球磨机主体的带动下要经过被球石撞击、被球石摩擦、进入泥浆、进入球磨机主体内部的空间四个阶段；

在被球石撞击区域，共鸣箱受到球石强烈的撞击，由声音检测装置转化的电流信号为尖峰脉冲电流；

在被球石摩擦区域，共鸣箱受到球石均匀的摩擦，由声音检测装置转化的电流信号为有规律的噪音电流；

共鸣箱在球磨机主体带动下进入泥浆区域、进入空间区域时，共鸣箱没有受到球石的直接作用，声音检测装置转化的电流信号为经过泥浆吸收后的球石撞击球磨机主体内壁、球石互相撞击时的尖峰脉冲电流和球石摩擦球磨机主体内壁、球石互相摩擦的噪音电流；

信号处理装置依据在一个球磨机主体转动周期内，三种电流信号的交替出现，判断出球磨机主体处于正常工作状态。

步骤2）中，信号处理装置根据电流信号判断球磨机主体处于亚超速工作状态，方法如下：

球磨机主体在亚超速工作状态时，由于离心力的作用，一部分球石随同球磨机主体内壁转动，一部分球石在球磨机主体内部进行抛落运动，共鸣箱始终在球石包围中，共鸣箱接受球石摩擦，声音检测装置转化的电流信号是球石摩擦共鸣箱产生的有规律的噪音电流和被泥浆吸收的球石撞击球石的尖峰脉冲电流；

信号处理装置依据在一个球磨机主体转动周期内，持续而有规律的噪音电流和被泥浆吸收的尖峰脉冲电流判断出球磨机主体处于亚超速工作状态。

步骤2）中，信号处理装置根据电流信号判断球磨机主体处于超速工作状态，方法如下：

球磨机主体在超速工作状态时，由于离心力的作用，球石紧贴球磨机主体内壁，所有球石随同球磨机主体内壁转动，共鸣箱始终在球石包围中，共鸣箱没有受到球石的摩擦，声音检测装置转化的电流信号是来自球磨机主体中心部分球石的摩擦噪音电流；

信号处理装置依据在一个球磨机主体转动周期内，弱而有规律的噪音电流判断出球磨机主体处于超速工作状态。

步骤2）中，信号处理装置根据电流信号判断球磨机主体处于静止状态，方法如下：

球磨机主体在静止状态时，共鸣箱没有受到球石的撞击、摩擦，球磨机主体内部的球石与球石之间、球石与球磨机主体之间也没有相互撞击、摩擦，声音检测装置检测不到来自共鸣箱的撞击噪音、摩擦噪音，由声音检测装置转化的电流信号为零，信号处理装置依据电流信号判断出球磨机主体正在处于静止状态。

信号处理装置判断出球磨机主体的运动状态后，将运动状态信息通过无线的方式发送给外部显示信息处理电路，通过显示信息处理电路进行显示，供使用者查看。

有益效果：由于采用上述技术方案，本发明的系统和方法通过检测磨机主体内的各种噪音，来确定球磨机主体的运动状态，检测系统结构简单、成本低廉，且不易受工作现场环境影响。检测方法简单方便，能实现球磨机主体运动状态的在线测量，为研磨高质量的泥浆提供了可靠的数据。

附图说明

图1为本发明共鸣箱与球磨机盖的连接示意图；

图2为本发明球磨机运动状态检测系统的电路示意图；

图3为本发明球磨机主体处于静止状态时的内部结构示意图；

图4为本发明共鸣箱被球石撞击时的内部结构示意图；

图5为本发明共鸣箱被球石摩擦时的内部结构示意图；

图6为本发明共鸣箱进入泥浆时的内部结构示意图；

图7为本发明共鸣箱进入球磨机主体内部的空间时的内部结构示意图；

图8为本发明球磨机主体处于亚超速工作状态时的内部结构示意图；

图9为本发明球磨机主体处于超速工作状态时的内部结构示意图。

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，球磨机运动状态检测系统，包括一球磨机支架，球磨机支架上设有一球磨机主体2，球磨机主体2上设有一球磨机盖1，球磨机盖1内侧设有一橡胶垫12，橡胶垫12加工有通孔，一空心螺杆3穿过通孔，空心螺杆3一端固定连接一共鸣箱5，共鸣箱5直接接触球磨机主体2内部空间，空心螺杆3另一端穿过球磨机盖1后螺纹连接一螺母4。还包括一测量共鸣箱5内部噪音的声音检测装置6，声音检测装置6设于共鸣箱5内部，声音检测装置6连接一信号处理装置7，信号处理装置7连接一无线发射装置8。还包括一接收无线发射装置8发射的无线信号的无线接收装置10，无线接收装置10连接一显示信息处理电路11。声音检测装置6检测共鸣箱5内的噪音信息，并将噪音信息传送给信号处理装置7，信号处理装置7对噪音信息进行处理，判断出球磨机主体2的运动状态信息，并将运动状态信息通过无线发射装置8发射给外部的无线接收装置10，无线接收装置10传送给显示信息处理电路11处理后，进行显示，供使用者查看。本发明通过检测磨机主体内的各种噪音，来确定球磨机主体2运动状态，检测系统结构简单、成本低廉，且不易受工作现场环境影响，能实现球磨机主体2运动状态的在线测量，为研磨高质量的泥浆提供了可靠的数据。

球磨机运动状态检测系统还包括一为声音检测装置6、信号处理装置7、无线发射装置8供电的电源9，电源9设置在球磨机盖1上。信号处理装置7、无线发射装置8也设置在球磨机盖1上。球磨机主体2通过一传动装置连接一电动机，电动机连接一调速装置，调节调速装置，实现对球磨机主体2的转速调整。具体实施时，信号处理装置7可以连接调速装置，信号处理装置7根据不同时刻，球磨机主体2的不同运动状态，调节调速装置，达到使用者对球磨机主体2内部球石研磨的要求。

球磨机运动状态检测方法，包括如下步骤：1）球磨机主体2进入工作状态，共鸣箱5与球磨机主体2内部空间直接接触，共鸣箱5内的声音检测装置6采集球磨机主体2内部球石与共鸣箱5、球石与球石、球石与球磨机主体2内壁的撞击噪音，声音检测装置6还采集球磨机主体2内部球石与共鸣箱5、球石与球石、球石与球磨机主体2内壁的摩擦噪音，声音检测装置6把噪音信号转化为电流信号，并把电流信号传送给信号处理装置7。2）信号处理装置7根据电流信号判断球磨机主体2的运动状态，信号处理装置7根据电流信号判断球磨机主体2处于正常工作状态，方法如下：

参照图4、图5、图6、图7，球磨机主体2在正常工作状态时，在球磨机主体2转动一周内，共鸣箱5在球磨机主体2的带动下要经过被球石撞击、被球石摩擦、进入泥浆、进入球磨机主体2内部的空间四个阶段。在被球石撞击区域，共鸣箱5受到球石强烈的撞击，由声音检测装置6转化的电流信号为尖峰脉冲电流。在被球石摩擦区域，共鸣箱5受到球石均匀的摩擦，由声音检测装置6转化的电流信号为有规律的噪音电流。共鸣箱5在球磨机主体2带动下进入泥浆区域、进入空间区域时，共鸣箱5没有受到球石的直接作用，声音检测装置6转化的电流信号为经过泥浆吸收后的球石撞击球磨机主体2内壁、球石互相撞击时的尖峰脉冲电流和球石摩擦球磨机主体2内壁、球石互相摩擦的噪音电流。信号处理装置7依据在一个球磨机主体2转动周期内，三种电流信号的交替出现，判断出球磨机主体2处于正常工作状态。

步骤2）中，信号处理装置7根据电流信号判断球磨机主体2处于亚超速工作状态，方法如下：参照图8，球磨机主体2在亚超速工作状态时，由于离心力的作用，一部分球石随同球磨机主体2内壁转动，一部分球石在球磨机主体2内部进行抛落运动，共鸣箱5始终在球石包围中，共鸣箱5接受球石摩擦，声音检测装置6转化的电流信号是球石摩擦共鸣箱5产生的有规律的噪音电流和被泥浆吸收的球石撞击球石的尖峰脉冲电流。信号处理装置7依据在一个球磨机主体2转动周期内，持续而有规律的噪音电流和被泥浆吸收的尖峰脉冲电流判断出球磨机主体2处于亚超速工作状态。

步骤2）中，信号处理装置7根据电流信号判断球磨机主体2处于超速工作状态，方法如下：参照图9，球磨机主体2在超速工作状态时，由于离心力的作用，球石紧贴球磨机主体2内壁，所有球石随同球磨机主体2内壁转动，共鸣箱5始终在球石包围中，共鸣箱5没有受到球石的摩擦，声音检测装置6转化的电流信号是来自球磨机主体2中心部分球石的摩擦噪音电流。信号处理装置7依据在一个球磨机主体2转动周期内，弱而有规律的噪音电流判断出球磨机主体2处于超速工作状态。

步骤2）中，信号处理装置7根据电流信号判断球磨机主体2处于静止状态，方法如下：参照图3，球磨机主体2在静止状态时，共鸣箱5没有受到球石的撞击、摩擦，球磨机主体2内部的球石与球石之间、球石与球磨机主体2之间也没有相互撞击、摩擦，声音检测装置6检测不到来自共鸣箱5的撞击噪音、摩擦噪音，由声音检测装置6转化的电流信号为零，信号处理装置7依据电流信号判断出球磨机主体2正在处于静止状态。

信号处理装置7判断出球磨机主体2的运动状态后，将运动状态信息通过无线的方式发送给外部显示信息处理电路11，通过显示信息处理电路11进行显示，供使用者查看。显示信息处理电路11显示信息可以是图表形式，也可以是文字形式，还可以是球磨机主体2内部球石运动的动画形式。

本发明还可以利用共鸣箱5检测泥浆浓度。在球磨机主体2正常工作状态下，一个工作周期的初期，泥浆浓度低，泥浆吸收球石与球石之间研磨噪声、球石与球磨机主体2内壁之间噪音的能力低，声音检测装置6检测到来自共鸣箱5的噪音信号就大。在球磨机正常工作状态下，一个工作周期的后期，泥浆浓度高，泥浆吸收球石与球石之间研磨噪声、球石与球磨机主体2内壁之间噪音的能力高，声音检测装置6检测到来自共鸣箱5的噪音信号就小。信号处理装置7分析声音检测装置6输出的噪音信号的大小，可以获得泥浆的浓度值。

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 (7)

1.球磨机运动状态检测系统，包括一球磨机支架，所述球磨机支架上设有一球磨机主体，所述球磨机主体上设有一球磨机盖，其特征在于，所述球磨机盖内侧设有一橡胶垫，所述橡胶垫加工有通孔，一空心螺杆穿过所述通孔，所述空心螺杆一端固定连接一共鸣箱，所述共鸣箱直接接触所述球磨机主体内部空间，所述空心螺杆另一端穿过所述球磨机盖后螺纹连接一螺母；

还包括一测量所述共鸣箱内部噪音的声音检测装置，所述声音检测装置设于所述共鸣箱内部，所述声音检测装置连接一信号处理装置，所述信号处理装置连接一无线发射装置；

还包括一接收所述无线发射装置发射的无线信号的无线接收装置，所述无线接收装置连接一显示信息处理电路；

所述球磨机主体通过一传动装置连接一电动机，所述电动机连接一调速装置，调节调速装置，实现对球磨机主体的转速调整。

2.根据权利要求1所述的球磨机运动状态检测系统，其特征在于，所述球磨机运动状态检测系统还包括一为所述声音检测装置、所述信号处理装置、所述无线发射装置供电的电源，所述电源设置在所述球磨机盖上。

3.球磨机运动状态检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）球磨机主体进入工作状态，共鸣箱与球磨机主体内部空间直接接触，共鸣箱内的声音检测装置采集球磨机主体内部球石与共鸣箱、球石与球石、球石与球磨机主体内壁的撞击噪音，声音检测装置还采集球磨机主体内部球石与共鸣箱、球石与球石、球石与球磨机主体内壁的摩擦噪音，声音检测装置把噪音信号转化为电流信号，并把电流信号传送给信号处理装置；

2）信号处理装置根据电流信号判断球磨机主体的运动状态，信号处理装置根据电流信号判断球磨机主体处于正常工作状态，方法如下：

球磨机主体在正常工作状态时，在球磨机主体转动一周内，共鸣箱在球磨机主体的带动下要经过被球石撞击、被球石摩擦、进入泥浆、进入球磨机主体内部的空间四个阶段；

在被球石撞击区域，共鸣箱受到球石强烈的撞击，由声音检测装置转化的电流信号为尖峰脉冲电流；

在被球石摩擦区域，共鸣箱受到球石均匀的摩擦，由声音检测装置转化的电流信号为有规律的噪音电流；

共鸣箱在球磨机主体带动下进入泥浆区域、进入空间区域时，共鸣箱没有受到球石的直接作用，声音检测装置转化的电流信号为经过泥浆吸收后的球石撞击球磨机主体内壁、球石互相撞击时的尖峰脉冲电流和球石摩擦球磨机主体内壁、球石互相摩擦的噪音电流；

信号处理装置依据在一个球磨机主体转动周期内，三种电流信号的交替出现，判断出球磨机主体处于正常工作状态。

4.根据权利要求3所述的球磨机运动状态检测方法，其特征在于，步骤2）中，信号处理装置根据电流信号判断球磨机主体处于亚超速工作状态，方法如下：

球磨机主体在亚超速工作状态时，由于离心力的作用，一部分球石随同球磨机主体内壁转动，一部分球石在球磨机主体内部进行抛落运动，共鸣箱始终在球石包围中，共鸣箱接受球石摩擦，声音检测装置转化的电流信号是球石摩擦共鸣箱产生的有规律的噪音电流和被泥浆吸收的球石撞击球石的尖峰脉冲电流；

信号处理装置依据在一个球磨机主体转动周期内，持续而有规律的噪音电流和被泥浆吸收的尖峰脉冲电流判断出球磨机主体处于亚超速工作状态。

5.根据权利要求3所述的球磨机运动状态检测方法，其特征在于，步骤2）中，信号处理装置根据电流信号判断球磨机主体处于超速工作状态，方法如下：

球磨机主体在超速工作状态时，由于离心力的作用，球石紧贴球磨机主体内壁，所有球石随同球磨机主体内壁转动，共鸣箱始终在球石包围中，共鸣箱没有受到球石的摩擦，声音检测装置转化的电流信号是来自球磨机主体中心部分球石的摩擦噪音电流；

信号处理装置依据在一个球磨机主体转动周期内，有规律的噪音电流判断出球磨机主体处于超速工作状态。

6.根据权利要求3所述的球磨机运动状态检测方法，其特征在于，步骤2）中，信号处理装置根据电流信号判断球磨机主体处于静止状态，方法如下：

球磨机主体在静止状态时，共鸣箱没有受到球石的撞击、摩擦，球磨机主体内部的球石与球石之间、球石与球磨机主体之间也没有相互撞击、摩擦，声音检测装置检测不到来自共鸣箱的撞击噪音、摩擦噪音，由声音检测装置转化的电流信号为零，信号处理装置依据电流信号判断出球磨机主体正在处于静止状态。

7.根据权利要求3所述的球磨机运动状态检测方法，其特征在于，信号处理装置判断出球磨机主体的运动状态后，将运动状态信息通过无线的方式发送给外部显示信息处理电路，通过显示信息处理电路进行显示。

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