CN105478351A - 一种振动筛处理量实时检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动筛处理量实时检测系统，利用加速度传感器实时检测筛体中部竖直方向的加速度信号和利用力传感器实时检测振动筛受到竖直方向的力信号，信号采集卡实时采集加速度信号和力信号上传给计算机进行处理。本发明还公开了一种振动筛处理量实时检测方法，包括步骤一，实时检测加速度和力时域信号；步骤二，对加速度和力时域信号进行时域分析得到相应幅值；步骤三，对加速度时域信号进行傅立叶变换得到工作频率；步骤四，分析振动筛工作过程中的受力模型；步骤五，计算得到振动筛实时处理量。本发明能够实时精准检测振动筛处理量，具有自动化程度高、经济性高和精度高的优点，可用于指导选煤厂生产线的工艺参数优化或调整。

Description

一种振动筛处理量实时检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种振动筛处理量实时检测系统，还涉及一种振动筛处理量实时检测方法，属于振动筛筛分技术领域。

背景技术

振动筛作为选煤生产中的关键设备之一，对振动筛的处理量进行实时检测，保证其在合理范围内运行，有利于选煤作业的顺利进行，提高选煤效率，且能指导选煤厂生产线的工艺参数优化或调整，并可以根据当前处理量实现振动筛的运行状态调控。

根据国家机械行业标准JB/T9022-2012(振动筛设计规范)，传统振动筛处理量计算时，通常根据一般矿料筛分理论流量法，依据如下经验公式计算：

Q＝3600·b·h·v·γ(1)

式(1)中，Q为小时处理量，单位t/h；b为振动筛筛机宽度，单位m；h为物料层平均高度，单位m；v为物料流速度，单位m/s；r为物料堆密度(单位体积质量)，单位t/m³。

振动筛在工作过程中，物料层高度h、物料流速度v和物料堆密度r都无法准确定量，进而无法给出振动筛处理量的精确值。如果振动筛的处理量发生小范围变化，单纯依靠经验公式是无法进行准确估算的，最终影响选煤厂其它作业进程，降低选煤效率。此外，利用这种方式进行振动筛处理量的估算，需要大量人力物力，增加了选煤车间工人的劳动强度，经济性较差，且不宜实时检测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种振动筛处理量实时检测系统及方法，解决了现有技术中处理量人工测量方法精确度差、经济效果差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种振动筛处理量实时检测系统，包括加速度检测模块、力检测模块、信号采集卡和计算机；所述加速度检测模块与信号采集卡电连接，用于检测振动筛筛体中部竖直方向加速度；所述力检测模块与信号采集卡电连接，用于检测振动筛受到隔振弹簧竖直方向的支撑力；所述信号采集卡与计算机电连接，用于采集加速度信号和力信号上传给计算机进行处理。

进一步的，所述加速度检测模块包括加速度传感器，所述加速度传感器通过磁座固定于振动筛筛体中部。

进一步的，所述力检测模块包括四个力传感器，四个所述力传感器分别设于振动筛四角的隔振弹簧与振动筛机座连接处。

本发明还提供了一种振动筛处理量实时检测方法，包括以下步骤：

步骤一，采集振动筛中部竖直方向的加速度时域信号a，采集振动筛受到隔振弹簧支撑的力时域信号F₁、F₂、F₃和F₄；

步骤二，对加速度和力时域信号进行时域分析，得到加速度的幅值a₀、力的幅值分别为F₁₀、F₂₀、F₃₀和F₄₀；

步骤三，对加速度进行傅里叶变换频域分析，得到振动筛的工作频率f；

步骤四，根据振动筛技术参数，包括振动筛振动方向角θ、偏心块组数n、偏心块质量m₀、偏心距r和筛体质量M，利用牛顿第二定律建立振动筛工作过程中的受力模型：

$(m+M)a_0=\frac{(F_{10}+F_{20}+F_{30}+F_{40})}{4}-{\mathrm{nm}}_{0}r{\left(2\mathrm{\π}f\right)}^{2}sin\mathrm{\θ}---\left(2\right)$

其中m为振动筛处理量；

步骤五，由公式(2)得到振动筛处理量为

$m=\frac{(F_{10}+F_{20}+F_{30}+F_{40})/4-{\mathrm{nm}}_{0}r{\left(2\mathrm{\π}f\right)}^{2}sin\mathrm{\θ}}{a_0}-M---\left(3\right).$

进一步的，所述步骤一中加速度和力信号同时采集。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、本发明的方法通过实时采集振动筛和物料工作过程中的加速度和受力，根据相应公式可以准确计算出振动筛的处理量，精确度高，解决了传统经验公式进行振动筛处理量估算不准确的问题，降低因处理量估算不准确影响选煤厂其它工艺参数的可能性，提高了选煤效率。

2、本发明系统中数据的采集和处理由计算机自动完成，具有操作简单、精度高和经济效果好的优点，解决传统估算方法需要大量人力物力、经济性较差的问题，一定程度上解放了选煤车间工人的劳动力，提升选煤过程自动化程度，提高了选煤效益。

3、本发明能够对振动筛处理量进行实时精确检测，可用于指导选煤厂生产线的工艺参数优化或调整，并根据当前处理量可以实现振动筛的运行状态调控，具有广泛的市场应用前景。

附图说明

图1是本发明振动筛处理量实时检测系统的结构示意图；

图2是本发明振动筛处理量实时检测方法的流程图；

图3是本发明振动筛工作过程中的受力数据模型。

图中：1、振动筛；2、加速度传感器；3、力传感器；4、隔振弹簧；5、信号采集卡；6、计算机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明提供了一种振动筛处理量实时检测方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤一，采集振动筛中部竖直方向的加速度时域信号a，采集振动筛受到隔振弹簧竖直方向的力时域信号F₁、F₂、F₃和F₄；

利用加速度传感器检测振动筛在竖直方向的加速度时域信号a＝a(t)，利用振动筛四角的力传感器检测振动筛在竖直方向受力，力时域信号分别为F₁＝F₁(t)，……F₄＝F₄(t)；

步骤二，对加速度和力时域信号进行时域分析，得到加速度的幅值a₀、力的幅值F₁₀、F₂₀、F₃₀和F₄₀；

步骤三，对加速度进行傅立叶变换频域分析，得到振动筛的工作频率f；

由傅立叶变换公式得到频域信号振动筛的实际工作频率f；

步骤四，根据振动筛技术参数，包括振动筛振动方向角θ、偏心块组数n、偏心块质量m₀、偏心距r和筛体质量M，利用牛顿第二定律建立振动筛和振动筛处理量工作过程中的受力模型：

$(m+M)a_0=\frac{(F_{10}+F_{20}+F_{30}+F_{40})}{4}-{\mathrm{nm}}_{0}r{\left(2\mathrm{\π}f\right)}^{2}sin\mathrm{\θ}---\left(2\right)$

其中m为振动筛处理量；

利用牛顿第二定律建立振动筛工作过程中的受力模型，如图3所示，振动筛和物料在竖直方向受到隔振弹簧的力和偏心力而产生加速度a，首先分析隔振弹簧的力，振动筛筛体四角受到的力分别为F₁₀、F₂₀、F₃₀和F₄₀，其平均力为然后分析偏心力，根据振动筛的技术参数可知振动筛振动方向角θ、偏心块组数n、偏心块质量m₀，偏心距r和筛体质量M，偏心力在竖直方向的分量可知为nm₀rω²sinθ，在结合公式ω＝2πf，可得偏心力在竖直方向的分量为nm₀r(2πf)²sinθ，最后根据牛顿第二定律F＝ma，可得 $(m+M)a_0=\frac{(F_{10}+F_{20}+F_{30}+F_{40})}{4}-{\mathrm{nm}}_{0}r{\left(2\mathrm{\π}f\right)}^2\sin \mathrm{\θ},$ 其中m为物料的质量，也即振动筛的处理量；

步骤五，由公式(2)得到振动筛处理量为

$m=\frac{(F_{10}+F_{20}+F_{30}+F_{40})/4-{\mathrm{nm}}_{0}r{\left(2\mathrm{\π}f\right)}^{2}sin\mathrm{\θ}}{a_0}-M---\left(3\right).$

进一步的，所述步骤一中加速度和力信号同时采集。

本发明的方法通过实时采集振动筛和物料工作过程中的加速度和受力，根据相应公式可以准确计算出振动筛的处理量，精确度高，解决了传统经验公式进行振动筛处理量估算不准确的问题，降低因处理量估算不准确影响选煤厂其它工艺参数的可能性，提高了选煤效率。

根据以上所述方法，本发明还提供了一种振动筛处理量实时检测系统，如图1所示，包括加速度检测模块、力检测模块、信号采集卡5和计算机6；所述加速度检测模块与信号采集卡5连接，用于检测振动筛筛体中部竖直方向加速度；所述力检测模块与信号采集卡5电连接，用于检测振动筛受到隔振弹簧竖直方向的支撑力；所述信号采集卡5与计算机6电连接，用于采集加速度信号和力信号上传给计算机6进行处理。

进一步的，所述加速度检测模块包括加速度传感器2，所述加速度传感器2通过磁座固定于振动筛1筛体中部。

进一步的，振动筛通常在筛体四角设有隔振弹簧，因此力检测模块包括四个力传感器3，四个所述力传感器3分别设于振动筛四角的隔振弹簧4与振动筛1机座连接处。

本发明系统中数据的采集和处理由计算机自动完成，具有操作简单、精度高和经济性高的优点，解决传统估算方法需要大量人力物力、经济性较差的问题，一定程度上解放了选煤车间工人的劳动力，提升选煤过程自动化程度，提高了选煤效益。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种振动筛处理量实时检测系统，其特征是，包括加速度检测模块、力检测模块、信号采集卡和计算机；所述加速度检测模块与信号采集卡电连接，用于检测振动筛筛体中部竖直方向加速度；所述力检测模块与信号采集卡电连接，用于检测振动筛受到隔振弹簧竖直方向的支撑力；所述信号采集卡与计算机电连接，用于采集加速度信号和力信号上传给计算机进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种振动筛处理量实时检测系统，其特征是，所述加速度检测模块为加速度传感器，所述加速度传感器通过磁座固定于振动筛筛体中部。

3.根据权利要求1所述的一种振动筛处理量实时检测系统，其特征是，所述力检测模块包括四个力传感器，四个所述力传感器分别设于振动筛四角的隔振弹簧与振动筛机座连接处。

4.一种振动筛处理量实时检测方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，采集振动筛中部竖直方向的加速度时域信号a，采集振动筛受到隔振弹簧支撑的力时域信号F₁、F₂、F₃和F₄；

步骤二，对加速度和力时域信号进行时域分析，得到加速度的幅值a₀、力的幅值分别为F₁₀、F₂₀、F₃₀和F₄₀；

步骤三，对加速度进行傅里叶变换频域分析，得到振动筛的工作频率f；

步骤四，根据振动筛技术参数，包括振动筛振动方向角θ、偏心块组数n、偏心块质量m₀、偏心距r和筛体质量M，利用牛顿第二定律建立振动筛工作过程中的受力模型：

$(m+M)a_0=\frac{(F_{10}+F_{20}+F_{30}+F_{40})}{4}-{\mathrm{nm}}_{0}r{\left(2\mathrm{\π}f\right)}^{2}sin\mathrm{\θ}---\left(2\right)$

其中m为振动筛处理量；

步骤五，由公式(2)得到振动筛处理量为

$m=\frac{\left(F_{10}+F_{20}+F_{30}+F_{40}\right)/4-{\mathrm{nm}}_{0}r{\left(2\mathrm{\π}f\right)}^2\sin \mathrm{\θ}}{a_0}-M---\left(3\right).$

5.根据权利要求4所述的一种振动筛处理量实时检测方法，其特征是，所述步骤一中加速度和力信号同时采集。