CN107552391A - 一种大型振动筛运动调节方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型振动筛运动调节方法，包括步骤一，构建振动筛计算抛射强度‑激振圆频率数据库；步骤二，采集筛体水平、竖直方向位移和激振系统电机转速信号；步骤三，获取振动筛稳定运动情况下位移信号的幅值、实测激振圆频率；步骤四，计算实际抛射强度；步骤五，根据所需抛射强度实施激振‑隔振系统协调控制。本发明还公开了一种大型振动筛运动调节系统，包括位移检测模块、转速检测模块、信号采集卡、计算机、变频器、作动器和协调控制器。本发明的一种大型振动筛运动调节方法及系统，能够解决现有运动调节技术的调整精度低、范围小、效率低等技术问题。

Description

一种大型振动筛运动调节方法及系统
技术领域
本发明具体涉及一种大型振动筛运动调节方法及系统，属于振动筛分技术领域。
背景技术
振动筛是选煤生产的关键装备。当振动筛所在选煤产线工艺参数(处理量或入料粒度等)发生变化时，振动筛抛射强度需要相应的改变。根据中国机械行业标准(JB/T9022-2012)，大型振动筛抛射强度取值2.5～4.0，其中，对于难筛型物料应取大值，而易筛性物料应取小值，对于小筛孔筛面应取大值，而对于大筛孔筛面应取小值。在振动筛激振系统的激振圆频率不变的情况下，振动筛抛射强度主要取决于筛体振幅。
传统振动筛多采用非耦合平面两自由度动力学模型，如图1所示，估算x和y方向上稳态振幅分别为Ax＝Fx/│kx-mω2│和Ay＝Fy/│ky-mω2│，在参振质量m、隔振系统隔振刚度kx、ky和激振圆频率ω一定的情况下，kx<<mω2且ky<<mω2，因此，激振力分方向幅值Fx和Fy对振动筛稳态运动时筛体振幅的影响远大于隔振系统隔振刚度kx和ky。已有的技术主要是通过人工在箱式激振器的偏心块上增减塞块或改变附加质量块偏心位置来改变激振力幅值，该技术只能在停机状态下实施，且调整精度低、范围有限，不利于选煤生产效率的提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种大型振动筛运动调节方法及系统，解决现有运动调节技术的调整精度低、范围小、效率低等技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种大型振动筛运动调节方法，包括以下步骤：
S01，构建振动筛计算抛射强度-激振圆频率数据库；
S02，采集振动筛筛体水平、竖直方向位移信号和激振系统电机转速信号；
S03，对位移和转速时域信号进行时域分析，得到振动筛稳定运动情况下位移信号的幅值Axt和Ayt、实测激振圆频率ωt；
S04，根据振动筛产品参数，包括筛面倾角α以及采集到的信号幅值Axt和Ayt，按下式计算得到的实际振动方向角δt和实际抛射强度KVt；
S05，根据所需抛射强度实施激振-隔振系统协调控制。
S01中，根据振动筛产品参数，包括筛面倾角α、参振质量m、激振器偏心质量m0、偏心距r和激振角θ，对于任何给定的激振圆频率ωc，按下式可得到计算水平振幅Axc和计算竖直振幅Ayc：
则筛体计算振动方向角δ为：
δ＝arctan(Ayc/Axc) (3)
进而可以得到振动筛计算抛射强度KVc为：
式中，g为重力加速度9.8m/s2，任何激振圆频率ωc对应的计算抛射强度KVc即为所构建的计算抛射强度-激振圆频率数据库。
S04中，按下式计算得到实际振动方向角δt：
δt＝arctan(Ayt/Axt)， (5)
进而按下式计算得到的实际抛射强度KVt为：
S04中，某种产线工艺下所需抛射强度为实际抛射强度KVt，给定精度要求的误差最值为ε，当时，则不需要调整；当则在S01中的计算抛射强度-激振圆频率数据库中，搜寻最接近所需的抛射强度所对应的激振圆频率调节激振系统的激振圆频率至实现抛射强度的粗调，此时抛射强度一般不满足精度要求；进而调节空气弹簧隔振系统的气室压力，实现空气弹簧隔振刚度的微调，直至即实际抛射强度KVt满足精度要求。
一种大型振动筛运动调节方法及系统，包括位移检测模块、转速检测模块、信号采集卡、计算机、变频器、作动器和协调控制器，所述位移检测模块与信号采集卡电连接，用于检测振动筛筛体水平以及竖直方向位移；所述转速检测模块与信号采集卡电连接，用于检测激振系统转速；所述信号采集卡与计算机电连接，用于将采集的位移信号和转速信号上传给计算机进行处理；所述协调控制器与计算机联接，用于接收控制信号并控制变频器和作动器；所述变频器与振动筛激振系统的电动机联接，通过协调控制器控制变频器，进而调节激振系统的转速而改变激振圆频率；所述作动器与振动筛空气弹簧隔振系统的空气管路的调节阀联接，由协调控制器控制作动器而调节调节阀而改变附加气室的压力，进而调节空气弹簧隔振系统的隔振刚度。
所述位移检测模块包括两个位移传感器，两个所述位移传感器分别固定于振动筛筛体竖直面和水平面上。
所述转速检测模块包括转速传感器，所述转速传感器通过磁座固定于电机一侧。
本发明的有益效果：1、本发明通过实时采集振动筛和电机工作过程中的位移和激振圆频率，根据相应公式可以准确计算出振动筛的抛射强度，再根据实际中变化工艺对应的抛射强度，在计算抛射强度-激振圆频率数据库中搜索与之对应激振圆频率，可快速实现抛射强度的粗调，进而再通过调节激振系统刚度使抛射强度微调而满足期望值。
2、本发明系统中数据的采集和处理可由计算机自动完成，具有操作简单、精度高和经济效果好的优点，实时调节振动筛振幅，在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，提高选煤效率。
附图说明
图1是大型振动筛的非耦合平面两自由度动力学模型；
图2是本发明运动调节系统的理论组合参数数据的计算流程图；
图3是本发明运动调节方法的流程图；
图4是本发明空气弹簧隔振系统的结构图。
图中，1、空气压缩机，2、闸阀，3、止回阀，4、储气罐，5、空气弹簧，6、附加室，7、调节阀，8、作动器。
具体实施方式
图1是传统振动筛多采用非耦合平面两自由度动力学模型。已有的技术主要是通过人工在箱式激振器的偏心块上增减塞块或改变附加质量块偏心位置来改变激振力幅值，该技术只能在停机状态下实施，且调整精度低、范围有限，不利于选煤生产效率的提高。
本发明提供了一种大型振动筛运动调节方法，通过理论计算构造出计算抛射强度-激振圆频率的参数组合样本，根据需求抛射强度，先在样本中找到该抛射强度对应的激振圆频率，再将变频器调节电机激振圆频率至该值，最后通过作动器调节隔振刚度进行抛射强度的微调，使之满足控制精度要求。包括以下步骤：
步骤一，构建振动筛计算抛射强度-激振圆频率数据库。
具体地，由于振动筛工作在惯性区域，振动筛稳态运动参数主要取决于激振力幅值和激振圆频率。具体的理论组合参数数据库计算过程如图2所示，根据振动筛产品参数，包括筛面倾角α、参振质量m、激振器偏心质量m0、偏心距r和激振角θ，对于任何给定的激振圆频率ωc，按下式可得到计算水平振幅Axc和计算竖直振幅Ayc：
则筛体计算振动方向角δ为：
δ＝arctan(Ayc/Axc) (3)
进而可以得到振动筛计算抛射强度KVc为：
式中，g为重力加速度9.8m/s2。任何激振圆频率ωc对应的计算抛射强度KVc即为所构建的计算抛射强度-激振圆频率数据库。
步骤二，如图3所示，采集振动筛筛体水平、竖直方向位移信号和激振系统电机转速信号；
步骤三，对位移和转速时域信号进行时域分析，得到振动筛稳定运动情况下位移信号的幅值Axt和Ayt、实测激振圆频率ωt；
步骤四，根据振动筛产品参数，包括筛面倾角α以及采集到的信号幅值Axt和Ayt，并按下式计算得到的实际振动方向角δt为：
δt＝arctan(Ayt/Axt)， (5)
进而按下式计算得到的实际抛射强度KVt为：
步骤五，根据所需抛射强度实施激振-隔振系统协调控制。具体地，若某种产线工艺下所需抛射强度为实际抛射强度KVt，给定精度要求的误差最值为ε，当时，则不需要调整；当则在步骤一的计算抛射强度-激振圆频率数据库中，搜寻最接近所需的抛射强度所对应的激振圆频率通过协调控制器控制变频器调节激振系统的激振圆频率至实现抛射强度的粗调，此时抛射强度一般不满足精度要求；进而，通过调控制器控制作动器调节空气弹簧隔振系统的气室压力，实现空气弹簧隔振刚度的微调，直至即实际抛射强度KVt满足精度要求。
本发明通过实时采集振动筛和电机工作过程中的位移和转速的幅值，根据相应公式可以准确计算出振动筛的抛射强度，再根据实际中变化工艺对应的抛射强度，在计算抛射强度-激振圆频率数据库中搜索与之对应激振圆频率，可快速实现抛射强度的粗调，进而再通过调节激振系统刚度，使抛射强度满足期望值。
根据以上所述方法，本发明提供了一种大型振动筛运动调节系统，包括位移检测模块、转速检测模块、信号采集卡、计算机、变频器、作动器和协调控制器。位移检测模块与信号采集卡电连接，用于检测振动筛筛体水平以及竖直方向位移；转速检测模块与信号采集卡电连接，用于检测激振系统转速。信号采集卡与计算机电连接，用于将采集的位移信号和转速信号上传给计算机进行处理；协调控制器与计算机联接，用于接收控制信号并控制变频器和作动器；变频器与振动筛激振系统的电动机联接，通过协调控制器控制变频器，进而调节激振系统的转速而改变激振圆频率。图4中，空气压缩机1、闸阀2、止回阀3和储气罐4依次单向相连，储气罐4并联连有4个调节阀7，调节阀7、附加室6和空气弹簧5依次单向相连，调节阀7连有作动器8。作动器8与振动筛空气弹簧隔振系统的空气管路的调节阀7连接，由协调控制器控制作动器8而调节调节阀7而改变附加气室的压力，进而调节空气弹簧隔振系统的隔振刚度。
进一步地，位移检测模块包括两个位移传感器，两个位移传感器分别固定于振动筛筛体竖直面和水平面上。
进一步地，转速检测模块包括转速传感器，转速传感器通过磁座固定于电机一侧。
本发明系统中数据的采集和处理可由计算机自动完成，具有操作简单、精度高和经济效果好的优点，实时调节振动筛振幅，在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，提高选煤效率。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种大型振动筛运动调节方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01，构建振动筛计算抛射强度-激振圆频率数据库；
S02，采集振动筛筛体水平、竖直方向位移信号和激振系统电机转速信号；
S03，对位移和转速时域信号进行时域分析，得到振动筛稳定运动情况下位移信号的幅值Axt和Ayt、实测激振圆频率ωt；
S04，根据振动筛产品参数，包括筛面倾角α以及采集到的信号幅值Axt和Ayt，按下式计算得到的实际振动方向角δt和实际抛射强度KVt；
S05，根据所需抛射强度实施激振-隔振系统协调控制。
2.根据权利要求1所述的一种大型振动筛运动调节方法，其特征在于：S01中，根据振动筛产品参数，包括筛面倾角α、参振质量m、激振器偏心质量m0、偏心距r和激振角θ，对于任何给定的激振圆频率ωc，按下式可得到计算水平振幅Axc和计算竖直振幅Ayc：
<mrow> <msub> <mi>A</mi> <mrow> <mi>x</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>m</mi> <mn>0</mn> </msub> <msubsup> <mi>r&amp;omega;</mi> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <msubsup> <mi>m&amp;omega;</mi> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
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则筛体计算振动方向角δ为：
δ＝arctan(Ayc/Axc) (3)
进而可以得到振动筛计算抛射强度KVc为：
<mrow> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>V</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <msubsup> <mi>A</mi> <mrow> <mi>x</mi> <mi>c</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>A</mi> <mrow> <mi>y</mi> <mi>c</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </msqrt> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;delta;</mi> </mrow> <mrow> <mi>g</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>cos</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中，g为重力加速度9.8m/s2，任何激振圆频率ωc对应的计算抛射强度KVc即为所构建的计算抛射强度-激振圆频率数据库。
3.根据权利要求1所述的一种大型振动筛运动调节方法，其特征在于：S04中，按下式计算得到实际振动方向角δt：
δt＝arctan(Ayt/Axt)， (5)
进而按下式计算得到的实际抛射强度KVt为：
<mrow> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>V</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msqrt> <mrow> <msubsup> <mi>A</mi> <mrow> <mi>x</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>A</mi> <mrow> <mi>y</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </msqrt> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msubsup> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>sin&amp;delta;</mi> <mi>t</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mi>g</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> </mfrac> <mo>;</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> </mrow>
4.根据权利要求1所述的一种大型振动筛运动调节方法，其特征在于：S05中，某种产线工艺下所需抛射强度为实际抛射强度KVt，给定精度要求的误差最值为ε，当时，则不需要调整；当则在S01中的计算抛射强度-激振圆频率数据库中，搜寻最接近所需的抛射强度所对应的激振圆频率调节激振系统的激振圆频率至实现抛射强度的粗调，此时抛射强度一般不满足精度要求；进而调节空气弹簧隔振系统的气室压力，实现空气弹簧隔振刚度的微调，直至即实际抛射强度KVt满足精度要求。
5.一种大型振动筛运动调节方法及系统，其特征在于：包括位移检测模块、转速检测模块、信号采集卡、计算机、变频器、作动器和协调控制器，所述位移检测模块与信号采集卡电连接，用于检测振动筛筛体水平以及竖直方向位移；所述转速检测模块与信号采集卡电连接，用于检测激振系统转速；所述信号采集卡与计算机电连接，用于将采集的位移信号和转速信号上传给计算机进行处理；所述协调控制器与计算机联接，用于接收控制信号并控制变频器和作动器；所述变频器与振动筛激振系统的电动机联接，通过协调控制器控制变频器，进而调节激振系统的转速而改变激振圆频率；所述作动器与振动筛空气弹簧隔振系统的空气管路的调节阀联接，由协调控制器控制作动器而调节调节阀而改变附加气室的压力，进而调节空气弹簧隔振系统的隔振刚度。
6.根据权利要求5所述的一种大型振动筛运动调节系统，其特征在于：所述位移检测模块包括两个位移传感器，两个所述位移传感器分别固定于振动筛筛体竖直面和水平面上。
7.根据权利要求5所述的一种大型振动筛运动调节系统，其特征在于：所述转速检测模块包括转速传感器，所述转速传感器通过磁座固定于电机一侧。
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