CN111250215B - 一种辊式破碎机辊缝的辊缝调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辊式破碎机辊缝的辊缝调节方法，属于自动控制技术领域。一种辊式破碎机辊缝的辊缝调节方法，执行如下步骤：1）破碎机的控制系统对生产设备的实际数据进行采集；2）通过破碎机的第一位置传感器和第二位置传感器传输的位置信号，实时检测破碎机辊缝的实际位置值，并保证辊缝实际位置值与预设位置值一致；3）记录破碎机的有效生产时间T^/；4)计算理论磨损值；5）自适应调整磨损系数K；6）存储调整后的磨损系数K，更新为当前的磨损系数K；7）运用调整后的磨损系数K计算辊缝L，并将计算出的辊缝L返回步骤2），以实现辊缝L的自适应调整。该方法自动及时准确控制辊缝位置，实现生产的高度自动化。

Description

一种辊式破碎机辊缝的辊缝调节方法

技术领域

本发明涉及一种辊式破碎机辊缝的辊缝调节方法，属于自动控制技术领域。

背景技术

对辊及四辊等破碎机在使用过程中，完全由操作人员定时逐一操作，费时费力，很难及时准确的控制辊缝，严重影响生产节奏和人力资源浪费。通过该方法，操作人员只要通过参数的设定，人工智能计算目标辊缝位置，PLC系统根据目标设定的要求以及流程启动请求，自动启动液压系统并及时准确控制辊缝定位。该技术实现了生产的高度自动化，液压系统根据轧制时间、轧制平均压力与辊缝实现自动辊缝补偿，减轻工作量，提高劳动和生产效率。

一般四辊破碎机运行时，上、下移动辊的驱动油缸基本锁定，上辊设定并保持在2～6mm之间，下辊辊缝设定并保持在1～2mm之间，停机或开机前生产人员确认生产间隙，根据估算生产时间，对设定值进行修改。

中国专利CN104772186A，名为《一种四辊破碎机开机前辊缝保持且无阻力启动的控制方法》，该专利解决了停机后辊缝的保持。在主电机启动阶，解决了对辊间夹杂的物料因对辊之间的间隙太小而产生的挤压，对辊子造成很大的启动阻力，引起主电机在启动阶段跳电的问题。但该专利没有实现对移动辊的自动辊缝学习与调节，本专利主要对智能系统的控制方法的描叙。

中国专利CN103785499A，名为《一种四辊式破碎机》，该专利采用机械挡块的方式进行行程调节，控制辊缝间隙，而该专利是采用压力传感器的方式进行压力的反馈控制，达到恒压控制的目的。中国专利CN204357813U名为《一种新型的四辊破碎机液压站》，该专利所设计的液压系统能够保证液压缸的同步运行避免辊系受力不均，同时系统可以自动启停自动化程度高，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。但该专利主要是利用硬件部分来实现所述保护功能，辊缝间距还需操作人员设定。

综上所述，亟需一种基于智能计算系统根据模型计算，自动及时准确控制辊缝位置，实现生产的高度自动化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种一种辊式破碎机辊缝的辊缝调节方法。

本发明为了解决上述技术问题提出的技术方案是：一种辊式破碎机辊缝的辊缝调节方法，执行如下步骤：

1)破碎机的控制系统对生产设备的实际数据进行采集；

2)通过破碎机的第一位置传感器和第二位置传感器传输的位置信号，实时检测破碎机辊缝的实际位置值，并定时将该实际位置值与辊缝的预设值进行比较，并保证辊缝实际位置值与预设位置值一致；

若比较出辊缝有正偏差时，控制系统调节比例阀使得液压油进入有杆腔，推动破碎机液压缸向前移动；

若比较出辊缝有负偏差时，控制系统调节比例阀使得液压油进入无杆腔，推动破碎机液压缸向后移动；

3)记录破碎机的有效生产时间T^/；

所述有效生产时间T^/为破碎机有生产压力F1直至生产压力F1大于2兆帕·单位面积所用时间；

生产压力F1＝P1×A1－P1^/×A1^/；

其中，破碎机的第一压力传感器和第二压力传感器实时检测无杆腔压强P1和有杆腔压强P1^/，无杆腔面积A1，有杆腔面积A1^/；

4)计算理论磨损值，理论磨损值＝磨损系数K*生产时间T^//破碎辊寿命T*破碎辊直径D；当前辊缝设定值＝前一辊缝设定值-理论磨损值；

5)自适应调整磨损系数K；

若破碎机生产过程中的平均生产压力P在预设范围外时则通过控制系统的磨损系数自适应单元对当前破碎机生产过程中的磨损系数K进行自学习；

若破碎机生产过程中的平均生产压力P在预设范围内时；不进行自学习；

6)存储调整后的磨损系数K，并调整后的磨损系数K更新为当前的磨损系数K；

7)运用调整后的磨损系数K计算辊缝L＝K/*生产时间T^//破碎辊寿命T*破碎辊直径D，并将计算出的辊缝L返回步骤2)，以实现辊缝L的自适应调整。

上述技术方案的改进是：步骤1)中的采集的数据包括：破碎机液压缸的压力传感器数据、油缸行程磁尺传感器数据、驱动电机运行状态、驱动电机电流、液压系统启动状态、液压系统压力、初次换辊时间记录、初次辊缝校零值等数据。

上述技术方案的改进是：所述预设范围的上限为实际需要的生产压力P^/加上标准差σ，所述预设范围的下限为实际需要的生产压力P^/减去标准差σ时。

上述技术方案的改进是：步骤4)中的破碎辊寿命T为3000小时，破碎辊直径D为800mm。

本发明采用上述技术方案的有益效果是：所述的控制系统，其工作原理：当根据系统启动自动辊缝控制，通过人机系统设定辊缝值叠加模型计算出的补偿量，控制器通过控制比例阀输出，比例阀控制液压缸运动，液压缸内置位移传感器给控制器反馈，控制器运算以后给比例阀信号，通过位移传感器和比例阀闭环控制，来达到所要求的辊缝。生产中辊缝自适应运行时，控制器通过辊缝自适应模型计算，自动补偿辊缝值，弥补破碎辊长时间运行产生的磨损。由于生产过程中，破碎辊时间生产会导致辊子出现磨损，当磨损变大时，辊缝液随之变大，辊缝变大随之影响破碎压力，影响生产质量。根据生产经验，建立生产磨损与工作时间模型规则，自动计算工作磨损补偿量，自适应补偿是根据工作时间计算出的磨损量，实际生产压力也将发生变化，模型根据自动计算出理论生产压力，通过对压力反馈进行统计计算，求出平均生产压力，通过压力偏差计算对辊缝的补偿K，最后经过自学习系统修正辊缝补偿量。

本发明适用于各种对辊破碎机，四辊破碎机的上对辊和下对辊等形式的破碎系统，通过控制器的计算、统计、分析与自学习，动态计算破碎辊磨损情况，自动优化辊缝间隙，达到自动化生产的功能，对进入辊缝两端的料流不均现象具有自适应功能，避免了恒间距控制方式所导致辊缝间隙变大而使生产物料质量不稳定的情况，不仅有效提高对辊及四辊破碎机的系统运行的稳定性、可靠性和效率，提高了生产质量，而且能节约能源，延长设备使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例的控制系统原理图。

图2是本发明实施例的方法流程图。

图3是本发明实施例的破碎辊生产时间与辊直径关系图。

图4是本发明实施例的自学习启动条件及压力范围的示意图。

附图标号：1.固定辊、2.移动辊、3a.传动侧辊缝、3b.操作侧辊缝、4a.第一位置传感器、4b.第二位置传感器、5a.第一压力传感器、5b.第二压力传感器、5c.第三压力传感器、5d.第四压力传感器、6a.第一调节阀、6b.第二调节阀、7.控制器。

具体实施方式

实施例

本实施例的一种辊式破碎机辊缝的辊缝调节方法运用于如图1所示的破碎机，将物料被投进固定辊1和移动辊2之间的间隙中并通过，且通过时由所述的1固定辊和移动辊2对物料进行挤压破碎；所述的第一调节阀6a有两根油管分别与液压站连接，所述的第一调节阀6a还有两根油管分别与第一油缸的有杆腔和无杆腔连接，所述的第一油缸活塞杆与移动辊2的第一轴承座连接，当第一油缸动作时，带动移动第一轴承座移动导致移动辊2在第一轴承座端处与固定辊1之间的物料受到挤压，引起第一油缸的负载F1发生改变；所述的第一位压力传感器5a和第二压力传感器5b分别安装在第一油缸的无杆腔和有杆腔的进出油口处，用以分别检测第一油缸的无杆腔和有杆腔压力信号，当F1发生变化时，第一位压力感器5a和第二压力传感器5b发出的信号随之变。所述的第二调节阀6b有两根油管分别与液压站连接，所述的第二调节阀6b还有两根油管分别与第二油缸的有杆腔和无杆腔连接，所述的第二油缸的活塞杆与移动辊2的第二轴承座连接，当第二油缸动作时，带动移动第二轴承座移动导致移动辊2在第二轴承座端处与固定辊1之间的物料受到挤压，引起第二油缸的负载F2发生改变；所述的第三位压力传感器5c和第四压力传感器5d分别安装在第二油缸的无杆腔和有杆腔的进出油口处，用以分别检测第二油缸的无杆腔和有杆腔压力信号，当F2发生变化时，第三位压力感器5c和第四压力传感器5d发出的信号随之变化。所述的控制器7是包含操作界面、控制器与控制程序。

本方法流程如图2所示，执行如下步骤：

1)辊缝控制器的中断单元定时发送中断请求信号分别到压力采集器和位置传感器，压力传感器响应中断请求信号通过压力传感器获取液压缸采样压力，并将采样压力通过4～20ma电流传感器发送到电流计算单元计算得到液压缸压力值，压力计算单元将合理学习过程中获取的不同采样时刻的液压缸压力进行记录；位置传感器中断请求计算位置传感器中所采集的电流信号，并电流信号发送到辊缝计算单元计算得到辊缝距离，并将合理学习过程中获取该时段对应的压力与辊缝值进行记录，包括：液压缸压力传感器数据、油缸行程磁尺传感器数据、驱动电机运行状态、驱动电机电流、液压系统启动状态、液压系统压力、初次换辊时间记录、初次辊缝校零值等数据；

2)通过破碎机的第一位置传感器和第二位置传感器传输的位置信号，实时检测破碎机辊缝的实际位置值，并定时将该实际位置值与辊缝的预设值进行比较，并保证辊缝实际位置值与预设位置值一致；

若比较出辊缝有正偏差时，控制系统调节比例阀使得液压油进入有杆腔，推动破碎机液压缸向前移动；

若比较出辊缝有负偏差时，控制系统调节比例阀使得液压油进入无杆腔，推动破碎机液压缸向后移动；

3)系统启动后进行对生产情况进行判断，对皮带下料生产其况下进行统计，通过第一压力传感器和第二压力传感器的传输信号，实时检测第一油缸无杆腔与有杆腔的压力P1和P1^/的值计算出生产压力F1＝P1×A1－P1^/×A1^/，当F1大于2兆帕算生产时间有效T^/，四辊设备中间有料流通过，计入统计时间；当平均生产压力F1大于2.5兆帕按照1.2T倍系数计入生产时间。T^/＝m*t(积分统计)由于生产压力不同对破碎辊磨损系数不一样，对生产不同种类系数取值如下：

种类	块矿	焦炭	焦粉
				生产压力P/(兆帕)	2.5	2	1.8
系数m	1.2	1	0.8

4)启动计算模型，查询当前辊正常压力下生产时间与生产要求压力，计算出当前破碎辊理论磨损情况，根据计算出的辊缝调节量L＝磨损系数K*生产时间T^//破碎辊寿命T(3000小时)*破碎辊直径D(800mm)得到理论磨损值，在破碎辊整个生产生命周期3000小时内，辊直径磨损为20mm，如图3所示，当生产到3000小时后破碎辊进行更换。在工作1000小时时，理论磨损1000/3000*20＝6.66mm，理论磨损系数为K＝20/800＝0.025；然后设定辊缝等于设定值6mm减去磨损值6.66mm得到当前辊缝设定值-0.66mm，将-0.66mm下发到PLC中，控制器通过位置闭环PID控制比例阀输出，调节油缸行程，保证辊缝实际值到设定值范围内，由于产生了实际磨损，所以辊缝变为负值；

图4中系列一为平均生产压力P、系列二为生产压力P^/减去标准差σ后下限、系列三为生产压力P^/加上标准差σ后上限，超出图4中系列二与系列三限定范围；

若破碎机生产过程中的平均生产压力P在预设范围外时则通过控制系统的磨损系数自适应单元对当前破碎机生产过程中的磨损系数K进行自学习；

若破碎机生产过程中的平均生产压力P在预设范围内时；不进行自学习；

所述预设范围的上限为实际需要的生产压力P^/加上标准差σ，所述预设范围的下限为实际需要的生产压力P^/减去标准差σ时。

磨损系数参数自适应单元具体实现过程为：

①辊缝调整到位的整个生产过程中，辊缝控制器的中断单元定时发送中断请求信号分别到压力采集器和位置传感器，压力传感器响应中断请求信号通过压力传感器获取液压缸采样压力，并将采样压力通过4～20ma电流传感器发送到电流计算单元计算得到液压缸压力值，压力计算单元将合理学习过程中获取的不同采样时刻的液压缸压力进行记录；位置传感器中断请求计算位置传感器中所采集的电流信号，并电流信号发送到辊缝计算单元计算得到辊缝距离，并将合理学习过程中获取该时段对应的压力与辊缝值进行记录；

②根据步骤①记录的学习过程中该时段的液压缸生产压力和辊缝值统计绘制压力曲线、辊缝位置曲线和实际要求生产压力曲线，并通过对压力曲线、辊缝位置曲线和实际需要生产压力曲线进行分析，确定整个生产过程中平均生产压力与实际需求压力，通过计算P与P/的P标准差σ大于0.3兆帕，K/＝K+0.01(P/-P)，学习增益＝0.01，L＝K/*生产时间T//破碎辊寿命T*破碎辊直径D,得到自学习过程后的磨损系数K/和最调节辊缝L，若计算的平均压力在标准差σ之内，则不重新计算K；

6)存储调整后的磨损系数K，并调整后的磨损系数K更新为当前的磨损系数K；

7)完成一次存储后，辊缝根据自适应的参数进行再次计算，再次计算L＝K/*生产时间T//破碎辊寿命T*破碎辊直径D,得到自学习过程后的磨损系数K/和最优调节辊缝L/＝0.0285*1000/3000*800＝7.6mm，计算出实际控制辊缝为-1.6mm，并将自适应得到的辊缝设定值为下发到位置控制程序，每通过定时中断，获得一个新的辊缝位置采样值和与预设的辊缝值进行比较，通过PID调节比例阀输出控制油缸行程，随后辊缝变小，生产压力随即上升到1.97兆帕，达到1.7兆帕以上，符合生产要求。在不断生产过程中，一旦磨损系数K满足合理学习过程，则根据步骤5)～7)重新对磨损系数K/进行自学习和调节辊缝L重新计算，并根据新获得磨损系数K/和最调节辊缝L的状态进行实时判断。

上所述的控制器对四辊生产方式、生产时间与生产平均压力进行计算与统计，最终计算出磨损系数K/，通过再次计算叠加到辊缝设定值L；参数设定后，液压系统根据位置反馈控制比例阀开度，使液压缸达到计算出的设定位置，实际最终保证辊缝距离，使来料得到合理破碎，生产压力也在合理范围之内，免去了人工手动修正辊缝的过程，实现了智能化生产。

本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种辊式破碎机辊缝的辊缝调节方法，其特征在于执行如下步骤：

1)破碎机的控制系统对生产设备的实际数据进行采集；

2)通过破碎机的第一位置传感器和第二位置传感器传输的位置信号，实时检测破碎机辊缝的实际位置值，并定时将该实际位置值与辊缝的预设值进行比较，并保证辊缝实际位置值与预设位置值一致；

若比较出辊缝有正偏差时，控制系统调节比例阀使得液压油进入有杆腔，推动破碎机液压缸向前移动；

若比较出辊缝有负偏差时，控制系统调节比例阀使得液压油进入无杆腔，推动破碎机液压缸向后移动；

3)记录破碎机的有效生产时间T^/；

所述有效生产时间T^/为破碎机有生产压力F1直至生产压力F1大于2兆帕·单位面积所用时间；

生产压力F1＝P1×A1－P1^/×A1^/；

其中，破碎机的第一压力传感器和第二压力传感器实时检测无杆腔压强P1和有杆腔压强P1^/，无杆腔面积A1，有杆腔面积A1^/；

4)计算理论磨损值，理论磨损值＝磨损系数K*生产时间T^//破碎辊寿命T*破碎辊直径D；当前辊缝设定值＝前一辊缝设定值-理论磨损值；

5)自适应调整磨损系数K；

若破碎机生产过程中的平均生产压力P在预设范围外时则通过控制系统的磨损系数自适应单元对当前破碎机生产过程中的磨损系数K进行自学习；

若破碎机生产过程中的平均生产压力P在预设范围内时；不进行自学习；

6)存储调整后的磨损系数K，并调整后的磨损系数K更新为当前的磨损系数K；

7)运用调整后的磨损系数K计算辊缝L＝K/*生产时间T^//破碎辊寿命T*破碎辊直径D，并将计算出的辊缝L返回步骤2)，以实现辊缝L的自适应调整。

2.根据权利要求1所述的辊式破碎机辊缝的辊缝调节方法，其特征在于：步骤1)中的采集的数据包括：破碎机液压缸的压力传感器数据、油缸行程磁尺传感器数据、驱动电机运行状态、驱动电机电流、液压系统启动状态、液压系统压力、初次换辊时间记录和初次辊缝校零值数据。

3.根据权利要求1所述的辊式破碎机辊缝的辊缝调节方法，其特征在于：所述预设范围的上限为实际需要的生产压力P^/加上标准差σ，所述预设范围的下限为实际需要的生产压力P^/减去标准差σ时。

4.根据权利要求1所述的辊式破碎机辊缝的辊缝调节方法，其特征在于：步骤4)中的破碎辊寿命T为3000小时，破碎辊直径D为800mm。

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