CN113499849A - 一种骨料整形分级设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种骨料整形分级设备的控制方法，包括如下步骤：通过前置试验获取各料仓在相同出料时间内的出料量与变频器频率的函数关系式；通过智能监控仪实时采集破碎电机的实际功率P_实际，并计算当前状态下的总进料量G；实时采集称重传感器测得的回料量G₁，并计算料仓系统的总出料变化量T；将料仓系统的总出料变化量T按照当前状态下各料仓的出料比例进行分配，由此求得各料仓调整后的变频器频率V_i。本发明能够自动调整各料仓的出料频率，使得破碎机始终保持在最佳工作状态，防止出现破碎腔过满或者过空的现象，避免造成破碎机损坏或者能源浪费，提高了骨料整形分级设备的工作稳定性，并且有利于实现骨料整形分级的自动化智能调控。

Description

一种骨料整形分级设备的控制方法

技术领域

本发明涉及骨料整形分级技术领域，特别涉及一种骨料整形分级设备的控制方法。

背景技术

塔楼式骨料整形分级设备包括料仓系统、进料系统、整形系统和筛分系统等组成部分，其具体工作方式为：进料系统将暂放于料仓系统中的骨料输送至整形系统进行破碎和风选处理，经过破碎和风选处理后的骨料进入筛分系统中进行筛分分级处理，大小合适的骨料进入下一级设备中，较大的骨料则通过回料皮带机返回进料系统中以等待重新破碎。

目前关于塔楼式骨料整形分级设备的进料及破碎控制方法主要是靠人工观察破碎机电机的电流大小来判断破碎机的负载情况，并根据负载情况来调节进料速度，从而让破碎机处于高效率运行状态。这种方式很大程度依赖于操作人员的操作经验和责任心，准确性无法保障，并且无法实现骨料整形分级的自动化智能调控。

为此，我们提供一种骨料整形分级设备的控制方法。

发明内容

本发明提供一种骨料整形分级设备的控制方法，其主要目的在于解决现有技术存在的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种骨料整形分级设备的控制方法，所述骨料整形分级设备包括料仓系统、进料系统和整形系统；所述料仓系统设有若干个料仓，且每个料仓内设有用于控制出料频率的变频器；所述整形系统设有一破碎机，并配设有用于检测破碎电机的实际功率的智能监控仪；所述进料系统设有一用于承接不合格骨料的回料皮带机，并配设有对不合格骨料进行称重的称重传感器；所述控制方法包括如下步骤：

（1）通过前置试验获取各料仓在相同出料时间内的出料量与变频器频率的函数关系式：

式中：y_i为第i个料仓的出料量，x_i为第i个料仓的变频器频率，a_i和b_i为常数；

（2）通过智能监控仪实时采集破碎电机的实际功率P_实际，并计算当前状态下的总进料量G：

式中：G₀为破碎机的额定破碎量，`P为设定时间内破碎电机的实际功率P_实际的平均值，P_额定为破碎电机的额定功率；

（3）实时采集称重传感器测得的回料量G₁，并计算当前状态下料仓系统的总出料变化量T：

式中：T₁为各料仓的出料量之和；

（4）结合步骤（1）的函数关系式，将料仓系统的总出料变化量T按照当前状态下各料仓的出料比例进行分配，由此求得各料仓调整后的变频器频率V_i：

。

进一步，还包括如下步骤：还包括如下步骤：（5）对各料仓调整后的变频器频率V_i进行校验，若各V_i均在设定的允许频率范围内，则各料仓执行调整后的变频器频率V_i；若某个料仓调整后的变频器频率不在设定的频率范围内，则该料仓维持当前变频器频率不变，此时应重复步骤（3）对料仓系统的总出料变化量T进行修正，并重复步骤（４）重新计算剩余料仓修正后的变频器频率V_i＇。

更进一步，所述允许变频器频率范围为0-50Hz。

进一步，在步骤（1）中，首先确保各料仓满仓，然后分别控制各料仓在V_a和V_b两种变频器频率下出料相同时间，并采用称重的方法对出料量进行称重标定，由此获取各料仓在相同出料时间内的出料量与变频器频率的函数关系式。

更进一步，所述V_a和V_b分别为20Hz和40Hz。

进一步，在步骤（2）中，智能监控仪实时采集破碎电机的实际功率P_实际，并求取设定检测时间t₁内实际功率P_实际的平均值`P，若该平均值`P超过设定的最高功率P_max或者低于设定的最低功率P_min，并且持续超过设定维持时间t₂，则系统根据步骤（2）的计算公式调整当前状态下的总进料量G，否则不进行调整。

更进一步，所述设定检测时间t₁和设定持续时间t₂均为5s；所述最高功率P_max为额定功率的90%；所述最低功率P_min为额定功率的75%。

更进一步，若检测到设定检测时间t₁内实际功率P_实际的平均值`P超过设定的实际功率上限值P₁或者低于设定的实际功率下限值P₂，则自动发出“破碎机实际功率偏高”或者“破碎机实际功率偏低”的警报，并提醒操作人员即将停机。

再进一步，所述实际功率上限值P₁为额定功率，所述实际功率下限值P₂为额定功率的20%。

进一步，所述骨料整形分级设备还包括相互连接的上位机、工业交换机和可编程控制器，所述可编程控制器电连接于所述智能监控仪、变频器和称重传感器；所述工业交换机通过远程路由器连接于远程终端。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于：

本发明通过实时检测破碎电机的实际功率来自动调节总进料量，根据总进料量和回料量来计算料仓系统的总出料变化量，并根据各料仓出料情况及变频器频率-出料量的函数关系式来分配出料比例，从而自动调整各料仓的出料频率，使得破碎机始终保持在最佳工作状态，防止出现破碎腔过满或者过空的现象，避免造成破碎机损坏或者能源浪费，提高了骨料整形分级设备的工作稳定性，并且有利于实现骨料整形分级的自动化智能调控。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的控制原理图。

具体实施方式

下面说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。

参照图1和图2，一种骨料整形分级设备，包括料仓系统1、进料系统2、整形系统3、筛分系统4、粉仓除尘系统5和粉料除尘储存系统6等组成部件。以下对骨料整形分级设备的几个重要组成部件进行简要介绍：

1、料仓系统1：料仓系统1设有若干个料仓11，且每个料仓11内均设有用于控制出料频率的变频器。作为优选方案，本实施例的料仓系统1设有4个料仓11，每个料仓11内均设有一个变频器，通过控制变频器的频率可以调节料仓11的出料量。

2、进料系统2包括依次连接的集料皮带机21、初级筛22、进料皮带机23和提升机24，集料皮带机21设置于料仓系统1下方，用于承接各料仓11流出的骨料，并使骨料通过初级筛22、进料皮带机23和提升机24后进入整形系统3中进行处理。此外，进料系统2还包括用于承接不合格骨料的回料皮带机25，回料皮带机25配设有对不合格骨料进行称重的称重传感器251。

3、整形系统3设有一破碎机31，并配设有用于检测破碎电机的实际功率的智能监控仪311，通过智能监控仪311可实时监控并调整破碎电机的实际功率，使其保持最佳工作状态。作为优选方案：破碎机31为立轴冲击式破碎机。经破碎后的骨料进入筛分系统4中进行筛分处理，尺寸符合要求的骨料经除尘后排出，较大的骨料则通过回料皮带机25返回进料皮带机23中以等待重新破碎。粉仓除尘系统5用于收集筛分系统4中产生粉尘并将收集的粉尘送入粉料除尘储存系统6中存储。

参照图1和图2，上述骨料整形分级设备还包括相互连接的上位机7、工业交换机8和可编程控制器9，可编程控制器9电连接于智能监控仪311、变频器和称重传感器251。其中，上位机7可以是工控机也可以是触摸屏，工作人员可以通过上位机7设置总产量参数、标定参数和额定功率参数等相关参数。上位机7与交换机8连接，通过交换机8将上位机7发出的命令和相关参数值传送给可编程控制器9，可编程控制器9也通过交换机8将相关运算结果和检测信号传回给上位机7。为了实现远程操控的目的，工业交换机8还设有远程路由器81，工作人员可通过电话卡或者有线网络采集设备信息，并将设备信息传送给远程终端。可编程控制器9实时采集分析智能监控仪311、变频器和称重传感器251以及上位机7的参数信息，并通过运算来控制料仓系统1的最佳出料频率，确保破碎电机保持最佳工作状态。

参照图1和图2，一种骨料整形分级设备的控制方法，包括如下步骤：

（1）通过前置试验获取各料仓11在相同出料时间内的出料量与变频器频率的函数关系式：

式中：y_i为第i个料仓的出料量，x_i为第i个料仓的变频器频率，a_i和b_i为常数；

具体地，在前置试验中，首先确保各料仓11满仓，然后分别控制各料仓11在V_a和V_b两种变频器频率下出料相同时间，并采用称重的方法对出料量进行称重标定，由此获取各料仓11在相同出料时间内的出料量与变频器频率的函数关系式。经过反复试验发现，料仓11的出料量与变频器频率满足截距式直线方程的关系，因此，通过设定的两个点便能求出函数关系式。作为优选方案：V_a和V_b分别为20Hz和40Hz。

本实施例的料仓系统1设有4个料仓，各料仓的出料量与变频器频率的函数关系式为：

（2）通过智能监控仪311实时采集破碎电机的实际功率P_实际，并计算当前状态下的总进料量G：

式中：G₀为破碎机的额定破碎量，`P为设定时间内破碎电机的实际功率P_实际的平均值，P_额定为破碎电机的额定功率。

参照图1和图2，具体地，总进料量G首次赋值是按照设备的设计产量（破碎机31的额定破碎量）来决定的，即初始状态下总进料量G=G₀，随着设备的逐渐运行，上位机7根据平均实际功率`P和额定功率P<sub>额定</sub>的比例及时调节总进料量G，其具体调节方式为：智能监控仪311实时采集破碎电机的实际功率P<sub>实际</sub>，并求取设定检测时间t<sub>1</sub>内破碎电机的实际功率P<sub>实际</sub>的平均值`P，若`P超过设定的最高功率P<sub>max</sub>或者低于设定的最低功率P<sub>min</sub>，并且持续超过设定维持时间t<sub>2</sub>，则系统根据步骤（2）的计算公式调整当前状态下的总进料量G，否则不进行调整。作为优选方案：设定检测时间t<sub>1</sub>和设定持续时间t<sub>2</sub>均为5s，最高功率P<sub>max</sub>为额定功率的90%；最低功率P<sub>min</sub>为额定功率的75%，即若破碎电机运行的实际功率P<sub>实际</sub>的平均值`P超过最高功率P_max，并且持续时间超过5s，则系统就会按照上述公式自动减小总进料量；若破碎电机运行的实际功率P_实际的平均值`P低于最低功率P_min，并且持续时间超过5s，则系统就会按照上述公式自动增大总进料量。设定检测时间t₁、设定持续时间t₂、最高功率P_max和最低功率P_min均由工作人员提前设定并录入至上位机7，并由上位机7执行步骤（2）的计算步骤。

参照图1和图2，若检测到设定检测时间t₁内实际功率P_实际的平均值`P超过设定的实际功率上限值P₁或者低于设定的实际功率下限值P₂，则自动发出“破碎机实际功率偏高”或者“破碎机实际功率偏低”的警报，并提醒操作人员即将停机，由此确保实际功率P_实际保持在稳定范围内，因为实际功率过大，破碎电机就可能会出现过热烧毁现象，实际功率过小，则会影响破碎效率。优选地，实际功率上限值P₁为额定功率，实际功率下限值P₂为额定功率的20%。

（3）实时采集称重传感器测得的回料量G₁，并计算当前状态下料仓系统1的总出料变化量T：

式中：T₁为各料仓的出料量之和，由于本实施例的料仓系统1设置了四个料仓11，因此T₁的计算表达式实际为：

（4）结合步骤（1）的函数关系式，将料仓系统1的总出料变化量T按照当前状态下各料仓11的出料比例进行分配，由此求得各料仓11调整后的变频器频率V_i：

具体地，总进料量G调整后，按比例分配，每个料仓11的出料量的调整量为

、

、

和

，那么结合各料仓11的出料量与变频器频率的函数关系式计算可得， 各料仓11的变频器频率的调整量为：

、

、

和

。因此调整后 各料仓11的变频器频率频率V_i分别为：

；

；

；

。

需要说明的是，式中，x₁、x₂、x₃和x₄为当前状态下各料仓11的变频器频率，y₁、y₂、y₃和y₄为当前状态下各料仓11的出料量。

（5）对各料仓11调整后的变频器频率V_i进行校验，若各V_i均在设定的允许频率范围内，则各料仓11执行调整后的变频器频率V_i；若某个料仓11调整后的变频器频率不在设定的频率范围内，则该料仓11维持当前变频器频率不变，此时应重复步骤（3）对料仓系统的总出料变化量T进行修正，并重复步骤（４）重新计算剩余料仓修正后的变频器频率V_i＇。

作为优选方案：允许变频器频率范围为0-50Hz，实际操作中，如果求得的调整后的变频器频率V_i大于50Hz，就默认为50Hz，如果小于0Hz，就默认为0Hz，由此筛选出符合要求的料仓，并再一次求取其调整量。假如步骤（4）求取的V₄不在允许变频器频率范围内，则表示第四个料仓无法参与此轮的调整分配，因此需要对相关参数进行修正处理。

修正后各料仓11的出料量之和T＇为：

修正后的料仓系统1的总出料变化量T＇为：

则修正后的剩余三个料仓的变频器频率分别为：

；

；

。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种骨料整形分级设备的控制方法，其特征在于：所述骨料整形分级设备包括料仓系统、进料系统和整形系统；所述料仓系统设有若干个料仓，且每个料仓内设有用于控制出料频率的变频器；所述整形系统设有一破碎机，并配设有用于检测破碎电机的实际功率的智能监控仪；所述进料系统设有一用于承接不合格骨料的回料皮带机，并配设有对不合格骨料进行称重的称重传感器；所述控制方法包括如下步骤：

通过前置试验获取各料仓在相同出料时间内的出料量与变频器频率的函数关系式：

式中：y_i为第i个料仓的出料量，x_i为第i个料仓的变频器频率，a_i和b_i为常数；

通过智能监控仪实时采集破碎电机的实际功率P_实际，并计算当前状态下的总进料量G：

式中：G₀为破碎机的额定破碎量，`P为设定时间内破碎电机的实际功率P_实际的平均值，P_额定为破碎电机的额定功率；

实时采集称重传感器测得的回料量G₁，并计算当前状态下料仓系统的总出料变化量T：

式中：T₁为各料仓的出料量之和；

结合步骤（1）的函数关系式，将料仓系统的总出料变化量T按照当前状态下各料仓的出料比例进行分配，由此求得各料仓调整后的变频器频率V_i：

。

2.如权利要求1所述的一种骨料整形分级设备的控制方法，其特征在于：还包括如下步骤：（5）对各料仓调整后的变频器频率V_i进行校验，若各V_i均在设定的允许频率范围内，则各料仓执行调整后的变频器频率V_i；若某个料仓调整后的变频器频率不在设定的频率范围内，则该料仓维持当前变频器频率不变，此时应重复步骤（3）对料仓系统的总出料变化量T进行修正，并重复步骤（４）重新计算剩余料仓修正后的变频器频率V_i＇。

3.如权利要求2所述的一种骨料整形分级设备的控制方法，其特征在于：所述允许变频器频率范围为0-50Hz。

4.如权利要求1所述的一种骨料整形分级设备的控制方法，其特征在于：在步骤（1）中，首先确保各料仓满仓，然后分别控制各料仓在V_a和V_b两种变频器频率下出料相同时间，并采用称重的方法对出料量进行称重标定，由此获取各料仓在相同出料时间内的出料量与变频器频率的函数关系式。

5.如权利要求4所述的一种骨料整形分级设备的控制方法，其特征在于：所述V_a和V_b分别为20Hz和40Hz。

6.如权利要求1所述的一种骨料整形分级设备的控制方法，其特征在于：在步骤（2）中，智能监控仪实时采集破碎电机的实际功率P_实际，并求取设定检测时间t₁内实际功率P_实际的平均值`P，若该平均值`P超过设定的最高功率P_max或者低于设定的最低功率P_min，并且持续超过设定维持时间t₂，则系统根据步骤（2）的计算公式调整当前状态下的总进料量G，否则不进行调整。

7.如权利要求6所述的一种骨料整形分级设备的控制方法，其特征在于：所述设定检测时间t₁和设定持续时间t₂均为5s；所述最高功率P_max为额定功率的90%；所述最低功率P_min为额定功率的75%。

8.如权利要求6所述的一种骨料整形分级设备的控制方法，其特征在于：若检测到设定检测时间t₁内实际功率P_实际的平均值`P超过设定的实际功率上限值P₁或者低于设定的实际功率下限值P₂，则自动发出“破碎机实际功率偏高”或者“破碎机实际功率偏低”的警报，并提醒操作人员即将停机。

9.如权利要求8所述的一种骨料整形分级设备的控制方法，其特征在于：所述实际功率上限值P₁为额定功率，所述实际功率下限值P₂为额定功率的20%。

10.如权利要求1所述的一种骨料整形分级设备的控制方法，其特征在于：所述骨料整形分级设备还包括相互连接的上位机、工业交换机和可编程控制器，所述可编程控制器电连接于所述智能监控仪、变频器和称重传感器；所述工业交换机通过远程路由器连接于远程终端。

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