CN202096993U - 球磨机轴瓦声发射监控装置 - Google Patents
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Abstract
一种球磨机轴瓦声发射监控装置，包括声发射传感器、增益放大模块、信号处理识别模块、控制模块和输出模块，所述的发射传感器安装在球磨机轴瓦上，通过信号采集卡将检测的声发射信号传输到增益放大模块，增益放大模块接信号处理识别模块和控制模块，控制模块接输出模块，然后输出至显示器或打印设备，或者输出到执行机构。本装置能够实现对监控对象的实时、动态监控，是一种先进的球磨机轴瓦故障在线监测装置，具有直观、反应灵敏等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种球磨机轴瓦故障监控装置，特别是一种采用声发射技术的球磨机轴瓦故障监控装置。
背景技术
球磨机在矿业、建材、化工、冶金及电力部门等行业应用广泛，具有功率大、载荷大的特点，是企业生产线的重要环节，一旦出现故障，就会影响生产，严重可能使企业停产，造成重大经济损失，因此，需要重点监控。目前球磨机的轴瓦大多采用巴士合金材料制成，这种材料性能较好，但材质较软，熔点低，价格也较高，在有硬质颗粒进入或润滑不良时容易使合金受到破坏，造成造成轴瓦失效。关于球磨机轴瓦的保护，文献也有一些报道，例如中国专利，《球磨机轴瓦保护器》(申请号：200410104241.7)，提供了一种球磨机轴瓦的保护装置，主要是通过对温度的检测，判断轴瓦是否缺油或温度过高来实现对轴瓦的监控。中国专利，《多功能轴瓦检测装置》，(申请号：88105022.9)，公开(公告)号：CN1034681公开一种多功能轴瓦检测装置，由机油采样执行机构，轴瓦温度传感机构，冷却水压检测机构及控制显示、报警等电气回路构成，广泛适用水泥厂、矿山等各种型号球磨机轴瓦瓦温，润滑油油量，冷却水压的检测。中国专利，《球磨机及其同步机轴瓦高温报警保护装置》(申请号：200820077061.8)，涉及一种球磨机及其同步机轴瓦高温报警保护装置，它包括温度巡检仪、润滑油站控制柜、温度巡检仪的接线端子通过电缆连接润滑油站控制柜的接线端子，其特征是润滑油站控制柜上的101、102、103、104接线端子连接其中一台温度巡检仪的17、18、19、20接线端子，润滑油站控制柜上的105、106、107、108接线端子连接另一台温度巡检仪的17、18、19、20接线端子，润滑油站控制柜上设置继电器，报警器、指示灯。通过在山西太钢不锈钢股份有限公司的试验，不仅保护了球磨机的轴瓦及其同步机的轴瓦，使其不被烧毁，与此同时对同步机的绕组也得到了较好地保护，因此提高了球磨机及其同步机的使用寿命。中国专利《球磨机轴瓦自动保护器》(申请号：93102503.6)公开一种球磨机轴瓦自动保护装置，通过光源控制器、光电开关电路、声光报警自动电路等实现对球磨机轴瓦的自动保护。中国专利《球磨机轴瓦测控二级报警保护器》(申请号：200520086055)公开的报警保护装置也是通过检测轴瓦在运行中的升温情况，实现二次报警及自动断电停机保护，防止重大事故的发生的。这些检测保护方法大都采用检测温度的方法来实现的，但温度测量有一个很大的缺点，就是检测有一定的时间滞后性，而且温度测量仪本身的安装也可能给轴瓦故障带来诱因。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能够克服现有球磨机轴瓦故障检测不够精确和及时的不足之处，能动态、实时监测的球磨机轴瓦故障的监控装置。
本实用新型的球磨机轴瓦故障监控装置，是采用声发射方法的监控装置。
声发射简称AE，是指材料或结构内部局部区域在外力，内力或温度的影响下，产生塑性变形或有裂纹形成和扩展时，伴随能量迅速释放而产生的瞬态弹性波现象。声发射信号是一种来源于材料内部缺陷本身应力波，不受试件或结构几何形状的限制，与传统的无损检测相比，具有动态、实时的特点，能够实现对监控对象的实时、动态监测，是一种先进的在线监测方法。
本实用新型提供的球磨机轴瓦声发射监控装置包括声发射传感器、信号采集卡、增益放大模块、信号处理识别模块和控制模块，声发射传感器安装在球磨机轴瓦上，通过信号采集卡将检测的声发射信号传输到增益放大模块，增益放大模块接信号处理识别模块和控制模块，判断球磨机轴瓦运行状态，控制模块接输出模块，输出至显示器或打印设备，或者输出到执行机构。
所述的声发射传感器，采用谐振式声发射传感器，由多个不同厚度的压电元件，或者采用凹球面形与楔形压电元件组合而成。
所述的增益放大模块包括依次连接的前置放大器、高通滤波器、信号分析器、低通滤波器，将声发射处理，剔除干扰信号，为后续的信号处理提供较稳定的识别信号。
所述信号处理识别模块，是对滤波后的声发射信号进行包络处理的电路，将球磨机轴瓦正常运行状态的声发射信号作为背景噪声，测出正常运行时的声发射信号，以此信号的峰值作为故障信号的阈值，据此对检测的信号进行处理识别，进而判断球磨机轴瓦运行状态。
所述的控制模块根据信号处理识别模块对球磨机轴瓦运行状态的判断，发出不同的报警信号--是正常运行或短暂故障或连续故障；正常运行指球磨机轴瓦润滑正常，处于正常工作状态；短暂故障是指由于有金属颗粒等异物造成轴瓦承载油楔的间断性破裂进而产生短暂的故障信号；连续故障是指周期性磨损阶段，工况变化导致油温升高，油膜发生连续性的破裂而产生的连续故障信号。同时，控制模块根据不同信号作出不同的控制：正常运行不用有后续控制，短暂故障则需要监控轴瓦的工作环境，改善净化润滑油等，连续故障则需要强制补充润滑油，如不能改善则需停机检修等。当判别出故障类型后由输出模块输出至显示器或打印设备，或者输出到执行机构对球磨机轴瓦添加润滑油或停机检修。
本实用新型的球磨机轴瓦声发射监控装置是采用声发射技术的，能动态、实时监测的球磨机轴瓦故障监控装置；声发射简称AE，是指材料或结构内部局部区域在外力，内力或温度的影响下，产生塑性变形或有裂纹形成和扩展时，伴随能量迅速释放而产生的瞬态弹性波现象。声发射信号是一种来源于材料内部缺陷本身应力波，不受试件或结构几何形状的限制，与传统的无损检测相比，具有动态、实时的特点，能够实现对监控对象的实时、动态监测，是一种先进的在线监测方法。
本实用新型工作原理：球磨机的轴瓦采用流体动压润滑，轴颈的旋转作用形成油楔承载，同时对油膜挤压产生承载力。轴瓦的磨损的不同阶段，声发射信号是不一样的，将球磨机轴瓦正常运行状态的声发射信号作为背景噪声，测出正常运行时的声发射信号，以此信号的峰值作为故障信号的阈值，据此对检测的信号进行处理识别，进而判断球磨机轴瓦运行状态。
本实用新型的优点是：
利用声发射传感器提取球磨机运行过程中轴瓦的声发射信号，采用高精度的信号处理识别技术进行信号处理识别，提供对球磨机轴瓦的实时、动态监测，分析判断球磨机轴瓦运行状况，保证轴瓦在正常状态下工作；具有安装方便，抗噪声干扰能力强，检测实时性好，便于获取设备运行时监控对象的运行状态信息等优点。
附图说明
图1为本实用新型球磨机轴瓦声发射监控装置一种实施结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型进一步说明。
如附图1所示，球磨机是由电机带动滚筒1转动的，球磨机轴颈4安放在轴承座2上，轴承座2上浇铸滑动轴瓦3。
本实用新型球磨机轴瓦声发射监控装置包括声发射传感器5、信号采集卡6、增益放大模块7、信号处理识别模块12、控制模块13、输出模块14，发射传感器5安装在球磨机轴瓦3上，通过信号采集卡6将检测的声发射信号传输到增益放大模块7，增益放大模块7接信号处理识别模块12和控制模块13，判断球磨机轴瓦运行状态，然后由输出模块14输出至显示器15或打印设备16，或者输出到执行机构17。
所述的发射传感器使用型号为SR150M的发射传感器，频率范围为50～400kHz，谐振频率为150kHz。
信号采集卡使用成都动科PCI4712四通道信号采集卡，每通道A/D分辨率为12bit，采样频率范围为：1kHz～50MHz。
其中增益放大模块7包括依次连接的前置放大器8、高通滤波器9、信号分析器10、低通滤波器11。
所述信号处理识别模块12，是对滤波后的声发射信号进行包络处理的电路，将球磨机轴瓦正常运行状态的声发射信号作为背景噪声，测出正常运行时的声发射信号，以此信号的峰值作为故障信号的阈值，据此对检测的信号进行处理识别，进而判断球磨机轴瓦运行状态。
具体的实施方法：通过在轴瓦安装的声发射传感器5，通过信号采集卡6捕捉声发射信号，声发射信号经增益放大模块7，即经过依次连接的前置放大器8、高通滤波器9、信号分析器10、低通滤波器11等处理后，剔除干扰信号，为后续的信号处理提供较稳定的识别信号。信号处理识别模块12对滤波后的声发射信号进行包络处理，将球磨机轴瓦正常运行状态的声发射信号作为背景噪声，测出正常运行时的声发射信号，以此信号的峰值作为故障信号的阈值，据此对检测的信号进行处理识别，进而判断球磨机轴瓦运行状态。控制模块13根据信号处理识别模块对球磨机轴瓦运行状态的判断，发出不同的报警信号--是正常运行或短暂故障或连续故障；正常运行指球磨机轴瓦润滑正常，处于正常工作状态；短暂故障是指由于有金属颗粒等异物造成轴瓦承载油楔的间断性破裂进而产生短暂的故障信号；连续故障是指周期性磨损阶段，工况变化导致油温升高，油膜发生连续性的破裂而产生的连续故障信号。
同时，控制模块13可以由输出模块14输出至显示器15或打印设备16，或者根据不同信号输出到执行机构17作出不同的处理措施：如正常运行不需后续控制，短暂故障则需要监控轴瓦的工作环境，改善净化润滑油等，连续故障则须要强制补充润滑油，如不能改善则需停机检修等。
Claims (4)
1.一种球磨机轴瓦声发射监控装置，其特征在于：包括声发射传感器(5)、信号采集卡(6)、增益放大模块(7)、信号处理识别模块(12)和控制模块(13)，所述的发射传感器(5)安装在球磨机轴瓦(3)上，通过信号采集卡(6)将检测的声发射信号传输到增益放大模块(7)，增益放大模块(7)接信号处理识别模块(12)和控制模块(13)，控制模块(13)接输出模块(14)，然后输出至显示器(15)或打印设备(16)，或者输出到执行机构(17)。
2.根据权利要求1所述的球磨机轴瓦声发射监控装置，其特征在于：所述的声发射传感器(5)采用谐振式声发射传感器，由多个不同厚度的压电元件，或者采用凹球面形与楔形压电元件组合而成。
3.根据权利要求1所述的球磨机轴瓦声发射监控装置，其特征在于：所述的增益放大模块(7)包括依次连接的前置放大器(8)、高通滤波器(9)、信号分析器(10)和低通滤波器(11)。
4.根据权利要求1所述的球磨机轴瓦声发射监控装置，其特征在于：所述的信号处理识别模块(12)是对滤波后的声发射信号进行包络处理的，识别球磨机轴瓦运行状态的电路。
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| CN2011201632481U CN202096993U (zh) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | 球磨机轴瓦声发射监控装置 |
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| CN2011201632481U CN202096993U (zh) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | 球磨机轴瓦声发射监控装置 |
Publications (1)
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| CN (1) | CN202096993U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106345599A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-25 | 西部黄金克拉玛依哈图金矿有限责任公司 | 轴瓦温控系统 |
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2011
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