CN2887863Y - 一种用于炸药生产线中的乳化器安全监控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于炸药生产线中的乳化器安全监控装置。振动传感器分别位于乳化器搅拌室上、下法兰圆周外表面，且位于同一法兰上的振动传感器在同一平面上相互垂直，振动传感器监测乳化器旋转径向振动信号，并将其传送到控制器；温度传感器分别位于物料进、出口管道上，用于检测物料进、出口处的温度信号，并传送到控制器；控制器对接收信号进行数据处理，控制连锁装置与控制器连接，根据控制器的指令控制生产线停车。本实用新型通过对有限个关键测点的振动和温度监测，分析乳化器转子和轴承的机械故障及异物混入时的状态，对乳化器实施长期、可靠的远程在线安全监测，及时发现乳化器故障或预测零部件失效前隐患，以避免恶性事故的出现。
Description
技术领域
本实用新型属于炸药生产安全监控技术领域，涉及一种振动和温度监控装置，具体地说，是一种乳化炸药连续生产线的关键设备乳化器的安全监控装置。
背景技术
随着社会和经济的发展，民用工程对炸药的需求量增长很快，近几年均达到年增长率30％以上。乳化炸药是目前民爆行业广泛使用的炸药，具有高效、安全、以及爆炸产物符合环保要求的特点。乳化炸药生产线的核心装备是乳化器，包括初乳化器和精乳化器。乳化器依靠高速旋转搅拌生产乳化基质和乳化炸药，其工作状态直接影响炸药的产量和质量。同时，乳化器又是整个生产线中唯一直接高速搅拌物料的设备，因此，也是最危险的设备。乳化炸药在一定的压力和温度条件下会爆炸，高速机械运动设备故障时，极易形成局部摩擦撞击高温而具备爆炸条件，引起爆炸。目前，国内有乳化炸药生产线100多条，近三年来已经发生过三起爆炸事故，人员伤亡和财产损失惨重。技术鉴定表明，三起爆炸事故均由乳化器引起。可见，许多设计未预料到的因素极大地威胁这类生产线的安全。根据乳化器的结构特点，爆炸必定由非正常机械运动引起局部压力和温度瞬间升高，达到爆燃条件而引起。可见，监测乳化器机械运行状态，在异常状态下报警或紧急停车，对于保障人员和财产安全具有极为重要的意义。
从机械和力学的观点，乳化器事故前必然有机械异常发生或流程异常发生。机械异常一定会反应到振动变化中，而致命的流程异常会反应到温度变化中。因此，采集关键测点的信号，连续进行信号分析并提取特征数据，对机械运行异常和工艺流程参数异常。
但是，目前乳化炸药生产线的安全监控，主要依靠人工定时肉眼观察和听音判断，准确性差，反应不及时，检测人员危险性高。安装视频监视系统是民爆行业安全监视的最主要手段，但对于乳化器而言，使用视频系统监视出料情况，仍然是由监控人员肉眼完成。而且对于设备机械运行状态的监测和诊断，是视频系统无法做到的。因此，至今尚无有效的手段在线长期连续监测乳化器的安全性。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于炸药生产线中的乳化器安全监控装置，该装置可以对乳化炸药生产线中关键设备乳化器实施长期、连续、可靠的在线安全监控。
本实用新型提供的一种用于炸药生产线中的乳化器安全监控装置，其特征在于：振动传感器分别位于乳化器搅拌室上、下法兰圆周外表面，且位于同一法兰上的二个振动传感器在同一平面上相互垂直，振动传感器监测乳化器旋转径向振动信号，并将该振动信号传送到控制器；温度传感器分别位于物料进、出口管道上，用于检测物料进、出口处的温度信号，并将该温度信号传送到控制器；控制器用于对接收的振动信号和温度信号进行数据处理，控制连锁装置与控制器连接，根据控制器的指令控制生产线停车。
上述控制器包括依次相连的振动信号接口箱、信号适配器和监控主机，其中，振动信号接口箱用于将振动传感器的输出信号线性化，并调理成电信号；信号适配器用于分配温度信号与振动信号进入监控主机的信号采集通道；监控主机用于对信号适配器的传送数据进行处理。
从目前技术的发展状况看，要对乳化器安全状态长期连续监测，只有振动、噪声、温度监测能够胜任，而噪声监测实际上也是一种振动监测。本实用新型利用振动特征值、温度及温升与乳化器异常或故障之间的对应关系，并通过对有限个关键测点的振动和温度监测，来分析乳化器转子和轴承的机械故障及异物混入时的状态，预测乳化器的安全性，实现远程、在线连续监测。总之，本实用新型可以对乳化器实施长期、可靠的远程在线安全监测，还可以及时发现乳化器故障或预测零部件失效前隐患，以避免恶性事故的出现。
附图说明
图1是本实用新型装置的一种具体实施方式的结构示意图；
图2是监控主机的控制流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明。
如图1所示，本实用新型包括振动传感器2.1、2.2、2.3、2.4、温度传感器3.1、3.2、振动信号接口箱4、信号适配器5、监控主机6和控制连锁装置7。振动传感器采用信号电缆经振动信号接口箱4与信号适配器5相连，温度传感器采用信号电缆直接与信号适配器5相连。信号适配器5通过信号电缆与监控主机6连接，控制连锁装置7与监控主机6相连。
振动传感器2.1、2.2、2.3、2.4分别位于乳化器搅拌室上、下法兰圆周外表面，其具体圆周位置没有限制，但位于同一法兰上的二个振动传感器在同一平面上相互垂直。振动传感器可选择速度传感器或加速度传感器。振动传感器监测乳化器旋转径向振动。要求振动传感器适应生产线上恶劣工作环境，且安装、调校容易。振动检测频率范围最好在10Hz-10KHz。
温度传感器3.1、3.2分别位于物料进、出口管道上，用于检测物料进、出口处的温度信号。为达到更好的检测效果，需选用检测精度为1％±0.5℃、测量范围为0-300℃的温度传感器。
振动信号接口箱4用于振动信号放大、滤波、电平转换和过电流过电压保护，它将传感器的输出信号线性化，并调理成标准的仪表用电信号，如4-20mA或0-10V等。
信号适配器5是温度信号与振动信号的集线器，负责分配进入监控主机的信号采集通道。
监控主机6用于从信号适配器5接受数据，按其采样频率采集数据。它将采集到的数据存入本地数据库，并显示原始采集数据和计算得到的特征数据，检查每一部分特征数据与安全阈值和诊断规则的差值，根据是否超过规定的限定值实现实时报警。监控主机还可以通过网络远传监测数据，与其他计算机构成网络监控系统。监控人员可随时检索全部或部分传感器的历史监测数据，并经过整理和处理，送到远程数据服务器。
控制连锁装置7采用目前通用的连锁装置即可，当有动作信号时，迅速使整个生产线停车。
振动传感器将采集的振动信号通过屏蔽信号电缆传送给振动信号接口箱4，振动信号接口箱4将振动信号经过放大处理后送入信号适配器5。温度传感器3.1、3.2、3.3将采集的温度信号通过屏蔽信号电缆直接传送给信号适配器5。信号适配器5对采集到的振动和温度数据进行滤波。监控主机6对信号进行傅里叶变换、统计处理并提取特征指标，与设定的安全极限进行比较。监控主机6不断对采集的振动和温度信号进行时域和频域的处理，进行连续循环处理和分析计算。当振动与温度特征指标超过其设定的安全极限值时，监控主机6通过连锁控制装置7对乳化器生产线紧急停车。
在安全许可的情况下，可在搅拌室内壁加装一个温度传感器3.3。该温度传感器探测搅拌器内物料温度信号，并该温度信号依次送入信号适配器5和监控主机6进行处理，以更准确判断物料温升。本实用新型还可以在电机顶端安装一个位移传感器，测量电机的轴向位移。该位移信号依次通过振动信号接口箱4和信号适配器5传送给监控主机6进行处理。当物料温升和轴向位移超过其设定的安全极限值时，监控主机6通过连锁控制装置7对乳化器生产线紧急停车。
温度传感器3.1、3.2、3.3可采用热电阻或热电偶传感器。
监控主机6的控制流程图如图2所示，其处理步骤为：
(1)采集振动信号和温度信号；
(2)利用振动信号分析理论和方法，对上述采集到的数据实时进行连续计算和分析，分别得到振动特征指标和温度特征指标。振动特征指标分为振动时域和频域特征指标，包括振幅峰峰值、振动烈度、振幅频谱、偏度与峭度、波形指标、峰值指标、脉冲指标、裕度指标和峭度指标等。温度特征指标包括温度量和温升量。
(3)将上述计算所获得的数据与其对应的安全允许极限值进行对比分析，如果出现下述情况之一，报警或紧急停止生产线，否则继续运行，直至任务结束；
(A1)所有振动测点的振动特征指标中的任何一个值超过其对应的安全允许极限值；
(A2)所有振动测点振动特征指标中的任何一个值的变化率或逻辑组合超过其对应的安全允许极限值；
(A3)所有温度测点温度特征指标中的任何一个值超过其对应的安全允许极限值。
本实用新型的控制器可以如上例所述，采用振动信号接口箱4、信号适配器5和监控主机6予以实现；也可以采用工业计算机集成实现上述各部件的功能。
本实用新型装置实时显示各测点的振动和温度参数，并显示振动信号分析特征数据，判断这些数据是否超过安全极限值。采用存入计算机的安全阈值和诊断规则对上述数据进行连续循环对比诊断，判断乳化器工作状态及其安全性，及时显示并报警。通过上述保存在数据库中的数据，分析特征数据指标的变化趋势，根据安全诊断规则预测乳化器的安全运行周期。
Claims (5)
1、一种用于炸药生产线中的乳化器安全监控装置，其特征在于：振动传感器(2.1、2.2、2.3、2.4)分别位于乳化器搅拌室上、下法兰圆周外表面，且位于同一法兰上的二个振动传感器在同一平面上相互垂直，振动传感器(2.1、2.2、2.3、2.4)监测乳化器旋转径向振动信号，并将该振动信号传送到控制器；温度传感器(3.1、3.2)分别位于物料进、出口管道上，用于检测物料进、出口处的温度信号，并将该温度信号传送到控制器；控制器用于对接收的振动信号和温度信号进行数据处理，控制连锁装置(7)与控制器连接，根据控制器的指令控制生产线停车。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置还包括位于搅拌室内壁的温度传感器(3.3)，用于探测搅拌器内物料温度信号。
3、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：该装置还包括位于电机顶端的位移传感器，用于测量电机的轴向位移。
4、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述控制器包括依次相连的振动信号接口箱(4)、信号适配器(5)和监控主机(6)，其中，振动信号接口箱(4)用于将振动传感器的输出信号线性化，并调理成电信号；信号适配器(5)用于分配温度信号与振动信号进入监控主机(6)的信号采集通道；监控主机(6)用于对信号适配器(5)的传送数据进行处理。
5、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述控制器包括依次相连的振动信号接口箱(4)、信号适配器(5)和监控主机(6)，其中，振动信号接口箱(4)用于将振动传感器的输出信号线性化，并调理成电信号；信号适配器(5)用于分配温度信号与振动信号进入监控主机(6)的信号采集通道；监控主机(6)用于对信号适配器(5)的传送数据进行处理。
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