球磨機裝球率自動檢測系統(tǒng).pdf

1、磨機是礦物加工工藝過程中的主要設(shè)備。近百年來，它廣泛應(yīng)用于水泥、冶金、礦山、建材、耐火材料、化工和火電等工業(yè)部門，隨著各行各業(yè)的蓬勃發(fā)展，磨機的應(yīng)用也越來越廣泛。影響磨機工作效果的因素有很多，其中磨機介質(zhì)充填率是磨礦回路中的一個主要參數(shù)。在磨礦工藝過程中，磨礦機主要是靠介質(zhì)的作用來完成磨礦任務(wù)的，介質(zhì)充填率是否合理是影響磨機生產(chǎn)率的首位因素。對磨機裝球率進行準(zhǔn)確檢測可使磨機生產(chǎn)能力和能源效率得到明顯提高。 對于球磨機，載荷的檢測

2、通常是待磨機停下后，打開磨機筒體的人孔蓋，人進入磨機測量并計算其充填系數(shù)從而獲得。這些工作如果與磨機的檢修計劃不一致的話，那么將嚴(yán)重影響磨機運行的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。在磨機工作過程中，磨機介質(zhì)的補加是根據(jù)工作計劃預(yù)先進行的，而這個工作計劃是按已知的被磨物料的介質(zhì)消耗指標(biāo)來編制的。由于原料力學(xué)性質(zhì)和介質(zhì)質(zhì)量的不穩(wěn)定性，破碎介質(zhì)的單位消耗在廣泛的范圍內(nèi)也是變化著的，不可能是穩(wěn)定的。因此，在較長的磨機工作時間中按原先工作計劃來維持簡體內(nèi)介質(zhì)充填率數(shù)

3、值將是困難的，其結(jié)果不是介質(zhì)充填率不足就是介質(zhì)充填率過大。由于磨機內(nèi)介質(zhì)充填率對磨機功率及生產(chǎn)率的重大影響，而實際生產(chǎn)中介質(zhì)充填率又難于在動態(tài)中穩(wěn)定。因此，一方面要根據(jù)介質(zhì)的動態(tài)磨損情況制定出及時的、科學(xué)的和合理的補加方法，能使磨內(nèi)的介質(zhì)充填率穩(wěn)定在一個科學(xué)合理的水平上，另一方面則要研究出對介質(zhì)充填率這個動態(tài)參數(shù)進行經(jīng)常性的、準(zhǔn)確的以及簡單方便的測量方法，以指導(dǎo)介質(zhì)的及時補加，使磨機功率及生產(chǎn)率保持高水平運行。 人工檢測的主要問

4、題在于磨機載荷的檢測必須停機進行，這將影響工廠生產(chǎn)的連續(xù)性，導(dǎo)致磨機作業(yè)率降低及產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定，磨機啟動頻繁也將導(dǎo)致電耗增加。 因此，研究一種準(zhǔn)確度較高、性價比較好的磨機介質(zhì)充填率自動檢測方法，在不停機的情況下能測量出磨機內(nèi)介質(zhì)充填率，這對于提高磨機產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量及減輕工人勞動強度和降低電耗等均具有重要的理論意義和實用價值。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近三、四十年來，國內(nèi)外的科技人員對磨機裝球率的自動檢測技術(shù)進行了廣泛研

5、究。 當(dāng)磨機由一組小軸承支撐時，可以通過測定潤滑油油壓來估計磨機裝球率。 根據(jù)從供電電網(wǎng)上切斷傳動電機后磨機簡體的振動周期關(guān)系來測量磨機載荷重量的方法是粗測磨礦介質(zhì)重量的較為簡單的方法。測量中，由于振動的周期與磨機的靜阻力數(shù)值無關(guān)，在這種情況下，裝有載荷的磨機簡體就可視為一個掛在筒體軸線上的簡單的物理擺錘，決定這個擺錘振動周期大小的唯一因素就是磨機的載荷。通過測量周期值即可獲得磨機載荷。由于磨機介質(zhì)充填率是一個非剛性的參

6、數(shù)，不僅整體形態(tài)會變化，而且介質(zhì)荷內(nèi)部也存在相對滑動，導(dǎo)致這種檢測手段在準(zhǔn)確測量應(yīng)用中受到很大限制。 通過漏電耳測量磨機內(nèi)介質(zhì)打擊礦石產(chǎn)生聲音的分貝數(shù)可以獲得磨機內(nèi)載荷重量。但由于在生產(chǎn)現(xiàn)場產(chǎn)生聲音的生產(chǎn)設(shè)備較多，聲音的可變性也大，因而這種檢測方法產(chǎn)生誤差較大，只適于粗略測量，且應(yīng)用范圍不廣。 通過讀取磨機電動機的電流表讀數(shù)也可以檢測磨機介質(zhì)的重量。但由于電動機電流的數(shù)值與磨礦介質(zhì)的重量不成比例，而且所讀電流值在很大程度

7、上與電動機端電壓的大小及磨機的功率因素變化有關(guān)。因此，無論是對異步電動機還是同步電動機，這種方法的檢測結(jié)果都是不準(zhǔn)確的。 磨機載荷的自動檢測還可以借助接通磨機電動機供電電路的分出刻度的專門瓦特表來實現(xiàn)。為了獲得瓦特表指針的較大偏轉(zhuǎn)，電路中必須選擇帶有2.5安培電流線的瓦特表；為了預(yù)防在磨機電動機啟動時儀器的指針超出刻度范圍以及在電動機啟動的時間內(nèi)過載荷的線圈保護，瓦特表的線圈通常與關(guān)閉式觸點進行并聯(lián)。檢測在簡體充填系數(shù)等于0.2

8、5以前，可以觀察到磨機載荷與磨機從電網(wǎng)上消耗的功率線性關(guān)系較好，當(dāng)載荷進一步增加時，線性關(guān)系影響較大。因此，這種檢測方法檢測范圍受到限制，準(zhǔn)確度也不高。 對于干式球磨機，通過測量磨機進出口壓差也可以獲得磨機載荷。干式球磨機一般是在氣流通過磨機的情況下操作的。在這種情況下，當(dāng)載荷增加時，有更多的物料與氣流接觸，使氣流的拖曳力增大，壓差也就增加；當(dāng)磨機載荷減少時，情況剛好相反。但壓差測定由于受到磨機轉(zhuǎn)速、提升板類型和磨損率以及粒度分

9、布等影響，檢測精度也受到較大影響。 通過測定磨機的機械振動及靠近磨機的聲壓變化來控制磨機粉料的充填率，是磨機載荷自動檢測的另一種方法。利用振動傳感器獲得三個通道的振動信號，分別對應(yīng)于磨機旋轉(zhuǎn)軸線的平行方向、水平方向和垂直方向，同時采集磨機研磨區(qū)中心一個聲音信號。在振動信號測量過程中用控制系統(tǒng)記錄或手動測量磨機工作參數(shù)。通過多變量數(shù)據(jù)分析，可以建立起參數(shù)和信號模型之間的良好關(guān)系。這樣，振動信號的測量就可用來監(jiān)測磨機工作參數(shù)。這種檢

10、測方法的主要優(yōu)點在于可以獲得在線、快速、準(zhǔn)確的信息，以有效的實現(xiàn)過程自動控制。但由于測量較復(fù)雜，還涉及到復(fù)雜的信號處理和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并且振動信號的測量還取決于機器的裝配水平和工作環(huán)境(安裝地點)，因而應(yīng)用受到限制。目前該項技術(shù)的主要用途是監(jiān)測過程控制系統(tǒng)的幾個輔助運行參數(shù)，以便必要時進行調(diào)整。 由于上述檢測方法的局限性，磨機操作與最佳充填率要求相差較大。為了改善磨機回路的性能，提高自動檢測的準(zhǔn)確性，同時降低成本，本文提出了磨機

11、載荷自動檢測的一種新方法——壓電式傳感器檢測法。 壓電式傳感器是以具有壓電效應(yīng)器件為核心組成的傳感器。壓電式傳感器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)較簡單、工作可靠、適用于動態(tài)壓力的測量。除此之外，由于壓電傳感器是一個典型的機-電轉(zhuǎn)換元件，它在超聲波、拾音器、傳聲器等方面的應(yīng)用也很普遍。 高靈敏度的壓電式傳感器的開發(fā)打開了對工業(yè)型磨機進行測定的全新領(lǐng)域。在本研究中采用了能測定磨機簡體重量變化的壓電式應(yīng)變傳感器。測量中將傳感器安裝在磨機

12、兩端機座的四個軸承座上，通過測試不同的數(shù)值就可以精確調(diào)試出與磨機載荷成比例的荷重應(yīng)變變化值。壓電式應(yīng)變式傳感器將檢測到的反映磨機載荷變化的信息轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)干擾抑制及前期信號處理后，電壓轉(zhuǎn)換成頻率信號，經(jīng)再次放大和標(biāo)度變換后送至計算機進行數(shù)據(jù)處理。顯示結(jié)果設(shè)計為磨機載荷數(shù)值。 所謂信號處理就是對信號進行分析、變換、綜合、識別等加工處理，以達到使用信息和便于利用的目的。信號可分為模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號在時間上和幅度上是連

13、續(xù)的，數(shù)字信號在時間上和幅度上是離散的，且可以用有限字長表示。對模擬信號進行處理，既可以使用模擬系統(tǒng)，也可以使用數(shù)字系統(tǒng)。在使用數(shù)字系統(tǒng)處理時，需要先將模擬信號數(shù)字化，使之成為數(shù)字，使之成為數(shù)字信號，然后用數(shù)字系統(tǒng)處理，得到一個處理后的數(shù)字信號，再經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換得到所需要的模擬信號。對數(shù)字信號進行處理是將數(shù)字化的序列輸入到數(shù)字系統(tǒng)，例如計算機，經(jīng)過預(yù)定算法的程序處理，得到數(shù)字輸出信號。 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)中，要處理的各種物理、

14、化學(xué)和生物量大多數(shù)是以連續(xù)的模擬信號形式出現(xiàn)的。對這些信號進行處理均要采用計算機，而計算機內(nèi)部參與運算的信號是二進制的離散數(shù)字信號。所以，在運用信號處理技術(shù)之前要解決兩個問題。一是把數(shù)據(jù)采集進計算機，二是將連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成離散的模擬信號轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號，即數(shù)據(jù)采集和模擬信號的數(shù)字化。 論文對檢測過程中所涉及到的各項技術(shù)進行了理論研究、電路設(shè)計和試驗，匹配銜接后組裝成球磨機裝球率自動檢測系統(tǒng)，對系統(tǒng)模擬生產(chǎn)現(xiàn)場進行了試驗，