[發明專利]基于球磨機旋轉筒體振動信號的料位檢測方法及其檢測裝置

無效

• 申請號: 200710131415.2
• 申請日: 2007-08-28
• 公開（公告）號: CN101173868A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 賈民平;許飛云;黃鵬;趙薇;胡建中;鐘秉林
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01F23/22
• 分類號: G01F23/22;G01P15/097
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

技術領域

本發明涉及一種球磨機滾筒內料位的檢測方法，尤其涉及一種基于球磨機旋轉筒體振動信號的料位檢測方法及其檢測裝置。

背景技術

筒式鋼球磨煤機是一種常見而典型的磨粉設備，它在金屬礦及非金屬礦選礦廠、建材、耐火材料、水泥、煤炭、化工、電力、輕工和冶金等行業的礦料粉碎中得到最廣泛的應用。在我國眾多的火力發電廠中，筒式低速球磨機是制粉系統中常用的設備，其作用是將一定尺寸的煤塊干燥、破碎并磨制成一定細度的煤粉以供給鍋爐燃燒。對于中間倉儲式制粉系統，球磨機的電耗高達廠用電的20％左右。

球磨機滾筒內料位的準確測量是保障球磨機自動、安全、高效運行的關鍵和基礎所在，近年來，各國都加大對料位自動檢測技術的研究，力求能夠及時、穩定且比較準確地檢測到滾筒內的料位參數，從而實現球磨機的自動優化運行。目前在國內外工業生產中多采用以下幾種檢測方法：

(1)差壓法，利用球磨機滾筒進出口的差壓信號間接測量滾筒內的料位，但由于差壓信號同時受料位、通風量、出口溫度以及球磨機結構等諸多因素的影響，很難建立起差壓與料位的函數，故測量精度非常有限且不穩定。

(2)有用功率法，利用功率與料位之間的變換規律來檢測料位，其受周圍環境的影響比較小，但影響功率的因素多、靈敏度不高，尤其當功率降低時難以判斷。

(3)應變法，把壓電應力傳感器安裝在球磨機殼體應力變化最大的中間部位，通過測量筒體頂部的壓力和筒體底部的張力來計算總壓力的變化，以此估算球磨機中的料位。但當進行長時間測量時，由于壓電應力傳感器本身的一些局限性會給料位的測量帶來很大的誤差。

(4)氣動差壓料位測量法，磨的兩端對稱布置有傳壓管，連續的、壓力穩定的低壓空氣流入傳壓管并在管內建立壓力，當煤粉部分的“淹沒”料位傳壓管探頭時，管內壓力升高，與基準管壓力產生壓差，該壓差信號就可反映料位。該方法在雙進雙出球磨機中已得到了應用，但在單進單出球磨機的應用中還存在著高、低位傳壓管探頭如何防砸、氣動差壓計安裝位置的確定及固定等很多難題。

(5)超聲波檢測料位法，該方法是利用超聲波穿透鋼板和一定厚度的煤層，根據接受信號的特性來反映煤層的厚度。但由于超聲波容易被吸收及衰減，容易受環境如溫度、蒸汽等影響，同時它要求料位以上的空間是干凈的，然而在滾筒內布滿粉塵，對反射波嚴重干擾，不能準確檢測料位。

(6)稱重法，通過在球磨機滾筒軸承下安裝應力計式稱重傳感器來檢測料位，該方法在一般的工業環境下可以取得不錯的效果，但在惡劣環境下無法保證長時間的可靠工作。

(7)噪聲法，根據采用監測噪聲來判別料位，但是，在實際運行操作中由于煤種的變化(尤其是水分的變化)會造成很大的音頻信號誤差，導致料位測量出現很大的偏差。另一方面，球磨機的各種機械故障，如燒瓦、大軸斷裂、螺栓斷裂、減速機傳動機等機械的振動、隔音罩問題、鄰近設備噪聲等均會對音頻信號產生一定的影響。

(8)振動法，在球磨機前后軸承座上安裝傳感器拾取振動信號，通過對該數據進行處理和分析來測量料位，這種方法都無法區分是否有球磨機機械故障信息，也無法對不同煤種、水分變化進行區分。

由于球磨機是一個具有非線性、大滯后、強耦合和具有多種不確定性擾動的多變量系統，在加上球磨機滾筒內部運行環境復雜，導致目前料位檢測還缺乏可靠有效的手段。此外影響球磨機磨煤的因素很多，屬于煤料方面的有：礦石可磨度、給料粒度等；屬于球磨機結構方面的有：球磨機規格、型式、襯板形狀等；屬于操作方面的有球磨機轉速、加球制度、和球料比。這些因素本身又互相影響，使得以上所述的檢測方法還存在很多問題，很難準確反映球磨機滾筒內的料位；致使在球磨機的實際運行中為了避免出現堵煤現象，使其經常運行于極不經濟區，制粉電耗偏高；同時也造成球磨機自動控制系統難以長期可靠投用，料位仍依靠人工操作。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種能夠實時、準確地測量球磨機滾筒內料位的基于球磨機旋轉筒體振動信號的料位檢測方法及其檢測裝置，該方法能有效克服煤種、煤的含水量、煤的粒度等眾多因素對料位檢測帶來的影響。

本發明采用如下技術方案：

一種基于球磨機旋轉筒體振動信號的料位檢測方法，該方法包括以下步驟：

A)在球磨機滾筒上安裝一個振動加速度傳感器，

B)確定傳感器數據采集的采樣參數，該參數包含采樣頻率和采樣點數，并根據采樣頻率與采樣點數計算傳感器采集一組數據測點轉過的周向角度L，