[發明專利]三維建模中煤塊粒度分析的動篩故障診斷方法

有效

• 申請號: 201310539577.5
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103537436A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 胡青松;常飛;耿飛;喬欣;張申;吳立新
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B07B1/42
• 分類號: B07B1/42;B07B1/28;G01N15/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種動篩故障診斷方法，特別是一種三維建模中煤塊粒度分析的動篩故障診斷方法。

背景技術

動篩是選煤廠最重要的設備之一。由于選煤是一個連續的流水作業過程，因此處于中間環節的動篩一旦出現問題，將會導致生產流程中后續的機器受損，嚴重時甚至會導致停產。因此，對它進行快速、精確的故障診斷關系到選煤的效率和安全，而簡單化、及時性、精確度是動篩診斷方法優劣的重要指標。

故障診斷的主要手段是通過對故障的現象、特征和機理的研究，分析故障出現的位置和原因，進而給出故障預警和預防的方法。目前的動篩監測方法主要有人工定期檢查、視頻監測、特征向量分析，然而在實際應用中，依然只有人工定期檢查被應用得較為廣泛，其它方法則很少被現場使用。究其原因，主要是由于這些方法的復雜度偏高，穩定性較差，難以動態實時監測；或者沒有考慮到選煤廠噪聲干擾大、煤塵較多的環境特點，致使監測的可靠度不高。

歸納起來，目前的方法主要有：

1)人工定期檢查

選煤廠工人根據篩板損壞的經驗周期，提前對篩板進行檢查或者更換，該方法雖然簡單，但是費時費力，無法做到故障實時監測。此外，這種方法高度依賴巡檢工人的經驗，以它作作為設備部件更換的依據并不可靠，可能會大量浪費篩板。

2)視頻監測

視頻監測的方法是在篩板上方安裝高清防塵攝像儀，通過對監控視頻圖像的處理，診斷篩孔大小是否損壞、篩板是否斷裂。但是實際情況篩板、煤塊在視頻中的灰度值相差不多，即便使用額外光源等手段，也不能準確的對篩孔大小、篩板斷裂等故障進行監測。

3)特征向量分析

特征向量法是在篩板上安裝振動傳感器，提取出篩板的時域、頻域、烈度等特征，通過BP神經網絡，貝葉斯估計等分類方法，將篩板正常與非正常時的特征分類出來，以便確定當前篩板是否處于斷裂、篩孔損壞等故障。該方法能夠在一定程度上實現故障診斷，但是考慮到方法的準確度與穩定性，該方法并不適合選煤廠的生產環境。

以上方法雖然均以篩板為對象進行故障診斷，但是它們在實際應用中處理速度慢、復雜度高、穩定性差，不適合于選煤廠生產的特定環境。

發明內容

本發明的目的是要提供一種三維建模中煤塊粒度分析的動篩故障診斷方法，解決當前各種方法中對動篩板監測不足以及在實際選煤廠生產特定應用環境中處理速度慢、復雜度高、穩定性差等問題。

本發明的目的是這樣實現的：該動篩故障診斷方法，通過沖擊力傳感器、激光多普勒測速法測出煤塊從動篩下落對緩沖板的沖擊力度、煤塊撞擊緩沖板后的起跳速度、起跳高度作為動篩故障診斷的特征；三維建模分析煤塊的下落過程，煤塊對緩沖板的撞擊力度P、煤塊彈跳初速度v₀、煤塊上升位移h這三個參數，根據這三種信號的特征確定煤塊的橫截面積，與非故障篩孔的橫截面積進行對比，并計算出煤塊的橫截面積與厚度；間接測量煤塊粒度對動篩故障進行診斷；

將煤塊的建模成橢圓柱體，并假定其長半徑為A，短半徑為B，厚度為C，其密度為ρ_coal；同時，假定振動篩距緩沖板的高度為H，空氣的阻力系數和密度分別為ζ和ρ_air；沒有特別說明的情況下，以上符號單位均采用國際主單位；

具體步驟如下：

（1）在緩沖板上密集安裝沖擊力傳感器以及在緩沖板與篩板之間安裝激光多普勒測速儀，通過沖擊力傳感器與激光多普勒測速儀測定煤塊從篩板下落撞擊到緩沖板后，獲得煤塊對緩沖板的撞擊力度、煤塊彈跳初速度、煤塊上升位移這三個參數；對特征參數進行周期性監測與設定沖擊力門限值檢測；

（2）計算煤塊的最大橫截面積與煤塊的厚度

首先，對煤塊從篩板下落撞擊到緩沖板的沖擊力進行分析；根據煤塊撞擊緩沖板的數據分析，煤塊對緩沖板的沖擊力可以表示為：