磨音負(fù)載檢測(cè)裝置在溢流型球磨機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘 要】磨音頻譜分析裝置是集音頻、電子、軟件于一身的高科技產(chǎn)品，它是判斷磨機(jī)運(yùn)行負(fù)載狀況的非接觸式在線監(jiān)測(cè)裝置。它是根據(jù)磨機(jī)內(nèi)壁鋼球及物料之間相互碰撞所產(chǎn)生的特殊聲音頻率特性，來檢測(cè)判斷磨機(jī)運(yùn)行負(fù)荷狀況的非接觸式檢測(cè)裝置。

【關(guān)鍵詞】磨音負(fù)載檢測(cè)系統(tǒng) 溢流型球磨機(jī) 自動(dòng)控制技術(shù)

一、前言

溢流型球磨機(jī)是選礦和冶金等行業(yè)當(dāng)中的主要設(shè)備，目前處在技術(shù)革新的前沿，可編程控制器（PLC）和變頻器等先進(jìn)技術(shù)越來越多的應(yīng)用到了溢流型球磨機(jī)的控制系統(tǒng)當(dāng)中。

在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用當(dāng)中，溢流型球磨機(jī)的出料粒度及產(chǎn)量是有著嚴(yán)格的工藝要求的，而其給料設(shè)備的轉(zhuǎn)速以及磨機(jī)筒體內(nèi)的物料載荷是影響出料粒度及產(chǎn)量的主要因素之一。磨音檢測(cè)系統(tǒng)就是判斷溢流型球磨機(jī)帶載情況的設(shè)備，它借助聲音外部傳感器采集球磨機(jī)在運(yùn)行當(dāng)中的典型響應(yīng)，進(jìn)而找出外部響應(yīng)與負(fù)載情況的關(guān)系，通過控制給料設(shè)備的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)筒體內(nèi)的物料負(fù)載，達(dá)到使出料粒度和產(chǎn)量能夠滿足嚴(yán)格的工藝要求的目的。

二、磨音負(fù)載檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理

筆者在這里以目前應(yīng)用范圍比較廣的“DF-6811A智能磨音頻譜分析儀”為例，闡述磨音負(fù)載檢測(cè)系統(tǒng)在溢流型球磨機(jī)中的應(yīng)用原理。DF-6811A智能磨音頻譜分析儀分為兩個(gè)通道，第一通道為模擬通道，第二通道為數(shù)字通道，可根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需求，采用適合的通道。第一通道采用整體包絡(luò)強(qiáng)度提取的方法。即：把現(xiàn)場(chǎng)傳感器聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾妷盒盘?hào)并經(jīng)過放大和有效值變換及電壓電流變換輸出4～20mA電流。第二通道對(duì)應(yīng)頻譜分析的方法，磨音的頻譜分析就是把采集到的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)變成頻域信號(hào)，在儀表中采用硬件和軟件相結(jié)合的的方法來進(jìn)行頻譜分析，以程序控制的帶通掃描來取代快速傅里葉變換。

三、磨音負(fù)載檢測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

（一）顯示直觀：智能磨音頻譜分析儀具有數(shù)碼管顯示和光柱顯示，光柱顯示即可以顯示主通道和頻譜分析通道的4～20mA輸出值。

（二）調(diào)整方便：具有參數(shù)自動(dòng)調(diào)整的功能，如增益、零點(diǎn)由單片機(jī)自動(dòng)調(diào)整；頻譜分析通道的增益由單片機(jī)自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，使調(diào)整參數(shù)更為方便準(zhǔn)確。

（三）適應(yīng)性強(qiáng)：不同的磨礦系統(tǒng)磨音會(huì)有不同的規(guī)律，即使同一磨礦系統(tǒng)磨音的構(gòu)成也會(huì)有所不同，通過對(duì)不同的情況分別進(jìn)行模型的采樣，找出變化規(guī)律，在磨機(jī)狀況發(fā)生變化時(shí)，控制儀從采集的模型中自動(dòng)找出一種最接近的模型，以該模型為藍(lán)本進(jìn)行磨音分析。

四、磨音負(fù)載檢測(cè)裝置在溢流型球磨機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用方案

智能磨音頻譜分析儀的組成器件包括聲音傳感器、前置放大器及信號(hào)放大電路、抗混疊濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器等。球磨機(jī)運(yùn)行時(shí)，鋼球、物料及筒體之間相互碰撞產(chǎn)生噪音，這些噪音信號(hào)傳遞到安裝在磨機(jī)筒體附近的聲音傳感器上，聲音傳感器將接收到的噪音信號(hào)通過數(shù)據(jù)傳輸手段傳遞給信號(hào)處理單元，處理單元通過一系列的信號(hào)處理、篩選和數(shù)據(jù)融合最終得出溢流型球磨機(jī)的物料負(fù)載情況。

“DF-6811A智能磨音頻譜分析儀”由駐極體傳感器和智能磨音頻譜分析儀主機(jī)兩個(gè)部分組成。將傳聲器安裝在磨機(jī)筒體下部鋼球沖擊點(diǎn)處，沖擊點(diǎn)一般位于時(shí)鐘4點(diǎn)鐘的部位（120o～140o）。安裝位置同時(shí)要求傳聲器還要處于距離隔離板1m～1.5m或第一室的2/3處。 傳聲器要盡量靠近磨機(jī)筒體外殼，以便更好的接收信號(hào)，同時(shí)避免了安裝在同一室內(nèi)的其他磨機(jī)的干擾。分析儀主機(jī)一般安裝在中央控制室內(nèi)。

在聲傳感器安裝完畢后，需要對(duì)智能磨音頻譜分析儀的有效頻率范圍進(jìn)行標(biāo)定。在磨機(jī)停機(jī)狀態(tài)下且傳感器正常工作時(shí)，調(diào)整零點(diǎn)設(shè)置，將該狀態(tài)設(shè)為零點(diǎn)，使磨機(jī)停機(jī)時(shí)儀表輸出為4mA左右。零點(diǎn)調(diào)整后， 啟動(dòng)給料皮帶在不超載的前提下，將球磨機(jī)物料裝入第一球磨室，正常裝載量以物料在磨機(jī)前部有少量溢出為準(zhǔn)，根據(jù)分析儀主機(jī)的度數(shù)數(shù)將該頻率設(shè)為高點(diǎn)，使磨機(jī)在該狀態(tài)時(shí)儀表輸出為20mA左右。如果現(xiàn)場(chǎng)不具備條件可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置有效頻率范圍。

如果聲傳感器收集到的信號(hào)很弱，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益量，使分析儀主機(jī)能夠提供有效的數(shù)據(jù)。調(diào)節(jié)增益的原則如下：當(dāng)頻率信號(hào)最大時(shí)調(diào)節(jié)增益獲得最大的調(diào)節(jié)值，隨后通過頻率轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行共振器頻率的移位，得到代表性的數(shù)據(jù)范圍。

然后通過調(diào)整傳輸頻帶來改變聲傳感器的敏感度，傳輸頻帶越大靈敏度越低，如果改變了傳輸頻帶的設(shè)定，就需要對(duì)有效頻率范圍進(jìn)行重新標(biāo)定。磨音頻譜分析儀的有效頻率范圍設(shè)定完畢后，還需要設(shè)定其輸出信號(hào)。在正常的運(yùn)行方式中，最大信號(hào)符合磨機(jī)空載（噪音大），這一工作方式最為常見。然而，通過信號(hào)反相運(yùn)行，也可獲得磨機(jī)的負(fù)荷量，在這一運(yùn)行方式中，最大信號(hào)符合磨機(jī)滿載，這一工作方式很少使用。選擇合理的工作模式后，將磨音頻譜分析儀的輸出信號(hào)，標(biāo)定為4～20mA模擬量信號(hào)。磨音頻譜分析儀輸出的4～20mA模擬量信號(hào)通過模擬量隔離變送器，送至可編程控制器（PLC）的模擬量輸入模塊，通過PLC的內(nèi)部處理，可在人機(jī)界面上對(duì)磨音所反映的磨機(jī)負(fù)載情況進(jìn)行直觀的顯示和讀取，并通過PLC的模擬量輸出模塊輸出4～20mA模擬量信號(hào)至給料皮帶機(jī)變頻器，控制給料皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制給料速度，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)給料速度的自動(dòng)控制。

五、結(jié)論

根據(jù)磨音頻譜分析儀所得出的磨機(jī)負(fù)載信息，自動(dòng)控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)“給料皮帶”變頻器的給定值，動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)磨機(jī)的給料速度，能夠使出料粒度和產(chǎn)量始終保持在工藝允許的范圍內(nèi)。

綜上所述，磨音頻譜分析儀在溢流型球磨機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用是完全可行的，它能實(shí)現(xiàn)礦山增產(chǎn)、降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，具有非常廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

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