粉碎設備智能化的研究與發(fā)展

  隨著(zhù)近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展一系列工業(yè)先進(jìn)國家先后出現了以先進(jìn)的狀態(tài)監測儀器為基礎以機械設備實(shí)際運行狀態(tài)為依據的狀態(tài)監測維修體制并已經(jīng)帶來(lái)了巨大的社會(huì )和經(jīng)濟效益。如果我們借鑒這一思路開(kāi)發(fā)出適合我國建材行業(yè)實(shí)際的監控系統必將提高我國建材行業(yè)粉碎設備的整體技術(shù)水平增強本行業(yè)的綜合實(shí)力。




  我國建材工業(yè)經(jīng)過(guò)多年的長(cháng)足發(fā)展在科技水平和生產(chǎn)現代化上有了一定的提高并且為我國的現代化建設作出了巨大的貢獻。但從整個(gè)行業(yè)的設備技術(shù)水平來(lái)看還處在一個(gè)較低的水平存在著(zhù)技術(shù)裝備陳舊、能耗高、污染嚴重、生產(chǎn)效率低等缺陷。以粉碎設備為例除了一些進(jìn)口設備外大部分的國產(chǎn)設備在能耗的控制和設備狀態(tài)的在線(xiàn)監測方面缺乏必要的方法和手段這就必然會(huì )造成能源的浪費并降低了國產(chǎn)建材設備在國際市場(chǎng)的競爭力。 在國際上隨著(zhù)近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展尤其是信號處理技術(shù)以及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展在一系列工業(yè)先進(jìn)國家先后出現了以先進(jìn)的狀態(tài)監測儀器為基礎以機械設備實(shí)際運行狀態(tài)為依據的狀態(tài)監測維修體制并已經(jīng)帶來(lái)了巨大的社會(huì )和經(jīng)濟效益。如果我們借鑒這一思路開(kāi)發(fā)出適合我國建材行業(yè)實(shí)際的監控系統必將提高我國建材行業(yè)粉碎設備的整體技術(shù)水平增強本行業(yè)的綜合實(shí)力。


  監控系統的基本構成


  一個(gè)完整的監控系統是由信號采集單元、信號處理單元以及控制單元組成的。

  信號采集單元是由傳感器以及A/D轉換電路組成它完成對被控對象的監控參量的狀態(tài)轉換與采集并把信息傳送給信號處理單元。信號處理單元是監控系統的核心該部分完成信號的變換、分析并對控制機構發(fā)出指令。由于該部分能夠實(shí)現一些邏輯運算功能所以如果在這一單元中加入智能控制的算法就可以實(shí)現一些簡(jiǎn)單的人工智能?刂茊卧鳛閳绦袡C構接收信號處理單元所發(fā)出的指令并進(jìn)一步按照指令對被控對象執行相應的操作。

  粉碎設備智能化


  粉碎設備智能化主要是從節能和安全性方面來(lái)考慮問(wèn)題。主要的思路是針對不同的粉碎設備考慮其具體工作狀況和結構原理抽取一個(gè)或幾個(gè)狀態(tài)參量作為監測參量由對這些監測參量的分析來(lái)判斷該設備的運行狀態(tài)進(jìn)而由控制機構實(shí)施對設備的智能控制以保持設備的最佳工作狀態(tài)并在機器出現故障時(shí)及時(shí)報警或停機。

1、監測方案的確立


    對于一個(gè)具體的監測對象而言監測方案(包括監測參量的選取以及測點(diǎn)的布置)的確定取決于其故障形式及特征同時(shí)也受其結構和工作條件的影響。

  選取監測參量的首要原則是所選參量與被檢測對象的運行狀態(tài)之間有著(zhù)某種內在的對應關(guān)系。即被監測對象運行狀態(tài)的變化必定會(huì )導致監測參量的相應變化這樣才能通過(guò)對監測參量的分析來(lái)判斷機器的實(shí)際運行狀態(tài)從而達到監控的目的。

  選取監測參量的另一原則是所選參量應盡量的便于測量從而為信號的獲取降低難度。

  目前工業(yè)現場(chǎng)上應用的監控系統的監測參量一般為壓力、溫度、噪聲、振動(dòng)等。例如我國的水泥廠(chǎng)大部分球磨機就采用聲信號來(lái)判斷磨機喂料量的盈虧。但用聲信號做監測參量存在著(zhù)干擾大、信號易失真等缺點(diǎn)。因此對于此類(lèi)機器狀態(tài)的監測宜選用振動(dòng)來(lái)作為監測參量。由于此類(lèi)設備屬于固定設備采用振動(dòng)信號作為監測參量干擾小、信號穩定而且也比較好獲得。對潤滑和液壓系統可以采用溫度信號和壓力信號作為監測參量,超聲波測厚儀這些信號可以比較真觀(guān)的反映出該系統的工作狀態(tài)。

2、控制方案的確定


 。1)控制參量的選擇?刂茀⒘渴侵笀绦袡C構或人工直接參與或調節的參數通過(guò)對其調整可以相應的改變被測系統的運行狀態(tài)因此控制參量的選擇直接關(guān)系著(zhù)控制效果。為了選擇一個(gè)合適的控制參量應先對被控系統的結構和工作原理有一個(gè)較為透徹的認識知道通過(guò)對那些參數的調整可以使被控系統保持一個(gè)較好的工作狀態(tài)?紤]到我國大部分粉碎設備的現狀和原理,便攜式粗糙度儀我們應從提高設備生產(chǎn)效率和安全性上來(lái)考慮這個(gè)問(wèn)題。例如對于球磨機來(lái)說(shuō)喂料量直接影響到磨機的生產(chǎn)效率:喂料量過(guò)多則產(chǎn)品質(zhì)量得不到保障而且降低了粉磨效率;喂料量過(guò)少則磨介磨損加重并且增大了能耗。因此喂料量應是我們的一個(gè)控制參數。對于其它的設備一般像轉速、壓力等參量也常常被用做控制參量。(2)預警及緊急事件處理功能的設備。為了提高設備的安全程度避免惡性事故給企業(yè)造成經(jīng)濟損失有必要進(jìn)行必要的安全保護功能設備。在適當的時(shí)候進(jìn)行聲、光報警或緊急停機處理。(3)手動(dòng)與自動(dòng)狀態(tài)的切換。為了避免由于自動(dòng)裝置發(fā)生故障而造成不必要的損失應設有自動(dòng)/手動(dòng)切換裝置在適當情況下可切換為手工操縱模式。

3、信號處理單元的設計


  信號處理單元的設計主要考慮三個(gè)方面:(1)可靠性。首先此種設計方案能夠滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的需求。(2)可行性。該方案能夠在工業(yè)現場(chǎng)惡劣的環(huán)境下穩定正常的長(cháng)期工作。(3)經(jīng)濟性。該方案的成本不能太高應具有較好的性能價(jià)格比。

  方案的設計可以從軟件和硬件兩方面入手。在硬件方面由于近年來(lái)計算機技術(shù)和集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展計算機的價(jià)格已經(jīng)降低到了我們可以接受的價(jià)位。由于計算機強大的功能十分適宜于進(jìn)行信號處理工作;利用計算機豐富的軟件功能可以用軟件實(shí)現濾波、放大等功能在不增加硬件成本的條件下實(shí)現相應的功能;利用計算機的高速運行特性可以很好的滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)的實(shí)時(shí)監控要求;利用計算機的人機對話(huà)功能可以給用戶(hù)提供一個(gè)較方便的操作介面。


對于那些較為簡(jiǎn)單的應用適合采取單片機作為處理單元這樣能夠滿(mǎn)足大部分的工作需求而且價(jià)格較低大部分用戶(hù)都可以接受。對于需要頻繁進(jìn)行大量的數據運算,超聲波測厚儀并對實(shí)時(shí)性要求比較高的應用適宜采用DSP作為數據處理器件因為DSP運算速度高而且特別適合做FFT和卷積運算而這些又是做頻譜分析的一個(gè)重要工具。對于那些高端的應用對系統功能的較高的要求而且資金較為充裕的用戶(hù)可以考慮采用工業(yè)PC作為處理單元。對于需要采用分布式控制系統的用戶(hù)可以采用單片機或DSP作為底層的處理單元而采用工業(yè)PC作為上一層的控制計算機。在軟件方面應視具體需要實(shí)現的功能而選用相應的信號處理及控制算法。一般像相關(guān)分析、波形分析及頻譜分析以及各種控制算法都有較為成熟的理論指導。設計者只是要把這些理論轉換為計算機所能夠識別的語(yǔ)言。


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