專利名稱：一種用于測量鋼球磨料位和溫度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于測量磨機內(nèi)料位和溫度的方法，尤其涉及一種 用于測量鋼球磨機料位和溫度的方法。
背景技術：
煤粉爐發(fā)電廠的制粉系統(tǒng)大部分是中儲式鋼球磨制粉系統(tǒng)或雙進 雙出鋼球磨制粉系統(tǒng)，并且上述制粉系統(tǒng)在所有制粉系統(tǒng)內(nèi)所占的比例 正逐年增大。從六十年代以來，中儲式鋼球磨制粉系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制一 直是一個解決不好的"老大難"問題，近幾年大量使用的雙進雙出鋼球 磨制粉系統(tǒng)也存在同樣問題。實現(xiàn)對制粉系統(tǒng)良好穩(wěn)定的自動控制，切 實提高研磨品質成為這些發(fā)電企業(yè)的迫切需要。而影響制粉系統(tǒng)實現(xiàn)良 好的自動控制的原因很多，其中除了有制粉系統(tǒng)變量多、變量之間關聯(lián) 性強以及延遲大的原因之外，另 一個重要原因就是磨內(nèi)料位無法精確直 接測量。在水泥制造行業(yè)，水泥磨和生料磨是在水泥廠的主要生產(chǎn)設備，這 兩個磨系統(tǒng)的控制水平是水泥廠的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質量和用電成本的決 定因素之一 ，因此其磨內(nèi)料位的測量水平和控制水平同樣是急需提高。 水泥磨和生料磨由于無法用磨兩端的差壓來反應磨內(nèi)的存料量，因此更 加依賴對磨內(nèi)料位的直接測量。目前對管式鋼球磨料位的測量方法主要有磨音法、振動法、功率法 和差壓法等。傳統(tǒng)的磨音法測量料位，是將音頻傳感器安裝于磨機筒體周圍，用 以捕獲磨內(nèi)音頻信號。磨才幾筒體周圍的聲源4艮多，有筒體內(nèi)部鋼球、襯 板及被研磨物料間的碰撞產(chǎn)生的有用的聲音信息，也有外部環(huán)境的電 機、齒輪、臨近的其他設備等發(fā)出干擾噪音。根據(jù)磨機的運行特性和實踐證明，當磨內(nèi)料位低、存料量少時，磨內(nèi)聲音大、音頻能量高；當磨 內(nèi)料位上升、存料量增加時，磨內(nèi)聲音降低、音頻能量降低。而外界的噪音和磨內(nèi)料位無關，因此，磨內(nèi)的聲音和音頻能量是可以用來測量料 位的有用信息，而磨外的噪音是對測量不利的干擾信號，有效的降低磨 外噪音的干擾，就可以提高料位測量的精度和可靠度。如何有效利用磨 內(nèi)的音頻能量，避免磨外的噪音干擾，成為磨內(nèi)料位測量是否精確的關 鍵因素。傳統(tǒng)的振動法測量料位，是將振動探頭安裝于磨機軸座上，筒體內(nèi) 料位改變時，軸座的振動隨之改變，從而通過傳遞過來的振動信號間接 反應磨內(nèi)的存料量，由于磨內(nèi)的振動是通過筒體和滑動軸承的油膜傳遞 到軸座上，信號衰減^f艮大，鄰近磨機、電機等產(chǎn)生的振動信號也會傳遞 到軸座上，因此，該方法獲得的料位信號準確性也不理想。由此可以看出傳統(tǒng)的磨音法、振動法無法避免外界環(huán)境的噪音干擾 和振動干擾，,人而導致測量精度低無法滿足要求。而功率法和差壓法則 依靠間接計算得到，亦不準確。因此，實有必要發(fā)明 一 種能夠良好的解決磨內(nèi)料位測量問題的方 法，以此解決鋼球磨研磨系統(tǒng)的自動控制問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是在于提供一種用于測量鋼球磨料位和溫度的方 法，進而解決鋼球磨研磨系統(tǒng)的自動控制問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于測量鋼球磨料位和溫度的方法是這樣的一種用于測量鋼球磨料位和溫度的方法，該方法由如下步驟組成(a) 將磨音接收傳感器的接收面緊貼鋼球磨的筒體外壁無縫隙安 裝，在傳感器外部配合安裝隔音外殼，使得外界千擾全部被隔離在隔音 外殼之外，傳感器獲得的信號全部來自磨機筒體內(nèi)部；(b) 傳感器獲得的信號通過信號發(fā)射單元，發(fā)射給信號接收單元；(c) 信號接收單元接收信號后，通過信號處理單元進行處理并且將 處理后的結果提供給輸出單元。作為優(yōu)選實施方式，步驟(a)中所述的鋼球磨的筒體外壁上還可以安裝音頻、振動、溫度或其他種類的傳感器，用于測量磨機筒體的音頻、 振動、溫度信號，這些信號經(jīng)過處理后，音頻和振動信號可以表征磨內(nèi) 存料量，溫度傳感器直接測量磨內(nèi)溫度。作為優(yōu)選實施方式，磨機的每個倉安裝有傳感器，用于在線測量每 個倉的料位和隔倉板的溫度及料位波動情況。作為優(yōu)選實施方式，步驟(b)中所述的信號發(fā)射單元為無線信號發(fā) 射單元，接收單元為無線信號接收單元。作為優(yōu)選實施方式，所述鋼球磨筒體上設有為信號采集、發(fā)射、處 理單元供電的電源。作為優(yōu)選實施方式，所述電源為可充電電池或自發(fā)電電源。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明的用于測量鋼球磨料位和溫度的方 法實現(xiàn)了對磨內(nèi)料位和溫度的直接準確測量，因此解決了磨機自動控制 的關鍵技術瓶頸，將該方法應用于整個研磨制粉系統(tǒng)中，對實現(xiàn)制粉系 統(tǒng)的自動控制尤其發(fā)揮極其重要的作用。由于本發(fā)明采用將傳感器直接 無間隙安裝于回轉筒體的測量方法，從根本上避免了外界噪音信號、振 動信號對測量精度的影響，使得傳感器上獲得的信號直接來自磨內(nèi)，從 方法和原理上保證了測量的直接、精確、可靠和同步，并進一步將該方 法測得的信號用于磨機自動控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)研磨制粉系統(tǒng)的自動控 制。
具體實施方式
以下結合具體實施方式
詳細描述本發(fā)明采用的技術方案 將音頻傳感器(如麥克風、電耳等設備)或者振動傳感器直接安裝 在旋轉的筒體上。音頻傳感器接收方向緊貼磨機外殼，用螺栓及專用墊 片固定，音頻傳感器外壁為隔音屏蔽層。由于音頻傳感器無間隙的緊貼 在筒體表面，加上傳感器隔音罩隔音，所以音頻傳感器接收到的信號全 部來自磨內(nèi)音頻振動信號，外界干擾無法傳入。這樣測量獲得的音頻信 號直接、可靠、精確。另外，振動傳感器可以直接固定于外殼筒體上，因此，該傳感器獲得的信號全部是筒體振動信號，無其他振動信號的干擾。溫度傳感器穿 過筒壁伸入筒內(nèi)，直接測量隔倉板溫度或者物料溫度，溫度信號的測量 也直接、精確。傳感器采集的信號通過導線輸送至安裝于筒體上的信號發(fā)射單元， 信號在該單元經(jīng)過信號處理電路處理成無線信號，由無線發(fā)射器發(fā)出。 上述無線發(fā)射器采用的無線傳輸方式可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況靈活選用低UHFISM頻段、2.4GHz的UHF頻段(如藍牙、WLAN 802.1 lb/g)、 紅外線傳輸或者其他無需導線傳輸信號的信號傳輸方式。安裝于筒體上的信號采集單元、信號處理單元和信號發(fā)射單元的電 源是由可以隨筒體旋轉的電源提供，該電源為高能蓄電池或自發(fā)電裝置。地面接收單元接收信號后，在信號處理單元進行處理并且轉換(A/D 轉換、D/A轉換、濾波、放大等處理)成為直接的料位表征信號，提供 給輸出單元。輸出方式有直接顯示、標準信號(4 20mA)輸出、標準 接口輸出等多種輸出模式。各種用于調(diào)試、標定、輸出等的操作均可以 在此進行。在同一筒體上安裝包括音頻、振動、溫度等多個傳感器，同時測量 磨機筒體振動、音頻、溫度信號，這些信號經(jīng)過信號處理后，音頻和振 動信號可以表征磨內(nèi)存料量，溫度傳感器直接測量磨內(nèi)溫度。多個傳感 器同時工作，可以直接測量同 一筒體不同位置和不同隔倉的料位和物料 溫度。對料位的標定運用空磨和滿磨等狀態(tài)，結合具體磨機特性進行標 定。在信號發(fā)射和信號接收單元上都設有無線信號發(fā)射頻率調(diào)節(jié)裝置， 每套裝置可根據(jù)需要同時預留多條發(fā)射、接收頻率?？梢耘浜隙鄠鞲衅?同時獨立接收和輸出同 一磨機的不同測量信號，并保證各信號互不干擾。料位溫度測試部分輸出單元輸出的數(shù)字或模擬信號，接入磨機自動控制系統(tǒng)的數(shù)字或模擬信號輸入通道。作為控制系統(tǒng)的重要控制信號， 磨機自動控制系統(tǒng)根據(jù)本方法測得的料位和溫度信號，結合研磨制粉系統(tǒng)的其他諸如溫度、壓力、電流、風門擋板開度、給料量等控制信號， 經(jīng)過各種控制方法的運算，由自動控制系統(tǒng)輸出給料量調(diào)節(jié)、風門開度 調(diào)節(jié)和噴水閥門開度調(diào)節(jié)指令，并通過各自的執(zhí)行機構實現(xiàn)包括料位負 荷自動控制在內(nèi)的整個研磨制粉系統(tǒng)的自動控制。本發(fā)明的用于測量鋼球磨料位和溫度的方法可以廣泛應用在諸多 鋼球磨(又稱筒式磨、管磨、鋼段磨、磨機等)及其自動控制系統(tǒng)中， 用以測量磨內(nèi)料位和溫度信號，并將運用該測試方法獲得的信號，提供 給相應鋼球磨的自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)這些鋼球磨的自動控制。例如本發(fā)明的用于測量鋼J求磨料位和溫度的方法可以用于火電廠中間倉儲式磨 煤機料位測量及制粉系統(tǒng)的自動控制；火電廠雙進雙出鋼球磨磨內(nèi)料位 測量(同時測量兩側料位)及制粉系統(tǒng)的自動控制；水泥廠水泥磨料位 和隔倉板溫度測量(可同時測量兩個隔倉的料位)及磨系統(tǒng)的自動控制； 水泥廠生料磨料位和溫度測量及磨系統(tǒng)的自動控制；以及諸如石墨、鋼 鐵、陶瓷、冶金等行業(yè)的磨機料位測量及磨系統(tǒng)自動控制。本發(fā)明的用于測量鋼球磨料位和溫度的方法主要用于測量磨機的 磨內(nèi)料位和溫度，是一種應用無線傳輸技術和自發(fā)電技術解決轉動部件 信號測量問題的方法。由于采用將傳感器直接無間隙安裝于回轉筒體的 測量方法，從根本上避免了外界噪音信號、振動信號對測量精度的影響， 使得傳感器上獲得的信號直接來自磨內(nèi)，從方法和原理上保證了測量的 直接、精確、可靠和同步，并進一步將該方法測得的信號用于磨機自動 控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)研磨制粉系統(tǒng)的自動控制。
權利要求
1. 一種用于測量鋼球磨料位和溫度的方法，其特征在于，該方法由如下步驟組成(a)將磨音接收傳感器的接收面緊貼鋼球磨的筒體外壁無縫隙安裝，在傳感器外部配合安裝隔音外殼，使得外界干擾全部被隔離在隔音外殼之外，傳感器獲得的信號全部來自磨機筒體內(nèi)部；(b)傳感器獲得的信號通過信號發(fā)射單元，發(fā)射給信號接收單元；(c)信號接收單元接收信號后，通過信號處理單元進行處理并且將處理后的結果提供給輸出單元。
2. 根據(jù)權利要求1所述的用于測量鋼球磨料位和溫度的方法，其 特征在于步驟(a)中所述的鋼球磨的筒體外壁上還可以安裝音頻、 振動、溫度或其他種類的傳感器，用于測量磨機筒體的音頻、振動、溫 度信號，這些信號經(jīng)過處理后，音頻和振動信號可以表征磨內(nèi)存料量，溫度傳感器直接測量磨內(nèi)溫度。
3. 沖艮據(jù)權利要求2所述的用于測量鋼球磨料位和溫度的方法，其 特征在于磨機的每個倉安裝有傳感器，用于在線測量每個倉的料位和 隔倉板的溫度及料位波動情況。
4. 根據(jù)權利要求1所述的用于測量鋼球磨料位和溫度的方法，其 特征在于步驟(b)中所述的信號發(fā)射單元為無線信號發(fā)射單元，接 收單元為無線信號接收單元。
5. 根據(jù)權利要求1所述的用于測量鋼球磨料位和溫度的方法，其 特征在于所述鋼球磨筒體上設有為信號采集、發(fā)射、處理單元供電的 電源。
6. 根據(jù)權利要求5所述的用于測量鋼球磨料位和溫度的方法，其 特征在于所述電源為可充電電池或自發(fā)電電源。
全文摘要
一種用于測量鋼球磨料位和溫度的方法，該方法由如下步驟組成，將磨音接收傳感器的接收面緊貼鋼球磨的筒體外壁無縫隙安裝，在傳感器外部配合安裝隔音外殼，使得外界干擾全部被隔離在隔音外殼之外，傳感器獲得的信號全部來自磨機筒體內(nèi)部；傳感器獲得的信號通過信號發(fā)射單元，發(fā)射給信號接收單元；信號接收單元接收信號后，通過信號處理單元進行處理并且將處理后的結果提供給輸出單元。本發(fā)明從根本上避免了外界噪音信號、振動信號對測量精度的影響，使得傳感器上獲得的信號直接來自磨內(nèi)，從方法和原理上保證了測量的直接、精確、可靠和同步。
文檔編號G01F23/296GK101261150SQ20071000564
公開日2008年9月10日 申請日期2007年3月8日 優(yōu)先權日2007年3月8日
發(fā)明者原傳海, 李開升 申請人:原傳海