基于频率特征环冷机风量控制方法技术

本发明专利技术公开一种基于频率特征环冷机风量控制方法。所述的方法包括：建立了基于频率特征的环冷机漏风率评价模型；基于环冷机漏风率评价模型在线计算环冷机漏风率；基于漏风率对环冷机风量的闭环控制。本发明专利技术通过对环冷风机出口风量的检测，构成风机风量的直接闭环控制，再通过对环冷机台车的声音检测，计算环冷机漏风率指标，以此对风量进行在线补偿，从而实现对环冷机风量的闭环控制。该控制系统通过控制器对风机变频器进行调节，从而改变电机转速，起到风量调节的效果。

Air volume control method of refrigerator based on frequency characteristic loop

The invention discloses a method for controlling air volume of refrigerators based on frequency characteristic loops. The methods include: establishing an air leakage rate evaluation model based on frequency characteristics; calculating the air leakage rate online based on the air leakage rate evaluation model of the ring cooler; and controlling the air leakage rate of the ring cooler in a closed loop way based on the air leakage rate. Through the detection of the outlet air volume of the circulating cooler, the direct closed-loop control of the air volume of the circulating cooler is constituted, and the air leakage rate index of the circulating cooler is calculated through the sound detection of the circulating cooler trolley, so as to compensate the air volume online, thereby realizing the closed-loop control of the air volume of the circulating cooler. The control system adjusts the fan frequency converter through the controller, so as to change the speed of the motor and achieve the effect of air volume regulation.

【技术实现步骤摘要】
基于频率特征环冷机风量控制方法
：基于频率特征环冷机风量控制方法
技术介绍
：环冷机是一种用于物料冷却的大型设备，其主要工作原理是通过台车装载高温物料，在环形轨道上行驶，台车下部有风箱，对台车内部鼓风，通过空气将高温物料冷却。围绕着环冷机的圆环外侧，会按照风量需求，设置数台鼓风机，为冷却过程提供风源。待冷却的小颗粒状物料在环冷机上是以厚料层形式均匀分布的，为保证物料的充分冷却，环冷机会在台车下方设置风箱并连接鼓风机，通过鼓风机将外部空气带入到高温物料层中。由于环冷机的密封结构和长期使用的保养问题，冷却生产过程中会产生漏风现象，导致冷却不充分和鼓风机能源的浪费，严重漏风的情况下，甚至会产生环冷机卸料温度过高灼伤运输皮带的生产事故。环冷机及其附属的风箱、风管、阀门等，由于结构复杂，且工作在高温状态，使漏风率的检测一直缺少行之有效的手段，这就造成环冷机的风量闭环控制系统缺少的关键的反馈变量，无法进行精确的实时风量调节。所以目前的环冷生产只能做到风机风量控制，而做不到针对环冷机的风量控制。目前的解决方案是加大环冷风机的风量，采用冗余风量的方式克服这一问题，但是这就造成了环冷风机能源的浪费。目前400平方米的环冷机一般配套4-5台风机，每台风机的电机功率可以达到560千瓦，耗电非常惊人，如果可以对环冷机风量进行精确控制，减少浪费，就会产生非常大的经济效益。
技术实现思路
：为解决上述问题，本专利技术提出一种基于频率特征环冷机风量控制方法。为达到上述目的，本专利技术基于频率特征环冷机风量控制方法，包括下述步骤：建立了基于频率特征的环冷机漏风率评价模型；基于环冷机漏风率评价模型在线计算环冷机漏风率；基于漏风率对环冷机风量进行闭环控制。其中，建立了基于频率特征的环冷机漏风率评价模型的方法包括：21)采集正常生产状况下和各种不同漏风情况下的台车声音数据和风机声音数据，制成正常工作频谱样本集和漏风故障频谱样本集；22)从正常工作频谱样本集和漏风故障频谱样本集中，滤除风机声音的影响；23)对比滤除风机干扰的漏风故障频谱样本集与正常频谱样本集在不同频段上的强度差异，按照降序选出强度差异最大的k个频段，作为漏风故障特征频率集，记为F＝{f1,…,fk}，其中，fi为第i个特征频率；24)分析正常样本在特征频段中强度分布，采用统计参数估计的方法，按照人工设定的显著度α计算正常样本在特定频率fi的强度分布置信上限UCLi，将UCLi作为该特征频率对应的强度阈值，从而得到特征频率对应的强度阈值集，记为TH＝{th1,…,thk}；25)定义各特征频率对漏风率的贡献率，记为Ω＝{ω1,…,ωk}，将特征频率fi处的漏风率贡献指标定义为表达式ci＝G(si,thi,ωi)，定义环冷机漏风率指标为其中si为当前样本在特征频率fi处的声音强度。其中，还包括：通过遗传算法或人工神经网络方法，优化和计算各特征频率对漏风故障的贡献率Ω＝{ω1,…,ωk}，从而确定环冷机漏风率指标C的最优参数。其中，基于环冷机漏风率评价模型在线计算环冷机漏风率的步骤包括：41)在环冷车间实时采集声音数据，通过采样和去噪，制备成成对的台车声音样本和风机声音样本；42)对在线样本实时进行频谱分析，得到故障特征频率对应的台车声音强度集为S1j＝{s1j1,…,s1jk}和风机声音强度集为S2j＝{s2j1,…,s2jk}，其中，j为当前样本的序号，i为特征频率序号，s1ji为当前样本第i个特征对应的台车声音强度，s2ji为当前样本第i个特征对应的台车声音强度；43)对当前样本，从台车声音频谱样本中滤除风机声音强度的影响；44)计算当前样本在特征频率fi处的漏风故障贡献指标cji＝G(sji,thi,ωi)，将每个特征频率对应的漏风故障贡献指标累加，得到第j个在线样本的环冷机漏风率指标其中，基于漏风率对环冷机风量进行闭环控制方法如下：50：将设定的环冷机理论分量F0分配给各环冷风机，第i台环冷风机的设定风量记为Fi0；51：检测第i台环冷风机出口风量Fi1,计算出口风量Fi1和设定的环冷风机理论分量Fi0之间的差值，Fierr＝Fi0-Fi1，其中Fierr为第i台环冷风机出口风量误差；52：对各环冷风机出口风量误差求和，得到总风机出口误差Ferr＝∑Fierr；53：检测环冷台车声音信号S1和环冷风机声音信号S2，从台车声音信号S1中剔除风机声音信号S2的影响，得到消除风机干扰的声音信号S；54：利用消除风机干扰的声音信号S和环冷机漏风率评价模型计算环冷机漏风率C；55：根据设定的策略计算环冷机漏风的风量补偿值Fm＝f(C)；56：通过出口误差Ferr和漏风补偿Fm计算环冷机风量误差Fa，Fa＝Ferr+Fm；57：根据控制策略，计算第i台环冷风机电机频率设定值Piset＝Gi(Fa)。通过本专利技术提出的环冷风量控制系统与控制方法，可以实现以下目的：1.通过对环冷风机出口风量检测反馈和环冷机漏风检测反馈，实现了以环冷机整体为对象的风量控制；2.精确控制环冷机风量，提高了冷却过程的稳定性，提高了冷却效果；通过精确调节环冷风机电机频率，可以大量减少冗余风量，降低环冷机生产能耗；本专利技术的方法具有以下优点：1.本专利技术提出的环冷机漏风率指标评价和计算方法，通过对易获得的声音信号进行采集和分析，为环冷机这种的整体大型设备的漏风率检测提供了方便易行的方法；2.本专利技术将整个环冷机视为一个整体，通过对风源和使用对象的分别检测，构成直接面向环冷机的风量控制系统，控制对象更直接有效；3.本专利技术通过对环冷机风量的精确控制，可以降低冗余风量，从而节约环冷风机的电能消耗。4.本专利技术可以实现对环冷机漏风的在线自动补偿，使环冷机生产更加稳定，提升冷却效果。5.本专利技术利用声音的频谱和强度特性，构造的特征表示方法，为环冷机漏风故障提供了可监测的依据；6.本专利技术在已知环冷风机为主要干扰源的情况下，通过采集目标信号和主要干扰信号的方式，从检测信号中滤除主要干扰，获得了可靠的检测信号；7.本专利技术通过计算特征频率上的强度阈值，定义了可供数值计算的环冷机漏风率评价指标，为环冷机漏风率自动判断提供了可计算的指标；附图说明图1本专利技术的检测和硬件系统示意图(环冷机展开视图)图2本专利技术的控制系统图图3本专利技术的漏风率指标评价和计算流程图图4本专利技术的基于频率特征的环冷机漏风率指标离线建模流程图图5本专利技术的基于频率特征的环冷机漏风率指标在线计算流程图图6本专利技术的控制方法流程图具体实施方式本专利技术旨在提供一种环冷机风量控制系统与控制方法。该控制系统通过对环冷风机出口风量的检测，构成风机风量的直接闭环控制，再通过对环冷机台车的声音检测，计算环冷机漏风率指标，以此对风量进行在线补偿，从而实现对环冷机风量的闭环控制。该控制系统通过控制器对风机变频器进行调节，从而改变电机转速，起到风量调节的效果。本专利技术通过对环冷机车间声音信号进行采集和分析，将采集到的声音数据整理成环冷机车间声音历史样本库，对样本数据集进行分析和特征提取，建立环冷机漏风指标计算模型。再通过环冷机车间声音数据的在线采集和分析，对环冷机漏风指标进行计算，得到描述环冷机漏风情况的实时数值。并将风机风量和环冷机漏风率作为反馈信号，通过环冷控制器和各台环冷风机变频器控制环冷机风量。下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于频率特征环冷机风量控制方法，其特征在于，所述的方法包括：建立了基于频率特征的环冷机漏风率评价模型；基于环冷机漏风率评价模型在线计算环冷机漏风率；基于漏风率对环冷机风量进行闭环控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于频率特征环冷机风量控制方法，其特征在于，所述的方法包括：建立了基于频率特征的环冷机漏风率评价模型；基于环冷机漏风率评价模型在线计算环冷机漏风率；基于漏风率对环冷机风量进行闭环控制。2.如权利要求1所述的基于频率特征环冷机风量控制方法，其特征在于，建立了基于频率特征的环冷机漏风率评价模型的方法包括：21)采集正常生产状况下和各种不同漏风情况下的台车声音数据和风机声音数据，制成正常工作频谱样本集和漏风故障频谱样本集；22)从正常工作频谱样本集和漏风故障频谱样本集中，滤除风机声音的影响；23)对比滤除风机干扰的漏风故障频谱样本集与正常频谱样本集在不同频段上的强度差异，按照降序选出强度差异最大的k个频段，作为漏风故障特征频率集，记为F＝{f1，…，fk}，其中，fi为第i个特征频率；24)分析正常样本在特征频段中强度分布，采用统计参数估计的方法，按照人工设定的显著度α计算正常样本在特定频率fi的强度分布置信上限UCLi，将UCLi作为该特征频率对应的强度阈值，从而得到特征频率对应的强度阈值集，记为TH＝{th1，…，thk}；25)定义各特征频率对漏风率的贡献率，记为Ω＝{ω1，…，ωk}，将特征频率fi处的漏风率贡献指标定义为表达式ci＝G(si，thi，ωi)，定义环冷机漏风率指标为其中si为当前样本在特征频率fi处的声音强度。3.如权利要求2所述的基于频率特征环冷机风量控制方法，其特征在于，还包括通过遗传算法或人工神经网络方法，优化和计算各特征频率对漏风故障的贡献率Ω＝{ω1，…，ωk}，从而确定环冷机漏风率指标C的最优参数。4.如权利要求1所述的基于频率特征环冷机风量控制方法，其特征在于，基于环冷机漏风率评价模型在线计算环冷机漏风率的步骤包括：41)在...

【专利技术属性】
技术研发人员：方田，叶学农，
申请(专利权)人：中冶华天南京工程技术有限公司，中冶华天工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32