本发明专利技术涉及滚筒式球磨机料位的检测方法，具体是一种基于多传感器技术的滚筒式球磨机料位检测方法。解决了滚筒式球磨机料位的现有检测方法存在检测精度低等问题，该方法步骤如下：（１）分别采集滚筒式球磨机滚筒处、本身背景噪声相对较高处、所处环境的噪声信号ｓ↓［１］，ｓ↓［２］，ｓ↓［３］；（２）对噪声信号ｓ↓［１］，ｓ↓［２］，ｓ↓［３］经调理、模数转换、预白化处理得信号ｗ↓［１］，ｗ↓［２］，ｗ↓［３］；（３）分别对信号ｗ↓［１］，ｗ↓［２］，ｗ↓［３］进行盲源分离处理得信号ｘ↓［１］，ｘ↓［２］，ｘ↓［３］；（４）从信号ｘ↓［１］，ｘ↓［２］，ｘ↓［３］中甄别出代表滚筒式球磨机料位信息的信号，并对其进行离散傅立叶变换、取模、归一化得输出信号ｚ（ｎ）；（５）根据输出信号ｚ（ｎ），计算滚筒式球磨机内料位Ｌ的值。本发明专利技术方法合理，能有效地降低环境噪声、本身背景噪声的干扰，能对滚筒式球磨机料位进行准确可靠的检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及滚筒式球磨机料位的检测方法，具体是一种基于多传感器融合 技术的滚筒式球磨机料位检测方法。
技术介绍
滚筒式球磨机是一种工业生产中十分重要的制粉设备，它广泛应用于电 力、矿山、冶金、化工和建材等行业，主要作用是将原料或半成品磨制成粉， 以供后续工序使用。例如，在火力发电中，原煤必须经过球磨机充分的研磨以 达到一定的细度，才能进入炉膛燃烧；在水泥生产过程中，滚筒式球磨机还是 生料粉磨和水泥粉磨系统的主要组成设备。滚筒式球磨机属于一种高能耗、低效率的设备，每天消耗着大量的电能。 滚筒式球磨机利用低速回转的滚筒将作为研磨体的大量钢球带到一定高度，然 后大量钢球抛射下落，将物料击碎。滚筒式球磨机所装载的钢球和物料的重量 比往往达到十比一乃至更高，因此大量的能源被球磨机自身消耗。据统计，在 水泥厂，70%以上的用电量是消耗在磨机上，而在磨机所消耗的电能中只有不 到10%的能量被真正用于原料的磨碎，而卯％以上的能量被转化为振动、发热 和噪声。而在火力发电厂，滚筒式球磨机的能源消耗占到厂用电的三分之一。 由于滚筒式球磨机工作在旋转状态下， 一直以来缺少直接检测其内部料位的设 备，经常发生饱磨、空磨和堵磨等现象，不得不经常停料或停磨，造成生产效 率降低，还影响产量和质量的提高，同时对设备的寿命也会产生不良后果。据不完全统计，全国现有近三万台大型球磨机应用在电力、石化、冶金、化工、矿山、水泥等各种行业。根据试验研究，球磨机都有至少10。X以上的节能潜力 和节约9%以上钢材原材料的潜力，对这些潜力的挖掘需要能够准确测量滚筒 式球磨机的料位，并进行有效控制。因此，可靠测量滚筒式球磨机料位，并控 制滚筒式球磨机稳定运行在最佳工作状态，对于提高其运行的稳定性和经济性 和节能降耗有着重要的意义。目前，对滚筒式球磨机料位的检测方法主要有差压法、功率法、测振法和 测音法。1、差压法利用球磨机出入口的差压来表示球磨机内部的料位。虽然 在理论上可以用差压表示存料量，但由于球磨机出入口差压不仅与球磨机的存 料量有关，还受球磨机的钢球装载量和通风量等因素的影响。因此，在实际的 使用中差压法并不能准确地反映球磨机的料位信息。2、功率法通过检测球磨 机运行时电机电流的变化来间接反映存料量的一种方法，由于球磨机的电机电 流主要受钢球装载量的影响，空载与满载时磨电流的变化不大，而且不是单值 关系，因此该方法的精度不高。3、测振法通过钢球磨煤机运行过程中振动的 频率和幅值来确定存料量，但是该方法滞后较大，容易受环境中其它设备的振 动影响，此外由于传感器直接与振动的球磨机机体接触使传感器容易损坏，维 护成本高，不利于系统的连续运行。4、测音法俗称电耳法，它利用球磨机运 行过程中钢球与球磨机内壁的衬板以及钢球之间碰撞产生的声音信号来反映 球磨机的料位。当存煤量少时，钢球之间以及钢球与衬板之间的撞击比较剧烈， 声音比较大，声音随存煤量的增加而减小。由于是非接触测量，该方法获得了 较为广泛的应用。但是，该方法也存在缺陷，主要有如下几方面第一，相邻 球磨机的噪音会对测量产生较大的影响；第二，在高料位运行时，由于球磨机内部物料填充度高，钢球碰撞产生的噪音幅度较低，而球磨机的运转部分和电 机传动机构等设备的背景噪声相对较高，造成高料位测量灵敏度低，不能准确 反映料位。
技术实现思路
本专利技术为了解决滚筒式球磨机料位的现有检测方法存在不能准确反映球 磨机料位信息、检测精度低、成本高、测量灵敏度低等问题，提供了一种基于 多传感器融合技术的滚筒式球磨机料位检测方法。本专利技术是采用如下技术方案实现的基于多传感器融合技术的滚筒式球磨 机料位检测方法，步骤如下(1 )、同时应用三个音频传感器分别采集滚筒式球磨机滚筒处的噪声信号 A、滚筒式球磨机本身背景噪声相对较高处(一般指机体运转部分及电机传动 机构的位置)的噪声信号&、以及滚筒式球磨机所处环境的噪声信号^;(2) 、对步骤(1)采集到的噪声信号、&A进行调理得信号^^A，将信 号^^^模数转换得数字序列信号、^,^，然后将数字序列信号^^^预白化 处理得信号^,W2,MV其中，对噪声信号年&,A调理后得到的信号^^"3要适合 于进行模数转换采用的A/D转换器的输入量程范围；(3) 、分别对步骤(2)得到的信号^，^,M^进行盲源分离处理得三个在统 计上独立的信号 ， 乂2 ， ，(4) 、由于盲源分离处理的求解结果有不确定性，主要表现为盲源分离后 信号矢量的排列位置的不确定、信号的幅值和初始相位的变化；因此需从信号 ^A,^中甄别出代表滚筒式球磨机料位信息的信号；甄别方法如下a、对与 滚筒式球磨机滚筒处噪声信号A对应的经步骤2处理后得到的信号w,，以及经步骤(3)得到的信号A,A,A进行频谱分析，按下式对信号WAAA进行7V点 离散傅立叶变换，<formula>formula see original document page 7</formula> ( 1 )<formula>formula see original document page 7</formula> (2)b、按下式对信号^&^X3的离散傅立叶变换结果取模，并归一化处理，<formula>formula see original document page 7</formula>c、按下式分别求出4 WU = 1，2,3与4>)的欧氏距离D,<formula>formula see original document page 7</formula>(3)<formula>formula see original document page 7</formula>(4)<formula>formula see original document page 7</formula>(5)两组信号的欧氏距离代表了两组信号的相似性，欧氏距离越小意味着两组信号越相似，因此与最小A对应的信号x,即为代表滚筒式球磨机料位信息的信号，取与最小A对应的4(M)序列中的前半部分作为序列长度为I的输出信号z(")，即<formula>formula see original document page 7</formula> (6);(5)、根据步骤(4)的输出信号z(")，按下式计算滚筒式球磨机内料位丄的值，<formula>formula see original document page 7</formula> (7)，其中，式(7)中^值的确定方法如下在滚筒式球磨机料位较高的情况下，选择两种料位工况，按步骤(1)-(4) 取得与两种料位工况对应的输出信号^(w)、 然后令l从1到|-1依次取值，根据与两种料位工况对应的输出信号^(w)、 ^( )，按照步骤(5)中的式(7)分别对两种料位工况进行料位计算，得到与各(对应的料位值40t)、 z,("，其 中，* = 1,2， ,|-1; ^Ot)-丄,Ot)结果的绝对值本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多传感器融合技术的滚筒式球磨机料位检测方法，其特征在于步骤如下： （１）、同时应用三个音频传感器分别采集滚筒式球磨机滚筒处的噪声信号ｓ↓［１］、滚筒式球磨机本身背景噪声相对较高处的噪声信号ｓ↓［２］、以及滚筒式球磨机所处环境的噪声信号ｓ↓［３］； （２）、对步骤（１）采集到的噪声信号ｓ↓［１］，ｓ↓［２］，ｓ↓［３］进行调理得信号ｕ↓［１］，ｕ↓［２］，ｕ↓［３］，将信号ｕ↓［１］，ｕ↓［２］，ｕ↓［３］模数转换得数字序列信号ｖ↓［１］，ｖ↓［２］，ｖ↓［３］，然后将数字序列信号ｖ↓［１］，ｖ↓［２］，ｖ↓［３］预白化处理得信号ｗ↓［１］，ｗ↓［２］，ｗ↓［３］，其中，对噪声信号ｓ↓［１］，ｓ↓［２］，ｓ↓［３］调理后得到的信号ｕ↓［１］，ｕ↓［２］，ｕ↓［３］要适合于进行模数转换采用的Ａ／Ｄ转换器的输入量程范围； （３）、分别对步骤（２）得到的信号ｗ↓［１］，ｗ↓［２］，ｗ↓［３］进行盲源分离处理得三个在统计上独立的信号ｘ↓［１］，ｘ↓［２］，ｘ↓［３］； （４）、从信号ｘ↓［１］，ｘ↓［２］，ｘ↓［３］中甄别出代表滚筒式球磨机料位信息的信号；甄别方法如下：ａ、对与滚筒式球磨机滚筒处噪声信号ｓ↓［１］对应的经步骤２处理后得到的信号ｗ↓［１］，以及经步骤（３）得到的信号ｘ↓［１］，ｘ↓［２］，ｘ↓［３］进行频谱分析，按下式对信号ｗ↓［１］，ｗ↓［１］，ｗ↓［２］，ｗ↓［３］进行Ｎ点离散傅立叶变换， Ｆ↓［ｗ］（ｎ）＝＊ｗ↓［１］（ｋ）ｅ↑［－ｊ２πｎｋ／Ｎ］，ｎ＝０，１，２，…，Ｎ－１ （１） Ｆ↓［ｉ］（ｎ）＝＊ｘ↓［ｉ］（ｋ）ｅ↑［－ｊ２πｎｋ／Ｎ］，ｎ＝０，１，２，…，Ｎ－１，ｉ＝１，２，３ （２） ｂ、按下式对信号ｗ↓［１］，ｗ↓［１］，ｗ↓［２］，ｗ↓［３］的离散傅立叶变换结果取模，并归一化处理， Ａ↓［ｗ］（ｎ）＝｜Ｆ↓［ｗ］（ｎ）｜／ｍａｘ（｜Ｆ↓［ｗ］（ｎ）｜） （３）Ａ↓［ｉ］（ｎ）＝｜Ｆ↓［ｉ］（ｎ）｜／ｍａｘ（｜Ｆ↓［ｉ］（ｎ）｜），ｉ＝１，２，３ （４） ｃ、按下式分别求出Ａ↓［ｉ］（ｎ），ｉ＝１，２，３与Ａ↓［ｗ］（ｎ）的欧氏距离Ｄ↓［ｉ］， Ｄ↓［ｉ］＝ｄｉｓｔａｎｃｅ（Ａ↓［ｉ］，Ａ↓［ｗ］）＝＊＊＊，ｉ＝１，２，３ （５） 与最小Ｄ↓［ｉ］对应的信号ｘ↓［ｉ］即为代表滚筒式球磨机料位信息的信号，取与最小Ｄ↓［ｉ］对应的Ａ↓［ｉ］（ｎ）序列中的前半部分作为序列长度为 的输出...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：阎高伟，陈泽华，谢珺，续欣莹，谢刚，谢克明，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]
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