Устройство для автоматического контроля износа шаров в мельнице Советский патент 1993 года по МПК B02C25/00 

Ё

Использование: в цементной, металлургической и химической промышленности. Сущность изобретения: устройство содержит акустический датчик 1, усилитель 2, преобразователь 3, полосовые фильтры 4 и 5, детектора 6 и 7, интеграторы 8 и 9, преобразователи 10 и 11 напряжение-частота, реверсивный счетчик 12, элемент 13 сравнения, блок 14 регистрации и блок 15 задания. 1 ил.

VJ

00

о ю XI

Изобретение относится к автоматическому контролю процесса мокрого измельчения и может быть использовано в цементной, металлургической и химической промышленности.

Известно устройство регулирования загрузки шаровой барабанной мельницы, содержащее акселерометр (первичный преобразователь), полосовой усилитель, регулятор загрузки и блок регистрации. Принцип действия этого устройства основан на определении интегрального уровня виброакустического сигнала (виброускорения) в диапазоне 2...6 кГц.

Недостатком этого устройства является то, что в случае его использования для контроля износа шаров в мельнице оно будет обладать невысокой точностью. Для точного контроля износа шаров в мельнице необходимо определять не интегральный уровень шумового сигнала, а абсциссу максимума низкочастотного участка спектра этого сигнала.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для автоматического контроля износа шаров в мельнице, содержащее акустический датчик (акселерометр), к выходу которого подключен вход усилителя, последовательно соединенные полосовой фильтр, детектор и первый интегратор (вторичный прибор), элемент сравнения, к выходу которого подключен блок регистрации и преобразователь (2).

Недостатком тпт устройства является недостаточная точность контроля и надежность работы устройства.

Целью изобретения является повышение точности контроля и надежности работы устройства.

Цель достигается тем, что устройства для автоматического контроля износа шаров в мельнице, содержащее акустический датчик, который подключен ко входу усилителя, последовательно соединенные полосовой фильтр, детектор и интегратор преобразователь, блок задания, подключенный к одному из входов элемента сравнения, выход которого соединен с блоком регистрации, снабжено реверсивным счетчиком, первым и вторым преобразователями напряжения-частота и дополнительными полосовым фильтром, детектором и интегратором, причем выход усилителя подключен к первому входу преобразователя, выход которого подключен к входам полосовых фильтров, выход дополнительного фильтра через дополнительный детектор подключен к входу дополнительного интегратора, выходы интеграторов через соответствующие преобразователи 1 напряжения-частота подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с вторыми входами эле мента сравнения; и преобразователя.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит акустический датчик 1, усилитель 2, преобразователь 3 (временного масштаба), полосовые фильтры 4 и

0 5, детекторы 6 и 7, интеграторы 8 и 9, преобразователи 10 и 11 напряжение-частота, реверсивный счетчик 12, элемент 13 сравнения, блок 14 регистрации и блок 15 задания. Принцип действия устройства основан

5 на следующем.

Мельница излучает шум, который является следствием соударения шаров. При оп- ределении частотного спектра акустического шума, излучаемого мельни0 цей, наблюдается следующая зависимость: чем меньше масса шара, тем правее будет- расположен спектральный выброс при ударе шара о футеровку, т.е. тем чем выше частота, соответствующая указанному вы5 бросу. При разнообразном сортаменте шаров в мельнице спектральных выбросов может быть несколько. Самые крупные шары, осуществляющие наиболее полезную работу по разрушению измельчаемого мате0 риала и подвергающиеся наиболее интенсивному износу, образуют самые левые, низкочастотные выбросы. По мере износа шаров этот горб смещается вправо, в сторону высоких частот. Это смещение может

5 быть характеристикой уменьшения крупности шаров вследствие их износа. Таким образом, измеряя частоту положения низкочастотного максимума и сравнивая полученное значение с заданным, можно

0 удить об износе шаров.

Устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал с выхода акустического датчика 1 после усиления вусилите5 ле 2 поступает на вход преобразователя 3 временного масштаба. Электрический сигнал с выхода преобразователя 3 временного масштаба поступает на входы полосовых фильтров 5 и 4.

0 Преобразователь 3 временного масштаба предназначен для последовательного мультипликативного переноса спектра выходного сигнала в такие области, в которых каждой гармонике указанного спектра соот5 ветствует резонансная частота полосового фильтра.

Работа преобразователя 3 состоит из двух этапов. Первый - это запись исходной реализации на выбранный носитель (магнитная лента, ОЗУ и т.п.). Второй - многократное воспроизведение записанной реализации шумового сигнала с различными скоростями, большими нежели была скорость записи. При этом мультипликативный перенос спектра характеризуется коэффициентом сдвига Kj

KJ VCHJ/VO .(1) где V0 - скорость записи исходной реализации;

VCHJ - скорость считывания записи, соответствующая j-му номеру выделяемой гармоники спектра исходной реализации.

Для выделения j-й гармоники узкополосным фильтром 4 очевидным является условие:

FrapM.j Kj Рфч ,(2)

где FrapM.j - абсолютное значение j-й гармоники;

Рфч - резонансная частота узкополосного фильтра 4 (промежуточная частота для всех j-x гармоник, выделяемых с помощью фильтра 4).

Представив (1) в (2), получим

Рфч VQ

Vc4j

(3)

FrapMj

Например, пусть РфЧ 60 кГц, полоса пропускания узкополосного фильтра 4-600 Гц, а диапазон частоты, в котором осуществляется поиск максимума спектра - 2.,.6 кГц. В этом случае VC4j 30...10; а разрешающая способность по частоте составляет от 20 Гц для гармоники 2 кГц до 60 Гц для гармоники 6 кГц. Как видим, преобразователь 3 временного масштаба совместно с фильтром 4 позволяет просто и с большой разрешающей способностью проводить спектральный анализ исходной реализации.

При многократном ускоренном считывании записанной реализации выделяют требуемое множество гармоник, начиная с высшей и кончая низшей. Т.е. вначале записанная реализация считывается с наименьшей скоростью. В рассмотренном выше примере эта скорость в 10 раз больше скорости записи. После окончания процесса считывания последний сразу же начинается вновь, но уже с другой (большей) скоростью для выделения следующей по порядку (более низкой) гармоники. И так до тех пор, пока не будут выделены все необходимые гармоники. Сигнал с выхода узкополосного фильтра 4 поступает на вход детектора 6, а с выхода детектора 6 - на вход интегратора 8.

Сигнал с выхода преобразователя 3 временного масштаба поступает также на вход узкополосного фильтра 5. Резонансная частота Рф5 этого фильтра отличается от

Рфч на некоторую небольшую заданную величину A f, определяющую разрешающую способность устройства при поиске максимума низкочастотного участка спектра аку- стического сигнала (выходного сигнала акустического датчика). Можно записать

РФ5 Рфч + A f.

Сигнал с выхода узкополосного фильтра 5 поступает на вход детектора 7, а с выхода

детектора 7 - на вход интегратора 9. На выходах интеграторов 8 и 9, таким образом, в процессе очередного считывания записанной реализации формируются электрические напряжения, пропорциональные значениям спектральной плотности мощности, соответствующим двум малоотличающимся значениям частоты (выделяемым гармоникам).

Дополним условия рассмотренного выше примера следующим: пусть Af 300P Тогда одновременно выделяемые в процессе одного считывания две гармоники на нижней границе спектрального диапазона (2 кГц) будут отличаться на 10 Гц, а на верхней границе (6 кГц)-на 30 Гц.

Сигналы с выходов интеграторов 8 и 9 поступают на входы преобразователей 10 и 11 напряжение-частота соответственно. На выходе каждого из преобразователей 10 и

11 напряжение-частота формируется импульсный сигнал постоянной амплитуды, частота которого пропорциональна уровню напряжения соответствующего входного сигнала. Названные импульсные сигналы с

выходов преобразователей 10 и 11 поступают на входы вычитания и суммирования соответственно реверсивного счетчика 12. Электрический кодовый сигнал (например, двоичный код) с разрядных выходов реверсивного счетчика 12 поступает на управляющий вход преобразователя 3 временного масштаба.

Если частота импульсов на одном из выходов реверсивного счетчика 12 будет

больше, чем на другом, состояние этого счетчика будет соответствующим образом изменяться. При этом будет изменяться код, поступающий на управляющий вход преобразователя 3 временного масштаба. Изменение указанного кода приведет к изменению скорости считывания исходной реализации, а следовательно, к соответствующему изменению значений двух гармоник, одновременно выделяемых

преобразователем 3 и фильтрами 4 и 5. Описанный выше процесс можно представить в виде перемещения по кривой спектральной плотности мощности двух малоотстоящих друг от друга точек в сторону максимума

заданного отрезка этой кривой, начиная с ординаты верхней граничной частоты. При выходе указанных точек на максимум спектральной кривой частоты импульсов на входах вычитания и суммирования реверсивного счетчика 12 станут равными, состояние этого счетчика изменяться не будет, и следовательно, скорость считывания исходной реализации будет оставаться неизменной. В случае изменения положения максимума на спектральной кривой, код на разрядных выходах реверсивного счетчика 12 (следовательно, и скорость считывания) изменится таким образом, что частоты импульсов на входах вычитания и суммирования этого счетчика станут одинаковыми, т.е. заявленное устройство вновь зафиксирует максимум сданного отрезка кривой спектральной плотности мощности.

Формула изобретения Устройство для автоматического контроля износа шаров в мельнице, содержащее акустический датчик, который подключен к входу усилителя, последовательно соединенные полосовой фильтр, детектор и интегратор, преобразователь, блок задания, подключенный к одному из входов элемента сравнения, выход которого соединен с блоком регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и надежности в работе устройства, оно снабжено реверсивным счетчиком, первым и вторым преобразователями напряжениеКод с выхода реверсивного счетчика 12 поступает также на первый вход элемента 13 сравнения, на второй вход которой подан код заданного порогового значения частоты

(абсциссы), соответствующего максимуму низкочастотного участка спектра выходного сигнала акустического датчика 1. Блок 14 осуществляет периодическую регистрацию текущего значения абсциссы максимума

0 спектральной кривой и разности данной абсциссы и заданного порогового значения. В случае уменьшения указанной абсциссы ниже заданного порогового значения блок 14 соответствующим образом сигнализирует

5 об износе шаров в мельнице сверх допустимого предела.

Данное устройство позволит повысить точность контроля и надежность работы устройства.

0

частота и дополнительными полосовым фильтром, детектором и интегратором, причем выход усилителя подключен к первому входу преобразователя, выход которого подключен к входам полосовых фидьтров, выход дополнительного фильтра через дополнительный детектор подключен к входу дополнительного интегратора, выходы интеграторов через соответствующие преобразователинапряжение-частотаподключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с вторыми входами элемента сравнения и преобразователя.