Устройство для контроля загрузки мельницы Советский патент 1993 года по МПК B02C25/00 

Изобретение относится к области автоматического контроля заполнения барабанных мельниц измельчаемым материалом. Оно может быть использовано для автоматизации технологических процессоре измельчения полезных ископаемых в черной и цветной металлургии, а также в химической и строительной промышленности.

Цель изобретения - повышение надежности контроля загрузки.барабанной мельницы измельчаемым материалом.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - блок-схема хронизатора.

Устройство содержит акустический датчик 1 (акселерометр), полосовые фильтры 2 и 3, преобразователь 4 временного масштаба, квадратор 5, интегратор 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, элемент 8 сравнения, регистр 9, элемент И 10, блок 11 регистрации и хронизатор 12.

Хронизатор 12 содержит генератор 13 тактовых импульсов, управляемый делитель 14 частоты, счетчики 15 и 16 импульсов и элемент 17 памяти.

Акустический датчик 1 (например, пьезоэлектрический акселерометр) устанавливают на горизонтальной плоскости стула подшипника шаровой мельницы. Выход акустического датчика 1 соединен с входом полосового фильтра 2, выход которого подключен к входу полосового фильтра 3 через преобразователь 4. К выходу полосового фильтра 3 подсоединен вход последовательной цепи, содержащей квадратор 5, интегратор 6 и АЦП 7. Выход АЦП 7 подключен к первому входу элемента 8 сравнения и к входу параллельного регистра 9, выход которого соединен с вторым входом элемента 8 сравнения и с входом блока 11 регистрации. Выход элемента 8 сравнения подключен к первому входу элемента И 10, выходом соединенного с управляющим входом регистра 9. Первый выход хронизатора 12 под-, ключей к тактовому входу блока 11 регистрации, второй - к тактовому входу АЦП 7 и к второму входу элемента И 10, а третий - к управляющему входу преобразователя 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Электрический сигнал,

(Л

С

00

00

о

00

пропорциональный виброускорению, регистрируемому на горизонтальной плоскости глупа подшипника шаровой мельницы, поступает на вход полосового фильтра 2, который выделяет из этого сигнала частотные составляющие в диапазоне 2,,,6 кГц, Сигнал с выхода полосового фильтра 2 поступает на вход преобразователя 4, осуществляющего многократное транспонирование входного сигнала в более высокочастотные области.

Преобразователь 4 временного масштаба может иметь множество конструктивных решений. Например, устройство записи на магнитную ленту, позволяющее воспроизводить эту запись с различными скоростями. Работа преобразователя 4 состоит из двух этапов. Первый это запись исходной реализации на выбранный носитель (магнитная лента, электронное оперативное запоминающее устройство и т.п.). Второй - многократное воспроизведение (считывание) записанной реализации шумового сигнала с различными скоростями, большими нежели была скорость записи. При этом мультипликативный перенос спектра характеризуется коэффициентом сдвига Kj:

Kj VC4j/Vo,(1) где V0 - скорость записи исходной реализации;

VCHJ -скоростьсчитывания записи, соответствующая j-ому номеру выделяемой гармоники спектра исходной реализации.

Для выделения j-ой гармоники узкополосным фильтром 3 очевидным является условие:FrapM.j Kj Рф,(2)

где Frapvt.j - абсолютное значение j-ой гармоники, Рф резонансная частота узкополосного фильтра 3 (промежуточная .частота для всех j-их гармоник).

Подставив (1) в (2). получим:

VQft

И (3)

rrapMj.

Например, пусть Рф 60 кГц, полоса пропускания узкополосного фильтра 3-600 Гц. В этом случае К 30...10, а разрешающая способность по частоте составляет от 20 Гц для гармоники 2 кГц до 60 Гц гармоники 6 кГц. Как видим, преобразователь 4 совместно с фильтром 3 позволяет просто и с большой разрешающей способностью проводить спектральный анализ исходной реализации.

При многократном ускоренном считывании записанной реализации еще продолжается действие тактового импульса (подана логическая 1), поступившего с второго выхода хронизатора 12. Следовательно, на выходе элемента И- 10 появляется

0

сигнал, разрешающий запись в регистр 9 кода, поступившего с выхода АЦП 7. Если же значение код-i, поступившего на первый вход элемента 8, окажется меньше или равным значению кода, поступившего на второй вход элемента 8. то на выходе

последнего логическая 1 не появится и записи в регистр 9 нового кода не произойдет.

Таким образом, после окончания спектрального анализа в выбранном частотном диапазоне (т.е. после последовательного выделения всех фиксированных гармоник) в регистр 9 оказывается записанным код, со5 ответствующйй максимальному уровню напряжения на выходе интегратора 6. Этот код (максимальное значение спектральной плотности мощности выходного сигнала акустического датчика 1 в диапазоне 2...6

0 кГц) по сигналу с перрого выхода хронизатора 12 фиксируется в блоке 11 регистрации.

Рассмотрим совместную работу преобразователя 4 и хронизатора 12 на одном из

5 примеров конкретного их выполнения. В качестве преобразователя 4, как уже было отмечено выше, может быть использован магнитограф. Более удачным является построение преобразователя 4 в виде последовательного соединения АЦП, оперативно-запоминающего устройства и цифроаналогового преобразователя. В этом случае оперативно-запоминающее устройство выполняют в виде многоразрядных регистров сдвига, замкнутых в кольцо. Скорость считывания легко меняется за счет изменения частоты тактовых импульсов, обеспечивающих пошаговый сдвиг информации, записанной в замкнутых в кольцо регистрах. Названные тактовые импульсы поступают с выхода управляемого делителя 14 частоты (с третьего выхода хронизатора 12). До начала эксплуатации предлагаемого устройства в заданном диапазоне частот

5 2...6 кГц выбирают фиксированное число гармоник, подлежащих анализу. Коды, соответствующие коэффициентам деления управляющего делителя 14 частоты, необходимым для выделения всех фиксиро0 ванных гармоник, до начала эксплуатации предлагаемого устройства записывают в элемент 17 памяти. После окончания каждо го считывания записанной реализации на выходе счетчика 15 появляется импульс, по- 5 ступающий на второй выход хронизатора 12 и одновременно на вход элемента 17 памяти. При этом на выходе элемента 17 памяти появляется код коэффициента деления делителя 14 частоты, обеспечивающий выделение следующей по порядку

0

5

0

фиксированной гармоники. Емкость счетчика 16, включенного последовательно со счетчиком 15, равна числу выделяемых гармоник. После того, как выделены все фиксированные гармоники, на выходе счетчика 16 появится импульс, поступающий на первый выход хронизатора 12.

Возможен такой случай, что. длительность импульса, появляющегося на выходе счетчика 15 (на втором выходе хронизатора 12) окажется меньше суммарного времени срабатывания АЦП 7 и элемента 8 сравнения. Тогда необходимо на втором выходе хронизатора 12 установить формирователь импульсов (например, одновибратор), преобразующий короткий входной импульс в выходной импульс заданной длительности.

Предлагаемое устройство выгодно отличается от известных аналогов и прототипа более высокой надежностью контроля загрузки шаровой барабанной мельницы. Указанное преимущество достигается за счет того, что в заявленном устройстве осуществляется определение не интегрального уровня выходного сигнала акселерометра в диапазоне 2...6 кГц, а максимум спектральной плотности мощности этого сигнала в названном диапазоне частот. В заявляемом устройстве отсутствуют какие-либо механические блоки и увеличен удельный вес чисто цифровых блоков, что повышает надежность устройства, а, следовательно, и надежность контроля загрузки шаровой барабанной мельницы.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля загрузки мельницы, содержащее акустический датчик, первый полосовой фильтр, элемент И и блок регистрации, отличаю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля,

оно снабжено преобразователем, вторым полосовым фильтром, квадратором, интегратором, аналого-цифровым преобразователем, регистром, элементом сравнения и.

хронизатором. причем акустический датчик через первый полосовой фильтр подключены к первому входу преобразователя, выход которого через последовательно соединенные между собой второй полосовой фильтр,

квадратор и интегратор подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первым входам элемента сравнения и регистра, выход которого соединен с вторым входом элемента сравнения и с первым входом блока регистрации, второй вход которого подключен к первому выходу хронизатора, второй вход регистра соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом элемента сравнения, а вторые входы элемента И и аналого-цифрового преобразователя соединены с вторым выходом хронизатора, третий выход которого соединен с вторым входом преобразователя.

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что хронизатор выполнен в виде генератора тактовых импульсов, делителя частоты, первого и второго счетчиков импульсов и элемента памяти, причем генератор тактовых импульсов подключён к входу первого счетчика импульсов и к первому входу делителя частоты, выход которого является третьим выходом хронизатора, вто- , рой вход делителя частоты подключен к

выходу элемента памяти, вход которого и вход второго счетчика импульсов соединены с выходом первого счетчика импульсов, который является вторым выходом хронизатора, а выход второго счетчика импульсов

является первым выходом хронизатора.

Использование: область контроля заполнения барабанных мельниц измельчаемым материалом. Может быть использовано в строительстве и др. областях. Сущность изобретения: устройство содержит акустический датчик, полосовые фильтры, преобразователь, квадратор, интегратор, аналого-цифровой преобразователь, элемент сравнения, регистр, элемент И, блок регистрации и хронизатор. 2 ил.

4

S

б

. (риг. {

//

F

1