專利名稱：球磨機運動狀態檢測系統及方法
技術領域：
本發明涉及磨細工程機械領域，尤其涉及一種球磨機。
背景技術：
球磨機是原料被破碎之后，再進行粉碎研磨的關鍵設備，是工業生產企業中最重要的高細磨生產設備。在球磨機內部，是球石、原料、水的混合物，在球磨機不斷工作進程中，球石對原料產生重擊和研磨。隨著原料細度的增加，原料與水的混合程度也越來越充分，越來越多的固體原料被研磨成細小的顆粒，細小的顆粒越來越多的懸浮在水里，構成泥漿。在球磨機工作過程中，球磨機始終保持一個轉速時，球石在球磨機內部的運動狀 態只是在某一段時間內實現了最佳工作過程，球磨機的轉速不能夠依據球磨機內部原料的狀況及時調整，球石的工作效率不能實時達到最優。因此，在球磨機一個工作周期內，球磨機的運動狀態需要根據需要改變。而現有技術中缺少對球磨機的運動狀態的檢測技術。

發明內容
本發明的目的在于提供一種球磨機運動狀態檢測系統，以解決上述技術問題。本發明的另一目的在于提供一種球磨機運動狀態檢測方法，以解決上述技術問題。本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現球磨機運動狀態檢測系統，包括一球磨機支架，所述球磨機支架上設有一球磨機主體，所述球磨機主體上設有一球磨機蓋，所述球磨機蓋內側設有一橡膠墊，所述橡膠墊加工有通孔，一空心螺桿穿過所述通孔，所述空心螺桿一端固定連接一共鳴箱，所述共鳴箱直接接觸所述球磨機主體內部空間，所述空心螺桿另一端穿過所述球磨機蓋后螺紋連接一螺母;還包括一測量所述共鳴箱內部噪音的聲音檢測裝置，所述聲音檢測裝置設于所述共鳴箱內部，所述聲音檢測裝置連接一信號處理裝置，所述信號處理裝置連接一無線發射裝置；還包括一接收所述無線發射裝置發射的無線信號的無線接收裝置，所述無線接收裝置連接一顯示信息處理電路。聲音檢測裝置檢測共鳴箱內的噪音信息，并將噪音信息傳送給信號處理裝置，信號處理裝置對噪音信息進行處理，判斷出球磨機主體的運動狀態信息，并將運動狀態信息通過無線發射裝置發射給外部的無線接收裝置，無線接收裝置傳送給顯示信息處理電路處理后，進行顯示，供使用者查看。本發明通過檢測磨機主體內的各種噪音,來確定球磨機主體運動狀態，檢測系統結構簡單、成本低廉，且不易受工作現場環境影響，能實現球磨機主體運動狀態的在線測量，為研磨高質量的泥漿提供了可靠的數據。所述球磨機運動狀態檢測系統還包括一為所述聲音檢測裝置、所述信號處理裝置、所述無線發射裝置供電的電源，所述電源設置在所述球磨機蓋上。所述球磨機主體通過一傳動裝置連接一電動機，所述電動機連接一調速裝置，調節調速裝置，實現對球磨機主體的轉速調整。球磨機運動狀態檢測方法，包括如下步驟I)球磨機主體進入工作狀態，共鳴箱與球磨機主體內部空間直接接觸，共鳴箱內的聲音檢測裝置采集球磨機主體內部球石與共鳴箱、球石與球石、球石與球磨機主體內壁的撞擊噪音，還采集球磨機主體內部球石與共鳴箱、球石與球石、球石與球磨機主體內壁的摩擦噪音，聲音檢測裝置把噪音信號轉化為電流信號，并把電流信號傳送給信號處理裝置；2)信號處理裝置根據電流信號判斷球磨機主體的運動狀態，信號處理裝置根據電流信號判斷球磨機主體處于正常工作狀態，方法如下 球磨機主體在正常工作狀態時，在球磨機主體轉動一周內，共鳴箱在球磨機主體的帶動下要經過被球石撞擊、被球石摩擦、進入泥漿、進入球磨機主體內部的空間四個階段；在被球石撞擊區域，共鳴箱受到球石強烈的撞擊，由聲音檢測裝置轉化的電流信號為尖峰脈沖電流；在被球石摩擦區域，共鳴箱受到球石均勻的摩擦，由聲音檢測裝置轉化的電流信號為有規律的噪音電流；共鳴箱在球磨機主體帶動下進入泥漿區域、進入空間區域時，共鳴箱沒有受到球石的直接作用，聲音檢測裝置轉化的電流信號為經過泥漿吸收后的球石撞擊球磨機主體內壁、球石互相撞擊時的尖峰脈沖電流和球石摩擦球磨機主體內壁、球石互相摩擦的噪音電流；信號處理裝置依據在一個球磨機主體轉動周期內，三種電流信號的交替出現，判斷出球磨機主體處于正常工作狀態。步驟2)中，信號處理裝置根據電流信號判斷球磨機主體處于亞超速工作狀態，方法如下球磨機主體在亞超速工作狀態時，由于離心力的作用，一部分球石隨同球磨機主體內壁轉動，一部分球石在球磨機主體內部進行拋落運動，共鳴箱始終在球石包圍中，共鳴箱接受球石摩擦，聲音檢測裝置轉化的電流信號是球石摩擦共鳴箱產生的有規律的噪音電流和被泥漿吸收的球石撞擊球石的尖峰脈沖電流；信號處理裝置依據在一個球磨機主體轉動周期內，持續而有規律的噪音電流和被泥漿吸收的尖峰脈沖電流判斷出球磨機主體處于亞超速工作狀態。步驟2)中，信號處理裝置根據電流信號判斷球磨機主體處于超速工作狀態，方法如下球磨機主體在超速工作狀態時，由于離心力的作用，球石緊貼球磨機主體內壁，所有球石隨同球磨機主體內壁轉動，共鳴箱始終在球石包圍中，共鳴箱沒有受到球石的摩擦，聲音檢測裝置轉化的電流信號是來自球磨機主體中心部分球石的摩擦噪音電流；信號處理裝置依據在一個球磨機主體轉動周期內，弱而有規律的噪音電流判斷出球磨機主體處于超速工作狀態。
步驟2)中，信號處理裝置根據電流信號判斷球磨機主體處于靜止狀態，方法如下球磨機主體在靜止狀態時，共鳴箱沒有受到球石的撞擊、摩擦，球磨機主體內部的球石與球石之間、球石與球磨機主體之間也沒有相互撞擊、摩擦，聲音檢測裝置檢測不到來自共鳴箱的撞擊噪音、摩擦噪音，由聲音檢測裝置轉化的電流信號為零，信號處理裝置依據電流信號判斷出球磨機主體正在處于靜止狀態。信號處理裝置判斷出球磨機主體的運動狀態后，將運動狀態信息通過無線的方式發送給外部顯示信息處理電路，通過顯示信息處理電路進行顯示，供使用者查看。有益效果由于采用上述技術方案，本發明的系統和方法通過檢測磨機主體內的各種噪音，來確定球磨機主體的運動狀態，檢測系統結構簡單、成本低廉，且不易受工作現場環境影響。檢測方法簡單方便，能實現球磨機主體運動狀態的在線測量，為研磨高質量的泥漿提供了可靠的數據。


圖I為本發明共鳴箱與球磨機蓋的連接示意圖；圖2為本發明球磨機運動狀態檢測系統的電路示意圖；圖3為本發明球磨機主體處于靜止狀態時的內部結構示意圖；圖4為本發明共鳴箱被球石撞擊時的內部結構示意圖；圖5為本發明共鳴箱被球石摩擦時的內部結構示意圖；圖6為本發明共鳴箱進入泥漿時的內部結構示意圖；圖7為本發明共鳴箱進入球磨機主體內部的空間時的內部結構示意圖；圖8為本發明球磨機主體處于亞超速工作狀態時的內部結構示意圖；圖9為本發明球磨機主體處于超速工作狀態時的內部結構示意圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本發明。參照圖I、圖2，球磨機運動狀態檢測系統，包括一球磨機支架，球磨機支架上設有一球磨機主體2，球磨機主體2上設有一球磨機蓋1，球磨機蓋I內側設有一橡膠墊12，橡膠墊12加工有通孔，一空心螺桿3穿過通孔，空心螺桿3 —端固定連接一共鳴箱5，共鳴箱5直接接觸球磨機主體2內部空間，空心螺桿3另一端穿過球磨機蓋I后螺紋連接一螺母4。還包括一測量共鳴箱5內部噪音的聲音檢測裝置6，聲音檢測裝置6設于共鳴箱5內部，聲音檢測裝置6連接一信號處理裝置7，信號處理裝置7連接一無線發射裝置8。還包括一接收無線發射裝置8發射的無線信號的無線接收裝置10，無線接收裝置10連接一顯示信息處理電路11。聲音檢測裝置6檢測共鳴箱5內的噪音信息，并將噪音信息傳送給信號處理裝置7，信號處理裝置7對噪音信息進行處理，判斷出球磨機主體2的運動狀態信息，并將運動狀態信息通過無線發射裝置8發射給外部的無線接收裝置10，無線接收裝置10傳送給顯示信息處理電路11處理后，進行顯示，供使用者查看。本發明通過檢測磨機主體內的各種噪音，來確定球磨機主體2運動狀態，檢測系統結構簡單、成本低廉，且不易受工作現場環境影響，能實現球磨機主體2運動狀態的在線測量，為研磨高質量的泥漿提供了可靠的數據。球磨機運動狀態檢測系統還包括一為聲音檢測裝置6、信號處理裝置7、無線發射裝置8供電的電源9，電源9設置在球磨機蓋I上。信號處理裝置7、無線發射裝置8也設置在球磨機蓋I上。球磨機主體2通過一傳動裝置連接一電動機，電動機連接一調速裝置，調節調速裝置，實現對球磨機主體2的轉速調整。具體實施時，信號處理裝置7可以連接調速裝置，信號處理裝置7根據不同時刻，球磨機主體2的不同運動狀態，調節調節調速裝置，達到使用者對球磨機主體2內部球石研磨的要求。球磨機運動狀態檢測方法，包括如下步驟1)球磨機主體2進入工作狀態，共鳴箱5與球磨機主體2內部空間直接接觸，共鳴箱5內的聲音檢測裝置6采集球磨機主體2內部球石與共鳴箱5、球石與球石、球石與球磨機主體2內壁的撞擊噪音,聲音 檢測裝置6還米集球磨機主體2內部球石與共鳴箱5、球石與球石、球石與球磨機主體2內壁的摩擦噪音，聲音檢測裝置6把噪音信號轉化為電流信號，并把電流信號傳送給信號處理裝置7。2)信號處理裝置7根據電流信號判斷球磨機主體2的運動狀態，信號處理裝置7根據電流信號判斷球磨機主體2處于正常工作狀態，方法如下參照圖4、圖5、圖6、圖7，球磨機主體2在正常工作狀態時，在球磨機主體2轉動一周內，共鳴箱5在球磨機主體2的帶動下要經過被球石撞擊、被球石摩擦、進入泥漿、進入球磨機主體2內部的空間四個階段。在被球石撞擊區域，共鳴箱5受到球石強烈的撞擊，由聲音檢測裝置6轉化的電流信號為尖峰脈沖電流。在被球石摩擦區域，共鳴箱5受到球石均勻的摩擦，由聲音檢測裝置6轉化的電流信號為有規律的噪音電流。共鳴箱5在球磨機主體2帶動下進入泥漿區域、進入空間區域時，共鳴箱5沒有受到球石的直接作用，聲音檢測裝置6轉化的電流信號為經過泥漿吸收后的球石撞擊球磨機主體2內壁、球石互相撞擊時的尖峰脈沖電流和球石摩擦球磨機主體2內壁、球石互相摩擦的噪音電流。信號處理裝置7依據在一個球磨機主體2轉動周期內，三種電流信號的交替出現，判斷出球磨機主體2處于正常工作狀態。步驟2)中，信號處理裝置7根據電流信號判斷球磨機主體2處于亞超速工作狀態，方法如下參照圖8，球磨機主體2在亞超速工作狀態時，由于離心力的作用，一部分球石隨同球磨機主體2內壁轉動，一部分球石在球磨機主體2內部進行拋落運動，共鳴箱5始終在球石包圍中，共鳴箱5接受球石摩擦，聲音檢測裝置6轉化的電流信號是球石摩擦共鳴箱5產生的有規律的噪音電流和被泥漿吸收的球石撞擊球石的尖峰脈沖電流。信號處理裝置7依據在一個球磨機主體2轉動周期內，持續而有規律的噪音電流和被泥漿吸收的尖峰脈沖電流判斷出球磨機主體2處于亞超速工作狀態。步驟2)中，信號處理裝置7根據電流信號判斷球磨機主體2處于超速工作狀態，方法如下參照圖9，球磨機主體2在超速工作狀態時，由于離心力的作用，球石緊貼球磨機主體2內壁，所有球石隨同球磨機主體2內壁轉動，共鳴箱5始終在球石包圍中，共鳴箱5沒有受到球石的摩擦，聲音檢測裝置6轉化的電流信號是來自球磨機主體2中心部分球石的摩擦噪音電流。信號處理裝置7依據在一個球磨機主體2轉動周期內，弱而有規律的噪音電流判斷出球磨機主體2處于超速工作狀態。步驟2)中，信號處理裝置7根據電流信號判斷球磨機主體2處于靜止狀態，方法如下參照圖3，球磨機主體2在靜止狀態時，共鳴箱5沒有受到球石的撞擊、摩擦，球磨機主體2內部的球石與球石之間、球石與球磨機主體2之間也沒有相互撞擊、摩擦，聲音檢測裝置6檢測不到來自共鳴箱5的撞擊噪音、摩擦噪音，由聲音檢測裝置6轉化的電流信號為零，信號處理裝置7依據電流信號判斷出球磨機主體2正在處于靜止狀態。信號處理裝置7判斷出球磨機主體2的運動狀態后，將運動狀態信息通過無線的方式發送給外部顯示信息處理電路11，通過顯示信息處理電路11進行顯示，供使用者查看。顯示信息處理電路11顯示信息可以是圖表形式，也可以是文字形式，還可以是球磨機主體2內部球石運動的動畫形式。本發明還可以利用共鳴箱5檢測泥漿濃度。在球磨機主體2正常工作狀態下，一個工作周期的初期，泥漿濃度低，泥漿吸收球石與球石之間研磨噪聲、球石與球磨機主體2內壁之間噪音的能力低，聲音檢測裝置6檢測到來自共鳴箱5的噪音信號就大。在球磨機正常工作狀態下，一個工作周期的后期，泥漿濃度高，泥漿吸收球石與球石之間研磨噪聲、球石與球磨機主體2內壁之間噪音的能力高，聲音檢測裝置6檢測到來自共鳴箱5的噪音信號就小。信號處理裝置7分析聲音檢測裝置6輸出的噪音信號的大小，可以獲得泥漿的濃度值。 以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.球磨機運動狀態檢測系統，包括一球磨機支架，所述球磨機支架上設有一球磨機主體，所述球磨機主體上設有一球磨機蓋，其特征在于，所述球磨機蓋內側設有一橡膠墊，所述橡膠墊加工有通孔，一空心螺桿穿過所述通孔，所述空心螺桿一端固定連接一共鳴箱，所述共鳴箱直接接觸所述球磨機主體內部空間，所述空心螺桿另一端穿過所述球磨機蓋后螺紋連接一螺母； 還包括一測量所述共鳴箱內部噪音的聲音檢測裝置，所述聲音檢測裝置設于所述共鳴箱內部，所述聲音檢測裝置連接一信號處理裝置，所述信號處理裝置連接一無線發射裝置； 還包括一接收所述無線發射裝置發射的無線信號的無線接收裝置，所述無線接收裝置連接一顯示信息處理電路。
2.根據權利要求I所述的球磨機運動狀態檢測系統，其特征在于，所述球磨機運動狀態檢測系統還包括一為所述聲音檢測裝置、所述信號處理裝置、所述無線發射裝置供電的電源，所述電源設置在所述球磨機蓋上。
3.根據權利要求I所述的球磨機運動狀態檢測系統，其特征在于，所述球磨機主體通過一傳動裝置連接一電動機，所述電動機連接一調速裝置，調節調速裝置，實現對球磨機主體的轉速調整。
4.球磨機運動狀態檢測方法，其特征在于，包括如下步驟 1)球磨機主體進入工作狀態，共鳴箱與球磨機主體內部空間直接接觸，共鳴箱內的聲音檢測裝置采集球磨機主體內部球石與共鳴箱、球石與球石、球石與球磨機主體內壁的撞擊噪音，聲音檢測裝置還采集球磨機主體內部球石與共鳴箱、球石與球石、球石與球磨機主體內壁的摩擦噪音，聲音檢測裝置把噪音信號轉化為電流信號，并把電流信號傳送給信號處理裝置； 2)信號處理裝置根據電流信號判斷球磨機主體的運動狀態，信號處理裝置根據電流信號判斷球磨機主體處于正常工作狀態，方法如下 球磨機主體在正常工作狀態時，在球磨機主體轉動一周內，共鳴箱在球磨機主體的帶動下要經過被球石撞擊、被球石摩擦、進入泥漿、進入球磨機主體內部的空間四個階段； 在被球石撞擊區域，共鳴箱受到球石強烈的撞擊，由聲音檢測裝置轉化的電流信號為尖峰脈沖電流； 在被球石摩擦區域，共鳴箱受到球石均勻的摩擦，由聲音檢測裝置轉化的電流信號為有規律的噪音電流； 共鳴箱在球磨機主體帶動下進入泥漿區域、進入空間區域時，共鳴箱沒有受到球石的直接作用，聲音檢測裝置轉化的電流信號為經過泥漿吸收后的球石撞擊球磨機主體內壁、球石互相撞擊時的尖峰脈沖電流和球石摩擦球磨機主體內壁、球石互相摩擦的噪音電流； 信號處理裝置依據在一個球磨機主體轉動周期內，三種電流信號的交替出現，判斷出球磨機主體處于正常工作狀態。
5.根據權利要求4所述的球磨機運動狀態檢測方法，其特征在于，步驟2)中，信號處理裝置根據電流信號判斷球磨機主體處于亞超速工作狀態，方法如下 球磨機主體在亞超速工作狀態時，由于離心力的作用，一部分球石隨同球磨機主體內壁轉動，一部分球石在球磨機主體內部進行拋落運動，共鳴箱始終在球石包圍中，共鳴箱接受球石摩擦，聲音檢測裝置轉化的電流信號是球石摩擦共鳴箱產生的有規律的噪音電流和被泥漿吸收的球石撞擊球石的尖峰脈沖電流； 信號處理裝置依據在一個球磨機主體轉動周期內，持續而有規律的噪音電流和被泥漿吸收的尖峰脈沖電流判斷出球磨機主體處于亞超速工作狀態。
6.根據權利要求4所述的球磨機運動狀態檢測方法，其特征在于，步驟2)中，信號處理裝置根據電流信號判斷球磨機主體處于超速工作狀態，方法如下 球磨機主體在超速工作狀態時，由于離心力的作用,球石緊貼球磨機主體內壁,所有球石隨同球磨機主體內壁轉動，共鳴箱始終在球石包圍中，共鳴箱沒有受到球石的摩擦，聲音檢測裝置轉化的電流信號是來自球磨機主體中心部分球石的摩擦噪音電流； 信號處理裝置依據在一個球磨機主體轉動周期內，有規律的噪音電流判斷出球磨機主體處于超速工作狀態。
7.根據權利要求4所述的球磨機運動狀態檢測方法，其特征在于，步驟2)中，信號處理裝置根據電流信號判斷球磨機主體處于靜止狀態，方法如下 球磨機主體在靜止狀態時，共鳴箱沒有受到球石的撞擊、摩擦，球磨機主體內部的球石與球石之間、球石與球磨機主體之間也沒有相互撞擊、摩擦，聲音檢測裝置檢測不到來自共鳴箱的撞擊噪音、摩擦噪音，由聲音檢測裝置轉化的電流信號為零，信號處理裝置依據電流信號判斷出球磨機主體正在處于靜止狀態。
8.根據權利要求4所述的球磨機運動狀態檢測方法，其特征在于，信號處理裝置判斷出球磨機主體的運動狀態后，將運動狀態信息通過無線的方式發送給外部顯示信息處理電 路，通過顯示信息處理電路進行顯示。
全文摘要
本發明涉及磨細工程機械領域，尤其涉及一種球磨機。球磨機運動狀態檢測系統，包括球磨機支架，球磨機支架上設有球磨機主體，球磨機主體上設有球磨機蓋，球磨機蓋內側設有橡膠墊，橡膠墊加工有通孔，空心螺桿穿過通孔，空心螺桿一端固定連接共鳴箱，空心螺桿另一端穿過球磨機蓋后螺紋連接螺母；還包括設于共鳴箱內部的聲音檢測裝置，聲音檢測裝置連接信號處理裝置，信號處理裝置連接無線發射裝置。還包括無線接收裝置，無線接收裝置連接顯示信息處理電路。由于采用上述技術方案，本發明通過檢測磨機主體內的各種噪音，來確定球磨機主體的運動狀態，結構簡單、成本低廉，且不易受工作現場環境影響。
文檔編號G01H1/00GK102744141SQ20111009989
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月20日 優先權日2011年4月20日
發明者劉偉, 姜靜, 孫賢明, 孫霞, 王雅靜, 申晉, 譚博學, 陳文鋼, 馬立修 申請人:山東理工大學