基本信息
- 项目名称：
- 球磨机运行状态监测系统平台开发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 对球磨机在运行过程中产生的振动、噪声、故障等开发一套实时自动数据采集和状态监测及报警系统。球磨机初始数据包括钢球数量，加水量，物料量，转速等条件，球磨机运行状态数据包括振动，声音，电流数据。传统数据采集通过传感器，录音等形成数据文件。然后对这些数据进行采集，实时显示，存储并进行频谱分析。为后续的正交试验，特征匹配，故障诊断工作提供方便的界面操作和详实的数据储备。
- 详细介绍：
- 目前对球磨机的研究大多集中在球磨机本体的研究范围。比如对球磨机的工作方式，工作原理的改进，包括球磨机的结构，材质，钢球尺寸，数量，以及相关的理化性能等。 本课题通过对球磨机的外部特征进行研究，即球磨机本身的结构，性能等已经固定。通过球磨机工作的外在表现来了解球磨机工作情况。相当于将球磨机作为一个“黑箱”结构，只通过外界信号来推测球磨机的内部行为。 整个过程分为两个阶段： 第一阶段对数据进行采集，保存形成原始数据库，并对数据进行频谱分析，形成频谱特征数据库。 第二阶段对原始数据和频谱数据进行分析形成球磨机系统特征数据库。然后将系统数据库应用于现场，将现场信号与系统特征数据库进行匹配，了解系统的运行状况和故障诊断,并对系统故障进行报警及采取其它安全措施。 这样的方法避免了传统工作方式必须停机运行，拆开查看，检修等不利影响。属于不影响现场的处理方式。一方面提高工作效率，另一方面也能为球磨机工作方式的改进提供有效的基础数据。 本课题只对第一阶段进行研究，为第二阶段提供基础数据。 研究内容主要是对球磨机在运行过程中产生的振动、噪声、故障等开发一套实时自动数据采集和状态监测及报警系统。球磨机初始数据包括钢球数量，加水量，物料量，转速等条件，球磨机运行状态数据包括振动，声音，电流数据。传统数据采集通过传感器，录音等形成数据文件。然后对这些数据进行分析。本系统将改变这种手工方式，通过安装在球磨机上的传感器，将数据进行A/D转换后，直接导入到系统中，并形成实时数据曲线。并能够实现数据的远程传输和显示。 本系统还可以实现报警，一方面在界面曲线上实时显示报警信息，并记录到数据库；另一方面可以通过GSM系统直接将报警信息发送给系统管理者。 对采集到的历史数据集进行频域变换，形成数据的频谱图及功率的频谱图，这些特征谱图反映了系统的本征状态，为后面的系统特征分析提供基础数据，形成一个完备的系统特征库。这样可以根据系统当前的运行状态参数，推测系统的其它数据量，甚至做出故障分析。 本系统采用C#为开发工具，采用Access数据库，实现数据采集入库，实时显示，形成实时数据曲线和历史数据曲线，远程数据显示和报警，数据的频谱分析等。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的：通过对外部表征特征数据来对其进行状态检测和控制。 基本思路：对球磨机振动，声音，电流信号的数据采集，频谱分析，基于频域和时域信息融合的方法。采用c#编程语言和Access数据库相结合。对各系统进行界面封装，易于用户操作。后台采用数据库。界面友好，操作简单。 创新点：对声音，振动，电流信号进行数据的采集，频谱分析，显示实时进行。并能够对故障实现GSM报警。对球磨机采用外部诊断，不干涉球磨机的正常运行，数据采集，分析，显示能够实时进行。采用C/S结构方式实现对球磨机运行状态的检测和控制。能够对故障实现GSM报警系统。 技术关键：ICAN4017采集数据，GSM报警信息。传感器对现场数据采集处理；实时数据显示；集成控制系统；数据的频谱分析。 技术指标：数据采集时间可以达到千分之一秒。
科学性、先进性
- 目前对球磨机主要是针对球磨机本体和理论等方面研究，目前的研究基本上是分项研究。特别是还没有远程GSM报警的报道。而本课题是把振动，声音，电流等外部因素综合起来，进行频谱分析，形成特征数据库，实现远程GSM报警。通过对这些数据的采集和特征分析形成的数据库可为进一步分析提供基础。系统硬件采用ICAN4017模块进行数据的采集，采用GSM模块实现报警功能。对球磨机运行状态，目前已有很多方法，但基本上集中在理论探讨方面。但这些方法基本上没有形成完整的可以操作的系统。大多数对球磨机的研究主要着眼于球磨机的本体结构包括球磨机的机械结构，理化性能等研究，这些研究突出的问题是要更改球磨机本体尺寸或机械结构，这些都是关于球磨机设计阶段的研究。一般的改进措施都要中断球磨机的工作状态，影响生产。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品与于2011年3月29日在辽宁省教育部科技查新工作站查新。查新结论：国内有关球磨机的运行状态检测的文献很多，涉及到对球磨机的振动信号的采集和监控，球磨机的故障报警以及对数据的频谱分析，但未见对声音，振动及电流信号进行数据采集监控，并采集GSM模块将报警信息通过短信发送给球磨机操作管理者的中文文献报道。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 面谈
作品可展示的形式
- 实物、产品 现场演示 图片 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本系统的技术特点是采用ICAN4017模块和GSM模块对数据进行实时数据采集和频谱分析以及实现远程报警等功能。 在不影响生产的情况下，能对球磨机提供实时检测，能显提高著球磨机工作效率。延长球磨机的使用寿命。除球磨机之外，本系统也可以应用到破碎机，筛分机等设备。 本系统具有很强的实用性和经济价值，应用前景广阔。
同类课题研究水平概述
- 对球磨机运行状态监测，目前已有很多方法，大部分都是对其的分项研究，另外还有些基本上集中在理论探讨方面，特别是还没有关于远程GSM报警的研究报道。而且这些方法基本上没有形成完整的可以操作的系统，大多数对球磨机的研究主要着眼于球磨机本体结构包括球磨机的机械结构，理化性能等研究，这些研究突出的问题是要更改球磨机本体尺寸货机械结构，并且都是关于球磨机设计阶段的研究。一般的改进措施都要中断球磨机的工作状态，影响生产。 目前的已有的方法有：进出口差压信号法，噪音法，电流法，轴振频谱法，神经网络的软测量方法，基于数据融合的最佳负荷点判断方法。这六种方法都有各自的缺点。 从国外基于数据故障诊断来看，过程检测（即故障检测，诊断和分离等）在石化企业已经获得了成功的应用，但在球磨机中的研究刚刚起步。 下面是国内外关于球磨机运行状态监测的相关报道： [1]丁明华。设备状态监测与故障诊断系统在球磨机群上的应用[J].中国设备工程，2006，（S1）:65-66.此报道是对球磨机在线监测预报系统24小时连续不断地对局域网内球磨机组进行检测，主要监测参数包括振动，温度，转速等。 [2]还有很多研究主要是针对球磨机本体结构进行研究比如李晓明。球磨机运行监测与故障诊断技术应用研究[D].大连理工大学，2006.研究了球磨机内部结构。 [3]吴文秀，张晓智，丁嘉莉.球磨机和振动筛工作状态实时监测系统的研制[J].有色金属，2001，（2）：26-28+34.研究的是球磨机和振动筛工作状态实时监测系统，采用比较分析法和时间序列分析法等，进行相应的状态识别与显示。
