權(quán)利要求書： 1.一種磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測裝置，其特征在于：包括給料皮帶機(1)、水管(2)、補加磨礦介質(zhì)裝置(3)、磨礦介質(zhì)(4)、入料口(5)、磨礦機(6)、智能物料(8)、磨音檢測裝置、振動監(jiān)測器(12)、變頻器(13)、無線基站(14)、出料口(15)、專家控制系統(tǒng)(16)、上位機(17)和電磁閥門(2/1)，其中，磨音檢測裝置包括磨音檢測儀(9)、屏蔽電纜(10)和分析儀(11)，振動監(jiān)測器包括加速度傳感器二(12/1)、連接線二(12/3)和微處理器二(12/2)，智能物料包括可拆分外殼(8/3)、固定底座、加速度傳感器一(8/1)、微處理器一(8/4)和連接線一(8/2)；給料皮帶機(1)將礦石(7)通過入料口(5)給入磨礦機(6)，磨礦介質(zhì)(4)通過補加磨礦介質(zhì)裝置(3)給入磨礦機(6)，電磁閥門(2/1)控制水管(2)向磨礦機(6)中加水，智能物料(8)加入磨礦機(6)中，磨礦機(6)主軸上安裝振動監(jiān)測器(12)，毗鄰磨礦機(6)空地上安裝磨音檢測儀(9)，磨礦機(6)的出料口(15)安裝無線基站(14)和變頻器(13)，無線基站(14)和專家控制系統(tǒng)(16)之間進行數(shù)據(jù)傳輸，專家控制系統(tǒng)(16)連接上位機(17)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測裝置，其特征在于：所述磨音檢測裝置通過屏蔽電纜(10)連接磨音檢測儀(9)和分析儀(11)，振動監(jiān)測器(12)內(nèi)的加速度傳感器二(12/1)通過連接線二(12/3)連接微處理器二(12/2)，智能物料(8)內(nèi)的加速度傳感器一(8/1)通過連接線一(8/2)連接微處理器一(8/4)；分析儀(11)、微處理器二(12/3)、微處理器一(8/4)無線連接至專家控制系統(tǒng)(16)，專家控制系統(tǒng)(16)連接上位機(17)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測裝置，其特征在于：所述固定底座、加速度傳感器一(8/1)、微處理器一(8/4)和連接線一(8/2)封裝在可拆分外殼(8/3)內(nèi)，固定底座能夠加載鉛塊進行配重，使智能物料(8)密度和磨礦介質(zhì)或礦石相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測裝置，其特征在于：所述可拆分外殼(8/3)由耐磨鋼、耐磨鑄鐵、中高碳合金耐磨鋼、硬質(zhì)合金、硬鎳、陶瓷、高強度耐磨有機聚合物中的一種制成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測裝置，其特征在于：所述專家控制系統(tǒng)(16)包括組合邏輯專家控制系統(tǒng)和微程序?qū)＜铱刂葡到y(tǒng)，加速度傳感器二(12/1)和加速度傳感器一(8/1)包括二軸加速度傳感器、三軸加速度傳感器，智能物料(8)電源來源包括鋰電池、自發(fā)電技術(shù)，變頻器(13)的種類包括直接式變頻器、間接式變頻器、電流型變頻器、電壓型變頻器。

6.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測裝置進行自動控制的方法，其特征在于：磨礦機(6)磨礦過程中，智能物料(8)隨磨礦介質(zhì)(4)和礦石(7)一起運動，加速度傳感器一(8/1)檢測智能物料(8)加速度信號，通過連接線一(8/2)輸入微處理器一(8/4)，微處理器一(8/4)對加速度信號進行頻譜分析并輸出頻譜信息，通過無線基站(14)傳輸至專家控制系統(tǒng)(16)和上位機(17)，上位機(17)進行受力分析，輸入到專家控制系統(tǒng)(16)，振動監(jiān)測器(12)內(nèi)置的加速度傳感器二(12/1)監(jiān)測主軸的振動信號，通過連接線二(12/3)輸入微處理器二(12/2)，微處理器二(12/2)對加速度信號進行頻譜分析并輸出頻譜信息，通過無線基站(14)傳輸至專家控制系統(tǒng)(16)和上位機(17)，上位機(17)進行受力分析，輸入到專家控制系統(tǒng)(16)，磨音檢測儀(9)檢測鋼球與筒體、鋼球與鋼球、鋼球與物料之間，相互碰撞產(chǎn)生的機械噪音，通過屏蔽電纜(10)傳輸至分析儀(11)，經(jīng)分析儀(11)后將信息傳輸至專家控制系統(tǒng)(16)，專家控制系統(tǒng)(16)接收來自微處理器二(12/2)和微處理器一(8/4)以及分析儀(11)信息后根據(jù)控制系統(tǒng)計算控制信號輸出至給料皮帶機(1)、電磁閥門(2/1)和補加磨礦介質(zhì)裝置(3)、變頻器(13)進行控制，同時專家控制系統(tǒng)(16)連接上位機(17)。

說明書： 一種磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測裝置及自動控制方法[0001] 本專利申請為申請?zhí)?01910647948.9、申請日20190718、發(fā)明名稱《一種磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測裝置及自動控制方法》的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域[0002] 本發(fā)明涉及礦物加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測裝置及自動控制方法。

背景技術(shù)[0003] 目前我國信息技術(shù)與傳統(tǒng)礦物加工技術(shù)不斷深度融合，礦物加工過程作為典型的流程工業(yè)，實現(xiàn)礦物加工過程的在線檢測與自動控制對于提高球磨機工作效率，減少設(shè)備

損壞，降低生產(chǎn)成本，減輕勞動工人工作強度意義重大；磨礦機是一直發(fā)展并廣泛應(yīng)用的一

種磨礦設(shè)備，為選礦生產(chǎn)流程中一個十分重要的工序環(huán)節(jié)。磨礦機內(nèi)部負(fù)荷常出現(xiàn)三種狀

態(tài)：欠負(fù)荷、正常、過負(fù)荷，除正常工作狀態(tài)外，其余兩種均無法使磨礦機達(dá)到最佳工作狀

態(tài)，磨礦機的負(fù)荷狀態(tài)主要由轉(zhuǎn)速、填充率、料球比、介質(zhì)大小等決定，參數(shù)之間具有一定的

耦合作用，因此能否利用直接或間接的手段準(zhǔn)確地預(yù)測出磨機內(nèi)部負(fù)荷參數(shù)(填充率、料球

比、濃度)是整個磨機優(yōu)化控制成敗的關(guān)鍵?，F(xiàn)有的檢測方法：振動法、有用功率法、振聲法

等，振動法檢測信號的靈敏度比較高，能隨時顯示球磨機內(nèi)物料的變化，不受周圍噪聲源的

影響，但易受電壓頻率變化、研磨體損耗或者磨機轉(zhuǎn)速等微小波動影響，有用功率法難以根

據(jù)檢測得到的信號來判斷有用功率的下降是由于磨機過負(fù)荷狀態(tài)引起的，振聲法雖然能預(yù)

測料料球比和襯板磨損程度卻難以判斷介質(zhì)填充率和礦漿濃度，智能物料雖可判斷磨礦介

質(zhì)運動狀態(tài)但對于料球比、礦漿濃度卻難以判斷，且影響磨礦機磨礦的因素存在多樣性和

各因素之間耦合的復(fù)雜性。因此，采用智能物料?振聲法?振動法相聯(lián)合，根據(jù)所得信息，采

用最新信號分析技術(shù)對數(shù)據(jù)進行深入挖掘，探索特征因素所包含的潛在信息，用以判斷磨

礦機綜合運行狀態(tài)，最終實現(xiàn)磨礦機負(fù)荷的準(zhǔn)確、及時預(yù)測。本發(fā)明是一種磨礦機綜合運行

狀態(tài)在線檢測裝置及自動控制方法，用以實現(xiàn)磨礦機在線檢測和自動優(yōu)化控制，對于磨礦

機生產(chǎn)控制具有重要指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明針對磨礦機在線檢測技術(shù)的不足之處，提供一種磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測裝置及自動控制方法，該裝置及方法易于實現(xiàn)，準(zhǔn)確可行、實用性強，可以記錄磨礦機

綜合運行狀態(tài)，實現(xiàn)實時在線檢測和控制磨礦機綜合運行狀態(tài)。

[0005] 該裝置包括給料皮帶機、水管、補加磨礦介質(zhì)裝置、磨礦介質(zhì)、入料口、磨礦機、智能物料、磨音檢測裝置、振動監(jiān)測器、變頻器、無線基站、出料口、專家控制系統(tǒng)、上位機和電

磁閥門，其中，磨音檢測裝置包括磨音檢測儀、屏蔽電纜和分析儀，振動監(jiān)測器包括加速度

傳感器二、連接線二和微處理器二，智能物料包括可拆分外殼、固定底座、加速度傳感器一、

微處理器一和連接線一；給料皮帶機將礦石通過入料口給入磨礦機，磨礦介質(zhì)通過補加磨

礦介質(zhì)裝置給入磨礦機，電磁閥門控制水管向磨礦機中加水，智能物料加入磨礦機中，磨礦

機主軸上安裝振動監(jiān)測器，毗鄰磨礦機空地上安裝磨音檢測儀，磨礦機的出料口安裝無線

基站和變頻器，無線基站和專家控制系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)傳輸，專家控制系統(tǒng)連接上位機。

[0006] 其中，磨音檢測裝置通過屏蔽電纜連接磨音檢測儀和分析儀，振動監(jiān)測器內(nèi)的加速度傳感器二通過連接線二連接微處理器二，智能物料內(nèi)的加速度傳感器一通過連接線一

連接微處理器一；分析儀、微處理器二、微處理器一無線連接至專家控制系統(tǒng)，專家控制系

統(tǒng)連接上位機。

[0007] 固定底座、加速度傳感器一、微處理器一和連接線一封裝在可拆分外殼內(nèi)，固定底座能夠加載鉛塊進行配重，使智能物料密度和磨礦介質(zhì)或礦石相同，以便模擬真實磨礦介

質(zhì)或礦石。

[0008] 可拆分外殼由高強度耐磨材料制成，可拆分外殼形狀包括球形、棒形、短柱形、短截頭錐形。

[0009] 可拆分外殼由耐磨鋼、耐磨鑄鐵、中高碳合金耐磨鋼、硬質(zhì)合金、硬鎳、陶瓷、高強度耐磨有機聚合物中的一種制成。

[0010] 專家控制系統(tǒng)包括組合邏輯專家控制系統(tǒng)和微程序?qū)＜铱刂葡到y(tǒng)，加速度傳感器二和加速度傳感器一包括二軸加速度傳感器、三軸加速度傳感器，智能物料電源來源包括

鋰電池、自發(fā)電技術(shù)，變頻器的種類包括直接式變頻器、間接式變頻器、電流型變頻器、電壓

型變頻器。

[0011] 應(yīng)用該在線檢測裝置進行自動控制的方法，具體為：磨礦機磨礦過程中，智能物料隨磨礦介質(zhì)和礦石一起運動，加速度傳感器一檢測智能物料加速度信號，通過連接線一輸

入微處理器一，微處理器一對加速度信號進行頻譜分析并輸出頻譜信息，通過無線基站傳

輸至專家控制系統(tǒng)和上位機，上位機進行受力分析，輸入到專家控制系統(tǒng)，振動監(jiān)測器內(nèi)置

的加速度傳感器二監(jiān)測主軸的振動信號，通過連接線二輸入微處理器二，微處理器二對加

速度信號進行頻譜分析并輸出頻譜信息，通過無線基站傳輸至專家控制系統(tǒng)和上位機，上

位機進行受力分析，輸入到專家控制系統(tǒng)，磨音檢測儀檢測鋼球與筒體、鋼球與鋼球、鋼球

與物料之間，相互碰撞產(chǎn)生的機械噪音，通過屏蔽電纜傳輸至分析儀，經(jīng)分析儀后將信息傳

輸至專家控制系統(tǒng)，專家控制系統(tǒng)接收來自微處理器二和微處理器一以及分析儀信息后根

據(jù)控制系統(tǒng)計算控制信號輸出至給料皮帶機、電磁閥門和補加磨礦介質(zhì)裝置、變頻器進行

控制，同時專家控制系統(tǒng)連接上位機。

[0012] 在應(yīng)用過程中，磨音檢測儀檢測鋼球與筒體、鋼球與鋼球、鋼球與物料之間，相互碰撞產(chǎn)生的機械噪音，通過屏蔽電纜傳輸至分析儀，經(jīng)分析儀后將信息傳輸至專家控制系

統(tǒng)，專家控制系統(tǒng)接受智能物料、振動監(jiān)測器、磨音檢測儀信息后根據(jù)控制系統(tǒng)計算控制信

號輸出至給料皮帶機、電磁閥門和補加磨礦介質(zhì)裝置、變頻器進行控制，同時專家控制系統(tǒng)

連接上位機。磨礦過程中若智能物料損壞，則添加相應(yīng)數(shù)目智能物料。

[0013] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：[0014] 上述方案中，可實現(xiàn)磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測，實現(xiàn)磨礦機的自動優(yōu)化控制，減少了人工判斷經(jīng)驗不足、磨礦效果波動性大的問題；智能物料內(nèi)設(shè)有加速度感應(yīng)器和微

處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)其運動狀態(tài)信息的采集和數(shù)據(jù)發(fā)射，通過專家控制系統(tǒng)和上位機分別進

行頻譜分析和受力分析，振動監(jiān)測器內(nèi)置的加速度傳感器監(jiān)測主軸的振動信號，通過連接

線輸入微處理器，微處理器對加速度信號進行頻譜分析并輸出頻譜信息，通過無線基站傳

輸至專家控制系統(tǒng)和上位機，上位機進行受力分析，輸入到專家控制系統(tǒng)，磨音檢測儀檢測

鋼球與筒體、鋼球與鋼球、鋼球與物料之間，相互碰撞產(chǎn)生的機械噪音，通過屏蔽電纜傳輸

至分析儀，經(jīng)分析儀后將信息傳輸至專家控制系統(tǒng)，專家控制系統(tǒng)接受智能物料、振動監(jiān)測

器、磨音檢測儀信息后根據(jù)控制系統(tǒng)計算控制信號輸出至給料皮帶機、電磁閥門和補加磨

礦介質(zhì)裝置、變頻器進行控制，調(diào)節(jié)磨礦機至最佳狀態(tài)。實驗結(jié)果不僅磨礦機工作中的綜合

運動狀態(tài)有進一步的認(rèn)識，且對于生產(chǎn)指導(dǎo)具有重要指導(dǎo)意義，該系統(tǒng)及方法可實現(xiàn)磨礦

機綜合運行狀態(tài)的在線檢測與自動控制，易于實現(xiàn)，準(zhǔn)確可行、實用性強，可用于磨礦機自

動控制，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

附圖說明[0015] 圖1為本發(fā)明的磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0016] 其中：1?給料皮帶機、2?水管、3?補加磨礦介質(zhì)裝置、4?磨礦介質(zhì)、5?入料口、6?磨礦機、7?礦石、8?智能物料、9?磨音檢測儀、10?屏蔽電纜、11?分析儀、12?振動監(jiān)測器、13?變

頻器、14?無線基站、15?出料口、16?專家控制系統(tǒng)、17?上位機、2/1?電磁閥門、8/1?加速度

傳感器一、8/2?連接線一、8/3?可拆分外殼、8/4?微處理器一、12/1?加速度傳感器二、12/2?

微處理器二、12/3?連接線二。

具體實施方式[0017] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細(xì)描述。

[0018] 本發(fā)明提供一種磨礦機綜合運行狀態(tài)在線檢測裝置及自動控制方法。[0019] 如圖1所示，該裝置包括給料皮帶機1、水管2、補加磨礦介質(zhì)裝置3、磨礦介質(zhì)4、入料口5、磨礦機6、智能物料8、磨音檢測裝置、振動監(jiān)測器12、變頻器13、無線基站14、出料口

15、專家控制系統(tǒng)16、上位機17和電磁閥門2/1，其中，磨音檢測裝置包括磨音檢測儀9、屏蔽

電纜10和分析儀11，振動監(jiān)測器包括加速度傳感器二12/1、連接線二12/3和微處理器二12/

2，智能物料包括可拆分外殼8/3、固定底座、加速度傳感器一8/1、微處理器一8/4和連接線

一8/2；給料皮帶機1將礦石7通過入料口5給入磨礦機6，磨礦介質(zhì)4通過補加磨礦介質(zhì)裝置3

給入磨礦機6，電磁閥門2/1控制水管2向磨礦機6中加水，智能物料8加入磨礦機6中，磨礦機

6主軸上安裝振動監(jiān)測器12，毗鄰磨礦機6空地上安裝磨音檢測儀9，磨礦機6的出料口15安

裝無線基站14和變頻器13，無線基站14和專家控制系統(tǒng)16之間進行數(shù)據(jù)傳輸，專家控制系

統(tǒng)16連接上位機17。

[0020] 其中，磨音檢測裝置通過屏蔽電纜10連接磨音檢測儀9和分析儀11，振動監(jiān)測器12內(nèi)的加速度傳感器二12/1通過連接線二12/3連接微處理器二12/2，智能物料8內(nèi)的加速度

傳感器一8/1通過連接線一8/2連接微處理器一8/4；分析儀11、微處理器二12/3、微處理器

一8/4無線連接至專家控制系統(tǒng)16，專家控制系統(tǒng)16連接上位機17。

[0021] 固定底座、加速度傳感器一8/1、微處理器一8/4和連接線一8/2封裝在可拆分外殼8/3內(nèi)，固定底座能夠加載鉛塊進行配重，使智能物料8密度和磨礦介質(zhì)或礦石相同。

[0022] 應(yīng)用該在線檢測裝置進行自動控制的方法，具體為：磨礦機6磨礦過程中，智能物料8隨磨礦介質(zhì)4和礦石7一起運動，加速度傳感器一8/1檢測智能物料8加速度信號，通過連

接線一8/2輸入微處理器一8/4，微處理器一8/4對加速度信號進行頻譜分析并輸出頻譜信

息，通過無線基站14傳輸至專家控制系統(tǒng)16和上位機17，上位機17進行受力分析，輸入到專

家控制系統(tǒng)16，振動監(jiān)測器12內(nèi)置的加速度傳感器二12/1監(jiān)測主軸的振動信號，通過連接

線二12/3輸入微處理器二12/2，微處理器二12/2對加速度信號進行頻譜分析并輸出頻譜信

息，通過無線基站14傳輸至專家控制系統(tǒng)16和上位機17，上位機17進行受力分析，輸入到專

家控制系統(tǒng)16，磨音檢測儀9檢測鋼球與筒體、鋼球與鋼球、鋼球與物料之間，相互碰撞產(chǎn)生

的機械噪音，通過屏蔽電纜10傳輸至分析儀11，經(jīng)分析儀11后將信息傳輸至專家控制系統(tǒng)

16，專家控制系統(tǒng)16接收來自微處理器二12/2和微處理器一8/4以及分析儀11信息后根據(jù)

控制系統(tǒng)計算控制信號輸出至給料皮帶機1、電磁閥門2/1和補加磨礦介質(zhì)裝置3、變頻器13

進行控制，同時專家控制系統(tǒng)16連接上位機17。

[0023] 下面結(jié)合具體實施例予以說明。[0024] 以單臺磨礦機的磨礦工藝流程為例，選用溢流型磨礦機，將給料皮帶機、水管、補加磨礦介質(zhì)裝置、連接溢流型磨礦機給料口，溢流型磨礦機的出料口接分級機，智能物料的

加速度傳感器采用二軸加速度傳感器，微處理器采用智能芯片，智能物料外殼材料采用高

強度鍛造鋼，內(nèi)部其余固定座加載鉛塊配重，磨音檢測儀采用FR?DL?O1型號測量儀，變頻器

采用雷諾爾RNH變頻器，磨礦機磨礦過程中，智能物料隨磨礦介質(zhì)和礦石一起運動，加速度

傳感器檢測智能物料加速度信號，通過連接線輸入微處理器，微處理器對加速度信號進行

頻譜分析并輸出頻譜信息，通過無線基站傳輸至專家控制系統(tǒng)和上位機，上位機進行受力

分析，輸入到專家控制系統(tǒng)，振動監(jiān)測器內(nèi)置的加速度傳感器監(jiān)測主軸的振動信號，通過連

接線輸入微處理器，微處理器對加速度信號進行頻譜分析并輸出頻譜信息，通過無線基站

傳輸至專家控制系統(tǒng)和上位機，上位機進行受力分析，輸入到專家控制系統(tǒng)，磨音檢測儀檢

測鋼球與筒體、鋼球與鋼球、鋼球與物料之間，相互碰撞產(chǎn)生的機械噪音，通過屏蔽電纜傳

輸至分析儀，經(jīng)分析儀后將信息傳輸至專家控制系統(tǒng)，專家控制系統(tǒng)接受智能物料、振動監(jiān)

測器、磨音檢測儀信息后根據(jù)控制系統(tǒng)計算控制信號輸出至給料皮帶機、電磁閥門和補加

磨礦介質(zhì)裝置、變頻器進行控制，同時專家控制系統(tǒng)連接上位機。

[0025] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也

應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。