面向磨機(jī)負(fù)荷識別的新型磨音檢測裝置研究.pdf

1、在工業(yè)粉磨系統(tǒng)中，磨機(jī)是最重要，也是最耗能的組成部分，目前我國大部分的水泥廠中，磨機(jī)的負(fù)荷一般是根據(jù)操作人員經(jīng)驗手動控制的，因而磨機(jī)負(fù)荷一直處于波動大、高功耗的狀態(tài)之下。這種現(xiàn)狀產(chǎn)生的原因主要是磨機(jī)負(fù)荷檢測沒有得到很有效地解決。
　　 本文概述了水泥磨機(jī)負(fù)荷檢測方法的發(fā)展現(xiàn)狀，并對噪聲檢測、磨機(jī)電流檢測、進(jìn)出口壓差檢測、軸振頻譜等磨機(jī)負(fù)荷檢測方法進(jìn)行了分析和總結(jié)。針對水泥磨機(jī)的具體工藝特點，本文采用噪音法，并將其與目前流行的嵌入

2、式數(shù)字信號處理芯片(DSP)相結(jié)合，設(shè)計具有實用價值的面向磨機(jī)負(fù)荷識別的新型磨音檢測裝置，為磨機(jī)優(yōu)化控制提供可靠的數(shù)據(jù)信息。
　　 磨音信號的頻譜能夠正確地反映磨機(jī)工況，通過對現(xiàn)場調(diào)研可知，磨機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造和所處的環(huán)境影響，決定了現(xiàn)場采集的磨音信號不可能是純凈的，其中包含了大量的干擾信號，如果直接利用現(xiàn)場磨音信號直接進(jìn)行磨機(jī)負(fù)荷檢測，則會導(dǎo)致檢測結(jié)果的不準(zhǔn)確。本文通過相關(guān)文獻(xiàn)查閱和利用傅里葉變換對磨音信號進(jìn)行頻譜分析，得出磨音的有

3、效信號頻譜主要分布在500～2500Hz頻段內(nèi)，其他的頻段為干擾噪聲。
　　 針對磨音及其干擾信號的頻譜特點，本文采用頻率遮掩(FRM)法設(shè)計的FIR數(shù)字濾波器對磨音信號進(jìn)行濾波處理；針對磨機(jī)負(fù)荷檢測，本文采用頻譜之間計算相似度的方法，并經(jīng)過仿真對比，分析了濾波器特性對磨機(jī)負(fù)荷檢測的影響。數(shù)字信號處理的計算量很大，如果把濾波和負(fù)荷檢測過程放在上位機(jī)中處理，則勢必會增加上位機(jī)的負(fù)擔(dān)，且現(xiàn)場所使用的DCS控制系統(tǒng)的信號采集和計算能力

4、不強，達(dá)不到磨音檢測的最低要求。所以為了對數(shù)字信號進(jìn)行快速地、有效地采樣和濾波處理，本文采用DSP芯片作為磨音信號檢測的專用芯片。DSP芯片是一種專門用于數(shù)字信號處理的微處理器，具有運算速度快、高速的I/O接口和專用乘法器硬件等特點。
　　 本文以TI公司的TMS320VC5502 DSP芯片為核心，設(shè)計了面向磨機(jī)負(fù)荷識別的磨音檢測裝置硬件系統(tǒng)，其中包括：利用專門針對語音信號檢測的TLV320AIC23B芯片，設(shè)計了裝置的音頻接

5、口電路；利用電源調(diào)節(jié)器TPS73HD301芯片，設(shè)計了裝置的電源電路；利用電路監(jiān)控器MAX706R芯片，設(shè)計了具有三種復(fù)位（即上電復(fù)位、手動復(fù)位和自動復(fù)位）功能的復(fù)位電路；利用了無緣晶體法，設(shè)計了裝置的時鐘電路；為了實現(xiàn)磨音檢測裝置程序的在線調(diào)試功能，設(shè)計了裝置的仿真接口電路。
　　 在完成裝置的硬件設(shè)計基礎(chǔ)上，利用CCS v3.1系統(tǒng)軟件，對裝置的軟件進(jìn)行了設(shè)計，其中包括：裝置相關(guān)寄存器的程序(DMA、McBSP、I2C)設(shè)計