一种强力混合机控制方法、装置及系统与流程

本发明涉及强力混合机技术领域，特别涉及一种强力混合机控制方法、装置及系统。

背景技术：

强力混合机是钢铁企业球团工序生产中的重要设备，其作用是将作为膨润土的粘结剂和铁精矿混合均匀，为进入下一个流程做准备。在球团生产工艺中，混匀效果对球团质量和成本影响很大，采用先进的混匀设备，混匀效果好的球团厂，膨润土添加0.5％左右；混匀效果不好的球团厂，膨润土添加2％左右。以年产120万吨的球团厂为例，如果采用先进的混匀设备，混匀效果良好，一年要少用120*(2％-0.5％)＝1.8万吨。

球团用强力混合机目前最先进的混匀设备是立式强力混合机，典型的立式强力混合机由搅拌桨、混合筒、框架、排料设备等组成，立式强力混合机结构简图如图1所示。具体结构如下：

1-搅拌桨驱动电机；2-搅拌桨传动系统；

3-搅拌桨轴承；4-混合机进料口；

5-搅拌桨轴；6-搅拌桨桨叶；

7-混合筒；8-混合筒驱动电机及其传动；

9-排料口；10-混合机框架。

强力混合机在生产中，未混合物料从进料口进入强力混合机，混合后的物料从排料口排出强力混合机。搅拌桨悬置于混合筒上方，搅拌桨驱动电机1固定在强力混合机的框架上，通过皮带传动。在混合过程中，混合筒处于旋转状态，悬置在混合筒上的多个搅拌桨处于高速旋转状态。物料在搅拌桨、混合筒和重力的共同作用下完成物料的混匀。

强力混合机的振动基本分为以下三种情况：

1)共振。

由强力混合机的固有频率决定，当搅拌桨在特定转速(共振转速)运行时，将会产生共振，共振的特点是只要搅拌桨避开共振转速，振动强度会迅速减少。强力混合机工作时需要避开共振转速。

2)搅拌桨正常磨损造成的不平衡振动。

3)强力混合机异常事件引起的振动。

例如，大块异物进入强力混合机，产生很大外力作用于桨轴，导致桨轴偏心，产生振动。桨轴偏心后，如果不及时处理，搅拌桨桨叶轴承将会因为强烈的振动而断裂。

因此，本领域技术人员需要提供一种强力混合机控制方法及系统，能够准确检测强力混合机的振幅是否正常。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种强力混合机控制方法及系统，能够准确检测强力混合机的振幅是否正常。

本发明提供一种强力混合机控制方法，应用于强力混合机，所述强力混合机包括：搅拌桨电机和搅拌桨变频器；所述搅拌桨电机在所述搅拌桨变频器的控制下驱动搅拌桨旋转；包括以下步骤：

搅拌桨运行时，实时检测强力混合机的振幅；

获得每个检测周期的平均振幅，所述检测周期为第一设定时间段；

判断当前检测周期的平均振幅与上一检测周期的平均振幅的比值超过预定范围时，则确定所述搅拌桨处于失衡状态，进行失衡预警。

优选地，确定所述搅拌桨处于失衡状态后，还包括：

获得第二设定时间段内强力混合机的平均振幅；

判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值大于第一预设值，则确定所述搅拌桨处于第一级别失衡状态，进行重损害预警；

判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值小于所述第一预设值，则确定所述搅拌桨处于第二级别失衡状态，进行轻损害预警；

所述第二设定时间段小于所述第一设定时间段的百分之一，且所述第二设定时间段位于所述当前检测周期的末尾。

优选地，所述第一设定时间段的长度大于二小时；

所述第二设定时间段的范围为两秒至五秒。

本发明还提供一种强力混合机控制装置，应用于强力混合机，所述强力混合机包括：搅拌桨电机和搅拌桨变频器；所述搅拌桨电机在所述搅拌桨变频器的控制下驱动搅拌桨旋转；包括：

检测单元，用于搅拌桨运行时，实时检测强力混合机的振幅；

第一计算单元，用于获得每个检测周期的平均振幅，所述检测周期为第一设定时间段；

第一判断单元，用于判断当前检测周期的平均振幅与上一检测周期的平均振幅的比值是否超过预定范围；

第一确定单元，用于当当前检测周期的平均振幅与上一检测周期的平均振幅的比值超过预定范围时，确定所述搅拌桨处于失衡状态，进行失衡预警。

优选地，还包括：第二平均振幅获得单元、第二判断单元、第二确定单元和第三确定单元；

所述第二平均振幅获得单元，用于获得第二设定时间段内强力混合机的平均振幅；

所述第二判断单元，用于判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值是否大于第一预设值；

所述第二确定单元，用于当所述第二判断单元判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值大于第一预设值时，确定所述搅拌桨处于第一级别失衡状态，进行重损害预警；

所述第三确定单元，用于当所述第二判断单元判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值小于第一预设值时，确定所述搅拌桨处于第二级别失衡状态，进行轻损害预警；

所述第二设定时间段小于所述第一设定时间段的百分之一，且所述第二设定时间段位于所述当前检测周期的末尾。

优选地，所述第一设定时间段的长度大于二小时；

所述第二设定时间段的范围为两秒至五秒。

本发明还提供一种强力混合机控制系统，应用于强力混合机，所述强力混合机包括：搅拌桨电机和搅拌桨变频器；所述搅拌桨电机在所述搅拌桨变频 器的控制下驱动搅拌桨旋转；还包括：振动传感器和控制器；

所述振动传感器，用于搅拌桨运行时，实时检测强力混合机的振幅，并将检测振幅发送给所述控制器；

所述控制器，用于获得每个检测周期的平均振幅，所述检测周期为第一设定时间段；判断当前检测周期的平均振幅与上一检测周期的平均振幅的比值超过预定范围时，则确定所述搅拌桨处于失衡状态，进行失衡预警。

优选地，所述控制器，确定所述搅拌桨处于失衡状态后，还用于，获得第二设定时间段内强力混合机的平均振幅；判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值大于第一预设值，则确定所述搅拌桨处于第一级别失衡状态，进行重损害预警；判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值小于所述第一预设值，则确定所述搅拌桨处于第二级别失衡状态，进行轻损害预警；

所述第二设定时间段小于所述第一设定时间段的百分之一，且所述第二设定时间段位于所述当前检测周期的末尾。

优选地，所述第一设定时间段的长度大于二小时；

所述第二设定时间段的范围为两秒至五秒。

优选地，当所述强力混合机包括多个搅拌桨时，每个所述搅拌桨对应设置一个搅拌桨电机，每个所述搅拌桨电机对应一个搅拌桨变频器，每个所述搅拌桨对应设置一个所述振动传感器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

实时检测强力混合机的振幅，当强力混合机当前检测周期的平均振幅与上一检测周期的平均振幅的比值超过预定范围时，则确定强力混合机的搅拌桨处于失衡状态，需要进行失衡预警。这样可以发现强力混合机的搅拌桨因为异常事件导致的动平衡失衡，进而可以及时避免动平衡进一步恶化，造成强力混合机损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技 术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是现有技术中的立式强力混合机示意图；

图2是本发明提供的强力混合机混匀效果与搅拌桨转速关系图；

图3为本发明提供的强力混合机控制方法实施例一流程图；

图4为本发明提供的强力混合机控制方法实施例二流程图；

图5为本发明提供的强力混合机控制装置实施例一示意图；

图6为本发明提供的强力混合机控制装置实施例二示意图；

图7为本发明提供的强力混合机控制系统实施例一示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

方法实施例一：

首先介绍本发明基于的工作原理，参见图2，该图为本发明提供的强力混合机混匀效果与搅拌桨转速关系图。

其中，横坐标r为搅拌桨转速，纵坐标g为混匀效果。

可以理解的是，搅拌桨由搅拌桨电机驱动其旋转。而搅拌桨电机的转速由搅拌桨变频器进行控制，搅拌桨变频器输出的频率不同时，对应的搅拌桨电机的转速不同。当搅拌桨变频器输出的频率越高时，对应的搅拌桨电机的转速越高，即搅拌桨转速也越高。

从图2可以看出，强力混合机的混匀效果随着搅拌桨转速r的上升，混匀效果g迅速提高。当搅拌桨转速上升到转速r0，混匀效果达到工艺要求混匀效果g0。

搅拌桨转速继续提高，当搅拌桨转速大于r0后，混匀效果g已经不再随r 的增大而迅速增大。满足球团混匀要求，强力混合机的搅拌桨的工作转速即在大于r0的一个区间内(r0＜rg0＜rmax)。

参见图3，该图为本发明提供的强力混合机控制方法实施例一流程图。

本实施例提供的强力混合机控制方法，应用于强力混合机，所述强力混合机包括：搅拌桨电机和搅拌桨变频器；所述搅拌桨电机在所述搅拌桨变频器的控制下驱动搅拌桨旋转；包括以下步骤：

s301：搅拌桨运行时，实时检测强力混合机的振幅；

可以理解的是，当强力混合机启动后，进入稳定运行后，利用振动传感器检测强力混合机的振幅。

s302：获得每个检测周期的平均振幅，所述检测周期为第一设定时间段；

需要说明的是，第一设定时间可以根据需要来设置，例如可以设置为几个小时。如果8小时一个工作周期，可以设置为8小时。

可以理解的是，一般设置所述第一设定时间段的长度大于二小时；

s303：判断当前检测周期的平均振幅与上一检测周期的平均振幅的比值是否超过预定范围；如果是，则执行s304；如果否，则执行s305。

可以理解的是，将每个检测周期检测的振幅进行平均值计算，获得平均振幅，利用vn表示当前检测周期的平均振幅，vn-1表示上一检测周期的平均振幅。预定范围是[a,b]，则当vn/vn-1∈[a,b]时，确定搅拌桨处于平衡状态。反之确定搅拌桨处于失衡状态。

需要说明的是，a和b的具体数据可以根据强力混合机的具体型号来设置，例如可以设置为a＝1.02，b＝1.05。

s304：确定所述搅拌桨处于失衡状态，进行失衡预警。

s305：确定所述搅拌桨处于平衡状态。

本发明实施例提供的方法，实时检测强力混合机的振幅，当强力混合机当前检测周期的平均振幅与上一检测周期的平均振幅的比值超过预定范围时，则确定强力混合机的搅拌桨处于失衡状态，需要进行失衡预警。这样可以发现强力混合机的搅拌桨因为异常事件导致的动平衡失衡，进而可以及时避免动平衡进一步恶化，造成强力混合机损坏。

方法实施例二：

参见图4，该图为本发明提供的强力混合机控制方法实施例二流程图。

本实施例提供的控制方法，其中，s401-s403分别与方法实施例一中的s301-s303相同，s405与方法实施例一中的s305相同，在此不再赘述。

本实施例中，在确定所述搅拌桨处于失衡状态后，还包括以下步骤：

s405：获得第二设定时间段内强力混合机的平均振幅；所述第二设定时间段小于所述第一设定时间段的百分之一，且所述第二设定时间段位于所述当前检测周期的末尾。

例如，第一设定时间段为8小时，第二设定时间段为5秒，计算过去距离当前时刻5s内的平均振幅。

s406：判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值是否大于第一预设值，如果是，则执行s407，反之执行s408；

利用v2表示第二设定时间段内强力混合机的平均振幅，如果v2/vn>vref，其中vref是第一预设值，则说明发生了重度失衡，此时需要进行重损害预警，并且需要控制强力混合机停机。如果强力混合机继续运行，则可能损坏强力混合机的重要部件。

需要说明的是，vref的取值范围为大于等于1.2。即过去5s内的平均振幅是过去8小时的平均振幅的120％，即增加了20％。

s407：则确定所述搅拌桨处于第一级别失衡状态，进行重损害预警；

s408：则确定所述搅拌桨处于第二级别失衡状态，进行轻损害预警。

本实施例提供的控制方法，可以根据当前检测周期的平均振幅和上一个检测周期的平均振幅判断是否出现了失衡，如果出现了失衡，可以继续利用过去第二设定时间段内的平均振幅与当前检测周期的平均振幅的比值判断出现失衡的程度，即利用短时间段内的平均振幅与长时间段内的平均振幅的比值进行判断失衡的程度，如果短时间段内的平均振幅比长时间段内的平均振幅大很多，则说明正在发生严重的失衡，此时需要强力混合机立马停机，以保护强力混合机不受损坏。

需要说明的是，轻损害预警时不停机，重损害预警时立马停机。对多搅拌桨系统，任何一个搅拌桨桨处于第一级别失衡状态，则进行重损害预警， 立即停机，同时报出重损害预警桨信息。

基于以上实施例提供的一种强力混合机控制方法，本发明实施例还提供一种强力混合机控制装置，下面结合附图对其工作原理进行详细的介绍。

装置实施例一：

参见图5，该图为本发明提供的强力混合机控制装置实施例一示意图。

本实施例提供的强力混合机控制装置，应用于强力混合机，所述强力混合机包括：搅拌桨电机和搅拌桨变频器；所述搅拌桨电机在所述搅拌桨变频器的控制下驱动搅拌桨旋转；包括：检测单元501、第一计算单元502、第一判断单元503和第一确定单元504。

检测单元501，用于搅拌桨运行时，实时检测强力混合机的振幅；

可以理解的是，当强力混合机启动后，进入稳定运行后，利用振动传感器检测强力混合机的振幅。

第一计算单元502，用于获得每个检测周期的平均振幅，所述检测周期为第一设定时间段；

需要说明的是，第一设定时间可以根据需要来设置，例如可以设置为几个小时。如果8小时一个工作周期，可以设置为8小时。

第一判断单元503，用于判断当前检测周期的平均振幅与上一检测周期的平均振幅的比值是否超过预定范围；

第一确定单元504，用于当当前检测周期的平均振幅与上一检测周期的平均振幅的比值超过预定范围时，确定所述搅拌桨处于失衡状态，进行失衡预警。

可以理解的是，将每个检测周期检测的振幅进行平均值计算，获得平均振幅，利用vn表示当前检测周期的平均振幅，vn-1表示上一检测周期的平均振幅。预定范围是[a,b]，则当vn/vn-1∈[a,b]时，确定搅拌桨处于平衡状态。反之确定搅拌桨处于失衡状态。

需要说明的是，a和b的具体数据可以根据强力混合机的具体型号来设置，例如可以设置为a＝1.02，b＝1.05。

本发明实施例提供的装置，实时检测强力混合机的振幅，当强力混合机当前检测周期的平均振幅与上一检测周期的平均振幅的比值超过预定范 围时，则确定强力混合机的搅拌桨处于失衡状态，需要进行失衡预警。这样可以发现强力混合机的搅拌桨因为异常事件导致的动平衡失衡，进而可以及时避免动平衡进一步恶化，造成强力混合机损坏。

装置实施例二：

参见图6，该图为本发明提供的强力混合机控制装置实施例二示意图。

本实施例提供的强力混合机控制装置，还包括：第二平均振幅获得单元601、第二判断单元602、第二确定单元603和第三确定单元604；

所述第二平均振幅获得单元601，用于获得第二设定时间段内强力混合机的平均振幅；

例如，第一设定时间段为8小时，第二设定时间段为5秒，计算过去距离当前时刻5s内的平均振幅。

所述第二判断单元602，用于判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值是否大于第一预设值；

利用v2表示第二设定时间段内强力混合机的平均振幅，如果v2/vn>vref，其中vref是第一预设值，则说明发生了重度失衡，此时需要进行重损害预警，并且需要控制强力混合机停机。如果强力混合机继续运行，则可能损坏强力混合机的重要部件。

需要说明的是，vref的取值范围为大于等于1.2。即过去5s内的平均振幅是过去8小时的平均振幅的120％，即增加了20％。

所述第二确定单元603，用于当所述第二判断单元判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值大于第一预设值时，确定所述搅拌桨处于第一级别失衡状态，进行重损害预警；

所述第三确定单元604，用于当所述第二判断单元判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值小于第一预设值时，确定所述搅拌桨处于第二级别失衡状态，进行轻损害预警；

所述第二设定时间段小于所述第一设定时间段的百分之一，且所述第二设定时间段位于所述当前检测周期的末尾。

本实施例提供的控制装置，可以根据当前检测周期的平均振幅和上一个检测周期的平均振幅判断是否出现了失衡，如果出现了失衡，可以继续 利用过去第二设定时间段内的平均振幅与当前检测周期的平均振幅的比值判断出现失衡的程度，即利用短时间段内的平均振幅与长时间段内的平均振幅的比值进行判断失衡的程度，如果短时间段内的平均振幅比长时间段内的平均振幅大很多，则说明正在发生严重的失衡，此时需要强力混合机立马停机，以保护强力混合机不受损坏。

需要说明的是，轻损害预警时不停机，重损害预警时立马停机。对多搅拌桨系统，任何一个搅拌桨桨处于第一级别失衡状态，则进行重损害预警，立即停机，同时报出重损害预警桨信息。

基于以上实施例提供的一种强力混合机控制方法和装置，本发明实施例还提供一种强力混合机控制系统，下面结合附图对其工作原理进行详细的介绍。

系统实施例一：

参见图7，该图为本发明提供的强力混合机控制系统实施例一示意图。

本实施例提供的强力混合机控制系统，应用于强力混合机，所述强力混合机包括：搅拌桨电机701和搅拌桨变频器702；所述搅拌桨电机701在所述搅拌桨变频器702的控制下驱动搅拌桨703旋转；还包括：振动传感器704和控制器705；

所述振动传感器704，用于搅拌桨703运行时，实时检测强力混合机的振幅，并将检测振幅发送给所述控制器705；

可以理解的是，当强力混合机启动后，进入稳定运行后，利用振动传感器检测强力混合机的振幅。

所述控制器705，用于获得每个检测周期的平均振幅，所述检测周期为第一设定时间段；判断当前检测周期的平均振幅与上一检测周期的平均振幅的比值超过预定范围时，则确定所述搅拌桨处于失衡状态，进行失衡预警。

需要说明的是，第一设定时间可以根据需要来设置，例如可以设置为几个小时。如果8小时一个工作周期，可以设置为8小时。

可以理解的是，一般设置所述第一设定时间段的长度大于二小时；

可以理解的是，将每个检测周期检测的振幅进行平均值计算，获得平均振幅，利用vn表示当前检测周期的平均振幅，vn-1表示上一检测周期的平均 振幅。预定范围是[a,b]，则当vn/vn-1∈[a,b]时，确定搅拌桨处于平衡状态。反之确定搅拌桨处于失衡状态。

需要说明的是，a和b的具体数据可以根据强力混合机的具体型号来设置，例如可以设置为a＝1.02，b＝1.05。

本发明实施例提供的系统，实时检测强力混合机的振幅，当强力混合机当前检测周期的平均振幅与上一检测周期的平均振幅的比值超过预定范围时，则确定强力混合机的搅拌桨处于失衡状态，需要进行失衡预警。这样可以发现强力混合机的搅拌桨因为异常事件导致的动平衡失衡，进而可以及时避免动平衡进一步恶化，造成强力混合机损坏。

另外，所述控制器705，确定所述搅拌桨处于失衡状态后，还用于，获得第二设定时间段内强力混合机的平均振幅；判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值大于第一预设值，则确定所述搅拌桨处于第一级别失衡状态，进行重损害预警；判断第二设定时间段内强力混合机的平均振幅与所述当前检测周期的平均振幅的比值小于所述第一预设值，则确定所述搅拌桨处于第二级别失衡状态，进行轻损害预警；

所述第二设定时间段小于所述第一设定时间段的百分之一，且所述第二设定时间段位于所述当前检测周期的末尾。

所述第一设定时间段的长度大于二小时；

所述第二设定时间段的范围为两秒至五秒。

由于搅拌桨的转速比较快，一秒就可以转几圈，因此，当搅拌桨失衡时，两秒内就可以通过振幅检测搅拌桨是否失衡。

当所述强力混合机包括多个搅拌桨时，每个所述搅拌桨对应设置一个搅拌桨电机，每个所述搅拌桨电机对应一个搅拌桨变频器，每个所述搅拌桨对应设置一个所述振动传感器。

本实施例提供的控制系统，可以根据当前检测周期的平均振幅和上一个检测周期的平均振幅判断是否出现了失衡，如果出现了失衡，可以继续利用过去第二设定时间段内的平均振幅与当前检测周期的平均振幅的比值判断出现失衡的程度，即利用短时间段内的平均振幅与长时间段内的平均振幅的比值进行判断失衡的程度，如果短时间段内的平均振幅比长时间段 内的平均振幅大很多，则说明正在发生严重的失衡，此时需要强力混合机立马停机，以保护强力混合机不受损坏。

需要说明的是，轻损害预警时不停机，重损害预警时立马停机。对多搅拌桨系统，任何一个搅拌桨桨处于第一级别失衡状态，则进行重损害预警，立即停机，同时报出重损害预警桨信息。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。