基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法及相关设备

技术领域

本发明属于磨煤机监测领域，具体涉及一种基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法及相关设备。

背景技术

磨煤机是火电厂运行设备的重要组成部分，用于将破碎煤块磨成煤粉。保持磨煤机的平稳运行，是保证机组长周期安全稳定运行的关键。发电厂中，钢球磨煤机对煤种的适应范围广并且运行可靠，占各类磨煤机总量的60％以上。在钢球磨煤机运行过程中，钢球和煤块被具有一定形状的筒内衬板带动而转动，并随着筒在合适转速下转动，筒内钢球和煤块，因为惯性被带动到一定高度后，做抛物运动。碾压，撞击，挤压的作用将原煤磨成合格的煤粉。

磨煤机筒体内侧装配有用以防止钢球和煤将磨煤机磨损的衬板。衬板具有多种类型，例如：矩形、波浪形等。利用这种不规则形状，赋予钢球一定的位能和抛落动能，实现钢球冲击和研磨煤粉的功能。当衬板磨损达到一定程度后，衬板表面会变平滑，磨煤效率降低，衬板本身也会由于厚度变薄而容易碎裂。如果衬板失效，筒体将直接受到钢球和物料的冲击而损坏，因此衬板的磨损量需要重点监控，并做到定期更换。目前，只能在大修拆机时，通过人工测量和超声波测量对衬板磨损程度进行测量，测量方式受时间、空间的限制极大，不能及时检测到衬板状态，无法确定更换衬板的频率。

发明内容

为克服上述技术的缺点，本发明提供一种基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法及相关设备，能够解决现有监测措施无法针对衬板磨损程度进行实时且精准的监测的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用技术方案如下：

一种基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法，包括：

根据磨煤机轴承座的试验振动频率数据，得到试验轴承座振动频谱图；

根据试验轴承座振动频谱图，获取磨煤机衬板不同磨损程度对应的钢球滑落特征频率；

对现场磨煤机轴承座进行振动监测，得到现场轴承座振动频谱图；

根据现场轴承座振动频谱图，获取现场磨煤机衬板对应的钢球滑落频率；

将钢球滑落频率与钢球滑落特征频率进行比对，根据比对结果判断现场磨煤机衬板的磨损程度。

进一步地，根据磨煤机衬板不同的监测状态，获取磨煤机衬板不同磨损程度对应的多个钢球滑落特征频率。

进一步地，根据磨煤机衬板不同的监测状态，获取3个钢球滑落特征频率，包括磨煤机衬板磨损比例为25％对应的钢球滑落特征频率f

进一步地，其中，现场磨煤机衬板对应的钢球滑落频率为f；

当f＜f

当f

进一步地，当f

进一步地，f＞f

进一步地，还包括：在现场磨煤机衬板的磨损程度判断前，根据台账信息，将磨煤机的状态信息与现场磨煤机的状态信息进行比对。

一种基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测系统，用于实现上述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法的步骤，其特征在于，包括：

振动频谱获取模块，用于根据磨煤机轴承座的试验振动频率数据，得到试验轴承座振动频谱图；

特征频率获取模块，用于根据试验轴承座振动频谱图，获取磨煤机衬板不同磨损程度对应的钢球滑落特征频率；

监测模块，用于对现场磨煤机轴承座进行振动监测，得到现场轴承座振动频谱图；

滑落频率获取模块，用于根据现场轴承座振动频谱图，获取现场磨煤机衬板对应的钢球滑落频率；

比对判断模块，用于将钢球滑落频率与钢球滑落特征频率进行比对，根据比对结果判断现场磨煤机衬板的磨损程度。

一种设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法的步骤。

相比于现有技术，本发明具有有益效果如下：

本发明还提供一种基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法，本方法基于振动频谱，选取振动频谱与磨煤机衬板状态相关的特征频谱，即钢球滑落特征频率，通过现场监测得到的钢球滑落频率与钢球滑落特征频率的比较，从而有效地测定筒内磨煤机衬板的磨损情况；采用本方法无需对磨煤机进行拆机，也不受到时间与空间的限制，即可对筒内磨煤机衬板的磨损程度进行及时且精准的监测，同时，根据衬板磨损情况，能够实现对衬板磨损情况和更换情况进行评估，有效保证衬板的正常高效工作，减低磨煤机运行成本，提高火电厂安全生产运行水平。

优选地，本方法根据磨煤机衬板不同的监测状态，比如注意监测状态，密切监测状态和衬板更换状态，根据典型的监测状态选取煤机衬板不同磨损程度对应的多个钢球滑落特征频率。

进一步优选地，本方法选取3个钢球滑落特征频率，分别为磨煤机衬板磨损比例为25％对应的钢球滑落特征频率f

优选地，本方法中，还增加了一步比对环节，即在现场磨煤机衬板的磨损程度判断前，根据台账信息，将磨煤机的状态信息与现场磨煤机的状态信息进行比对，这样，使得处于相同的台账状态下的磨煤机衬板，采用本方法的监测精准度更高。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法的流程图；

图2为本发明提供的一种基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1：根据磨煤机轴承座的试验振动频率数据，得到试验轴承座振动频谱图。

S2：根据试验轴承座振动频谱图，获取磨煤机衬板不同磨损程度对应的钢球滑落特征频率。其中，可根据磨煤机衬板不同的监测状态，获取3个钢球滑落特征频率，包括磨煤机衬板磨损比例为25％对应的钢球滑落特征频率f

S3：对现场磨煤机轴承座进行振动监测，得到现场轴承座振动频谱图；

S4：根据现场轴承座振动频谱图，获取现场磨煤机衬板对应的钢球滑落频率；

S5：将钢球滑落频率与钢球滑落特征频率进行比对，根据比对结果判断现场磨煤机衬板的磨损程度。

其中，现场磨煤机衬板对应的钢球滑落频率为f；将钢球滑落频率f与S2中的钢球滑落特征频率f

当f＜f

当f

当f

f＞f

此外，在现场磨煤机衬板的磨损程度判断前，根据台账信息，将磨煤机的状态信息与现场磨煤机的状态信息进行比对，这样，可以使得处于相同的台账状态下的磨煤机衬板，采用本方法的监测精准度更高。

如图2所示，本发明还提供了一种基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测系统，包括：振动频谱获取模块，用于根据磨煤机轴承座的试验振动频率数据，得到试验轴承座振动频谱图；特征频率获取模块，用于根据试验轴承座振动频谱图，获取磨煤机衬板不同磨损程度对应的钢球滑落特征频率；监测模块，用于对现场磨煤机轴承座进行振动监测，得到现场轴承座振动频谱图；滑落频率获取模块，用于根据现场轴承座振动频谱图，获取现场磨煤机衬板对应的钢球滑落频率；比对判断模块，用于将钢球滑落频率与钢球滑落特征频率进行比对，根据比对结果判断现场磨煤机衬板的磨损程度。

本发明还提供了一种设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述的基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法的步骤。

所述处理器执行所述计算机程序时实现上述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测的步骤，例如：根据磨煤机轴承座的试验振动频率数据，得到试验轴承座振动频谱图；根据试验轴承座振动频谱图，获取磨煤机衬板不同磨损程度对应的钢球滑落特征频率；对现场磨煤机轴承座进行振动监测，得到现场轴承座振动频谱图；根据现场轴承座振动频谱图，获取现场磨煤机衬板对应的钢球滑落频率；将钢球滑落频率与钢球滑落特征频率进行比对，根据比对结果判断现场磨煤机衬板的磨损程度。

或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述系统中各模块的功能，例如：振动频谱获取模块，用于根据磨煤机轴承座的试验振动频率数据，得到试验轴承座振动频谱图；特征频率获取模块，用于根据试验轴承座振动频谱图，获取磨煤机衬板不同磨损程度对应的钢球滑落特征频率；监测模块，用于对现场磨煤机轴承座进行振动监测，得到现场轴承座振动频谱图；滑落频率获取模块，用于根据现场轴承座振动频谱图，获取现场磨煤机衬板对应的钢球滑落频率；比对判断模块，用于将钢球滑落频率与钢球滑落特征频率进行比对，根据比对结果判断现场磨煤机衬板的磨损程度。

示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成预设功能的一系列计算机程序指令段，所述指令段用于描述所述计算机程序在所述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测设备中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成采集振动频谱获取模块、特征频率获取模块、监测模块、滑落频率获取模块和比对判断模块；各模块具体功能如下：振动频谱获取模块，用于根据磨煤机轴承座的试验振动频率数据，得到试验轴承座振动频谱图；特征频率获取模块，用于根据试验轴承座振动频谱图，获取磨煤机衬板不同磨损程度对应的钢球滑落特征频率；监测模块，用于对现场磨煤机轴承座进行振动监测，得到现场轴承座振动频谱图；滑落频率获取模块，用于根据现场轴承座振动频谱图，获取现场磨煤机衬板对应的钢球滑落频率；比对判断模块，用于将钢球滑落频率与钢球滑落特征频率进行比对，根据比对结果判断现场磨煤机衬板的磨损程度。

所述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测设备可包括，但不仅限于处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述是基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测设备的示例，并不构成对基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测设备的限定，可以包括比上述更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者所述处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测的控制中心，利用各种接口和线路连接整个基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测设备的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测设备的各种功能。

所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(SmartMediaCard,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法的步骤。

所述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测系统集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

基于这样的理解，本发明实现上述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在被处理器执行时，可实现上述基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或预设中间形式等。

所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

需要说明的是，所述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。

下面结合实施例与附图对本发明作进一步说明：

实施例

为了解决背景技术中提及的：当前，只能在大修拆机时，通过人工测量和超声波测量对衬板磨损程度进行测量，测量方式受时间、空间的限制极大，不能及时检测到衬板状态，无法确定更换衬板的频率。为了解决上述技术问题，本实施例提供了一种基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法，本方法的构思源于：

落下的钢球会与筒内的煤、其他钢球以及筒壁发生碰撞。钢球的一部分动能被煤粉吸收，实现煤粉的碾磨过程；其他动能通过滚筒传递给轴承，引起轴承振动。引起轴振的原因很复杂，除去钢球的冲击外，还有传动系统的振动、转子不平衡造成的振动、安装误差造成的振动等多种因素。但这些因素引起的振动都有其特定的特征频率，其特征频率不会随筒内衬板情况的变化而改变，但其造成的振动幅度和裂度会受筒内衬板变化的影响。由于衬板的状态会影响落下钢球运动情况，进而影响钢球滑落频率，所以磨煤机钢球滑落频率与衬板的磨损状态存在相关性。通过在振动频谱中识别出与衬板磨损有关的特征频率，即钢球滑落特征频率，就能有效地测定筒内衬板的磨损情况。

也就是说，与轴承座振动相关的因素包括传动系统带来的振动、转子不平衡造成的振动、安装误差造成的振动以及钢球滑落造成的振动，而传动系统带来的振动、转子不平衡造成的振动、安装误差造成的振动等因素具有特定的特征频率，与衬板的变化情况无关，也就无法反映衬板的磨损程度；但唯独钢球滑落频率的变化与筒内衬板情况的变化相关联，因此，通过监测钢球滑落频率以判断衬板的磨损程度。

本实施例提供了一种基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法，具体为：

步骤1：收集钢球磨煤机的台账信息：得到在转速持续为n，筒直径为D，钢球直径为D

步骤2：在磨煤机衬板随着时间逐渐被磨损过程中，通过试验持续监测轴承座的振动频率变化，得到试验轴承座振动频谱图，进而得到多组在本工况下磨煤机衬板在不同磨损程度的振动频谱的钢球滑落特征频率f

其中，随着衬板使用时间磨损加剧，振动频谱中钢球滑落特征频率f

例如：

当衬板磨损为25％时，振动频谱中出现频率f

当衬板磨损为50％时，振动频谱中出现频率f

当衬板磨损为70％时，振动频谱中出现频率f

当衬板随着使用时间而磨损加剧，振动频谱中会出现中低频振动(f

步骤3：根据磨煤机状态信息，通过对现场同台账的磨煤机状态的磨煤机轴承座进行振动检测，获得轴承座振动频谱图。

选取与衬板磨损相关的特征频率(钢球滑落频率)f’

例如：

当衬板磨损为25％时，振动频谱中出现频率f

当衬板磨损为50％时，振动频谱中出现频率f

当衬板磨损为70％时，振动频谱中出现频率f

f’

若振动频谱中几乎无因衬板磨损导致的特征频率，则衬板几乎无磨损；

若振动频谱中出现频率f’

若振动频谱中出现频率f’

若振动频谱中出现频率f’

若振动频谱中出现频率f’

综上所述，本实施例提供的基于振动频谱的磨煤机衬板磨损程度监测方法，通过振动频谱中识别出与衬板磨损有关的特征频率，即钢球滑落特征频率，就能有效地测定筒内衬板的磨损情况，解决了现有监测措施无法针对衬板磨损程度进行实时且精准的监测的问题；相比现有的监测措施，具有如下优势：

本方法基于振动频谱，选取振动频谱与磨煤机衬板状态相关的特征频谱，即钢球滑落特征频率，通过现场监测得到的钢球滑落频率与钢球滑落特征频率的比较，从而有效地测定筒内磨煤机衬板的磨损情况；采用本方法无需对磨煤机进行拆机，也不受到时间与空间的限制，即可对筒内磨煤机衬板的磨损程度进行及时且精准的监测，同时，根据衬板磨损情况，能够实现对衬板磨损情况和更换情况进行评估，有效保证衬板的正常高效工作，减低磨煤机运行成本，提高火电厂安全生产运行水平。

上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。