基于虚拟仪器的圆锥破碎机状态监控系统

　　破基于虚拟仪器的圆锥破碎机状态监控系统bookmark0肖成勇1马连成2bookmark1 1北京科技大学土木与环境工程学院北京2鞍钢集团齐大山铁矿跛磨碎机作为矿山主要生产设备之一，涵盖冶。金、有色、建材、化工等多种行业。因破碎机具有破碎比大、产量高、耗能少、产品粒度均匀等特点，而获得广泛应用。然而值得关注的是我国矿山现有破碎机以上世纪六七十年代老设备居多，并一直在生产中发挥着重要的作用。这些设备还以计划维修、定期保养为主，尚缺少状态监控和相应的故障分析系统，而仅仅依赖于传统的定期维修保养，很难发现设备的潜在故障，无法达到预防为主的目的。潜在的故障如果没有做好及时有效的处理，很容易导致设备故障的发生，严重影响正常生产。要真正做到预防为主，对破碎设备进行监测和故障分析是非常有必要的。对设备状态进行监测，需要采集大量的数据，同时保证实时性、同步性和时序性。NI公司提供的成熟稳定的测控软硬件，使得本系统的稳定性、可靠性和可维护性都十分良好，而且研发周期也大大缩短。

　　1系统组成及结构特点破碎机监控系统实现对破碎主体和润滑系统的监控，包括机体振动、排矿口大小、传动轴转速、主轴压力、供油温度、回油温度、油流量、过滤器压差等模拟信号和系统启停连锁等开关量信号。另外还可以根据用户要求将给料箱料位、给料量、冷却水温、冷却水压、水封水流量等输入信号作为可选扩展。

　　传感器接入监控系统的采集信号，除机体振动、供回油温度、回油流量等需分析计算而使用模拟量外，其余属安全保护的信号，使用开关量。对于特别要求的机组，作为扩展功能的输入信号，给料量、水封水流量等采用模拟信号，其它为开关量。控制输出的信号，除供变频器调节胶带给料量需采用模拟量数据采集卡外，其余连锁控制均采用开关量。硬件系统结构图如所示。

　　卡具有64个模拟输入信道，采样率高达1.25M，模拟输入分辨率12位。适合多通道高速率在线监测系统。PCI-6071E还有2个模拟输出信道和8个数字I/O信道以及2个24位计数器，可以用于实现系统报警、触发和控制等功能。传感器安装示意图如和所示。

　　采集破碎机主电机负荷，转换成4 ~20mA电流信号，及时反馈到监控系统，再由系统综合料腔料位，振动振幅，润滑系统供回油温度以及排矿口尺寸等后发出调速指令，作用于带式输送机变频器，以改变输出频率的大小来调节喂料电机的转速，实现破碎机负荷的理想闭环控制，使其工作在佳负荷状态，达到增产降耗、减少设备磨损和生产故障的目的。

　　破碎机属重型机械，其润滑的好坏不仅影响设备的寿命，而且关系到设备运行的安全。现场破碎机的基于虚拟仪器的圆锥破碎机状态监控系统政磨1.回油管流量计2.温度计（回油管温度）3.破碎机主体4.压力表5.过滤器6.压差计7.温度计（入口温度）8.温度计（出口温度）9.冷却器润滑系统传感器安装示意图润滑均由稀油站进行压力润滑，影响润滑效果的主要因素是供油温度和油量。检测供油与回油温度并同时检测供油流量和水平轴供油压力，可以较好的了解润滑效果，并掌握破碎机的设备状态，保障设备安全运行。

　　破碎机的料腔料位是在现场影响破碎机正常运转的另重要参数。在入碎矿石含水、含泥量高，出现流动性较差时，破碎机因下料不畅而发生溢箱事故。

　　在现场安装超声波料位计，可以把料腔料位引入监控系统，通过对给料机的给料控制，实现给料箱料位的控制。

　　2.4破碎机排矿口尺寸的检测与调整由于破碎机的排矿口尺寸是影响产品粒度与处理能力的关键因素之一，所以控制排矿口尺寸具有重要意义。对现场圆锥破碎机，通过配置特制的位移传感装置可以检测排矿口尺寸，根据主机功率、振动幅度以及润滑系统温度可以及时进行调整。

　　破碎机的造价昂贵，且是矿山生产的关键设备，其故障造成的损失是巨大的，所以在监控系统中集成设备诊断功能。可以实现机械简易故障"预警".如润滑系统的进、回油温差、供油压力、供油流量、振动超标、过滤器堵塞等进行故障报警。

　　在监控系统中，操作人员即可在中控室操作破碎机，但现场仍留有手操机构及指示仪表，以便检修试车及系统故障时备用。

　　3在齐大山铁矿的应用鞍山集团齐大山铁矿选矿厂破碎车间拥有HP圆锥破碎机8台，是破碎车间的主要设备。长期以来，破碎机的处理量采用人工调整方式，没有很好地发挥破碎机的处理能力。此外，圆锥破碎机因保护系统不够完善、也不可靠，破碎机故障和事故时有发生，不但设备维修开支很大，而且严重影响正常生产。鉴于以上情况，2003年受该厂委托，我们在606圆锥破碎机上成功实施了一套圆锥破碎机监控系统。经生产运行表明，自动控制器系统不仅保护了圆锥破碎设备，而且在保证产品粒度合格率的基础上相应提高处理量10以上，节电效果明显。由此产生的经济和社会效益显著，深受用户的欢迎。该系统将很快在其他7台机组上推广应用。

　　4结论系统采用了NI公司的数据采集技术，运行稳定可靠，取得很好的效果。该系统利用LabVIEW的开放性和图形化模块式编程方式，根据破碎机的自身特性以及实际工作环境编制了相应的监控系统，并进一步结合LabVIEW的网络通信功能，实现远程在线监控功能。在现场应用取得了以下效率：破碎机的台时处理能力提高了5；产品粒度更均匀，减轻后续设备处理能力；避免发生严重故障，减少备品备件；⑷设备维修费用可以大幅度降低；（5）提高自动化程度，降低工人劳动强度。