CN111397552A - 电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置及方法,属于矿物加工过程检测技术领域。该装置包括磨损量智能探头和上位机,磨损量智能探头包括加速度传感器、微处理器、电磁超声波传感器、无线传输模块和电源,其中电磁超声波传感器包括电磁超声波换能器、激励电路和接收电路,磨机运行过程中,微处理器触发加速度传感器检测所受冲击力信号,当该信号小于阈值时触发电磁超声波传感器检测衬板厚度,测得信号输入微处理器进行处理,然后输入无线传输模块将数据发送至上位机显示当前磨机衬板的磨损状态及形状。该装置及方法可实现在线检测磨机衬板磨损量,测量精度高、实用性强,可提高衬板的使用效率、提升磨机生产效率,实现节能降耗。
Description
技术领域
本发明涉及矿物加工过程检测技术领域,特别是指一种电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置及方法。
背景技术
磨矿机是一直发展并广泛应用的磨矿设备,是选矿生产流程中十分重要的工序环节,磨矿机的稳定运行和可靠性对选矿生产影响重大,磨机运行过程中其衬板直接受到研磨体和物料不断地冲击,挤压、摩擦,而且衬板材料还会自然老化,因此需要及时更换。据有关资料介绍,全国各磨机在运转中每年要消耗金属衬板上百万吨,更换磨机衬板的费用约占选矿厂设备维修费的30%。如一台φ3.6m×6m磨机衬板约50t,金属衬板的使用寿命仅6~12个月。更换衬板很繁杂、体力劳动强度大,本应连续运转的磨机,停机更换衬板降低了设备运转率,因此能否及时准确测出衬板的厚度,合理选择磨矿机停机时间,是提高衬板利用率、优化磨矿机控制的关键。现有的衬板检测方法:人工测量法、激光三维扫描测量法、超声波测量法、物理插针法等,各种检测方法均需停机检测,费时费力、成本高、更换过程磨机衬板。因此实时监测金属衬板磨损量十分重要。
传统的压电超声波检测厚度的技术相对成熟,操作简易,换能效率较高,但是压电超声波检测技术需要耦合剂,被测材料和换能器接触面要光滑,不能在高温等复杂干扰型强的环境中应用,以上原因使得压电超声波检测技术无法在复杂多变的环境中得到应用,而电磁超声波无需在换能器和被测工件之间涂抹耦合剂、与被测工件表面无需接触,电磁超声波可根据磁铁和线圈的组合方式不同,发出不同类型的超声波,以蹄形磁铁和线圈的组合为例,该组合可发出纵波,实现铁磁性材料的测厚,而单极性永磁体和线圈组合,产生横向的超声波可实现其他金属材料的测厚,电磁超声波测厚精度可达0.5%,该技术可应用于选矿厂各种材质衬板厚度的精确监测。本发明是一种电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置及方法,依靠磨损量智能探头在磨机衬板表面产生电磁超声波,根据超声波在磨机衬板内部传播特性来求解磨机衬板的厚度,进行更换预警,本发明可实现在线检测磨机衬板磨损量,测量精度高、实用性强,易于实现,可提高衬板的使用效率、提升磨机生产效率,实现节能降耗。
发明内容
本发明的目的是针对现有的磨机衬板检测技术的不足等问题,提供一种电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置及方法。
该装置包括磨损量智能探头和上位机,磨损量智能探头包括加速度传感器、微处理器、电磁超声波传感器、无线传输模块和电源,电磁超声波传感器包括电磁超声波换能器、激励电路和接收电路,电磁超声波换能器包括线圈和磁铁,磨损量智能探头设置在磨机的进料端、出料端及磨机筒体的长度和圆周方向,固定于磨机衬板外侧,穿过间隙并穿透磨机筒体,与磨机衬板外侧的边缘平齐。
微处理器在磨机运行过程中每间隔不少于5小时触发加速度传感器检测所受冲击力信号。
加速度传感器、微处理器、电磁波超声传感器、无线传输模块和电源均集成于电路板。
电源的形式包括但不局限于大容量电池、自发电充电、无线充电,电源给加速度传感器、微处理器、电磁超声波传感器及无线传输模块进行供电。
磨损量智能探头通过固定装置固定,固定方式包括但不局限于焊接、卡扣、磁吸。
磨机包括但不局限于球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨机。
磨机衬板的材质和种类包括但不局限于高锰钢、橡胶衬板,磨机衬板的形状包括但不局限于楔形、波浪形、阶梯形。
在线检测装置外壳由高强度绝缘材料制成,包括但不局限于超高分子量聚乙烯、氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷。
应用该检测装置的方法,包括步骤如下:
S1:在磨机连续运转过程中,磨损量智能探头中的微处理器每间隔不少于5小时触发加速度传感器检测所受冲击力信号;
S2:磨机运转一圈,当衬板未受到磨机筒体内物料或磨矿介质冲击时,加速度传感器所检测到的冲击力值为参考,设置阈值,测得信号小于该阈值时,触发电磁超声波传感器检测磨机衬板厚度;
S3:电磁超声波传感器的激励电路将12V的电源升至50-380V,升压后的高频电流通入电磁超声波换能器的线圈中,所产生的超声波在磨机衬板内部传播;
S4:接收电路采集返回的超声波信号进行识别、滤波、放大、调制、压缩后输入微处理器;
S5:微处理器进行磨机衬板的厚度及衬板提升条的厚度计算,并将厚度数据输入无线传输模块;
S6:无线传输模块将数据发送至上位机,上位机对数据进行处理,显示当前磨机衬板的磨损状态及形状,并进行更换预警。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:
本发明可实现磨机衬板磨损量的在线检测,减少了人工经验判断的不足,有效检测磨机衬板的磨损量,延长磨机衬板的使用寿命,提高磨机的工作效率,同时有效的保护磨机筒体免受损坏;本发明结构简单,设计合理,将无线传输模块加装于磨机外壁,有效提高了磨机内部密闭空间信号的传输质量;该***利用电磁超声波测厚的原理,实现了磨机衬板磨损量的在线检测与测量,便于选厂实时了解衬板损耗情况,实现了磨机的优化控制与节能降耗,整体实用性强。
附图说明
图1为本发明的电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置的结构示意图;
图2为本发明的电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置的在磨机表面长度方向的布置示意图;
图3为本发明的电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置的在磨机表面圆周方向的布置示意图。
其中:1-磨损量智能探头,2-上位机,3-加速度传感器,4-微处理器,5-电磁超声波传感器,51-电磁超声波换能器,511-线圈,512-磁铁,52-激励电路,53-接收电路,6-无线传输模块,7-电源,8-固定装置,9-磨机衬板,91-衬板提升条,10-间隙,11-磨机筒体。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置及方法。
如图1所示,该装置包括磨损量智能探头1和上位机2,磨损量智能探头1包括加速度传感器3、微处理器4、电磁超声波传感器5、无线传输模块6和电源7,电磁超声波传感器5包括电磁超声波换能器51、激励电路52和接收电路53,电磁超声波换能器51包括线圈511和磁铁512,如图2和图3所示,磨损量智能探头1设置在磨机的进料端、出料端及磨机筒体11的长度和圆周方向,固定于磨机衬板9外侧,穿过间隙10并穿透磨机筒体11,与磨机衬板9外侧的边缘平齐。
微处理器4在磨机运行过程中每间隔不少于5小时触发加速度传感器3检测所受冲击力信号。
加速度传感器3、微处理器4、电磁波超声传感器5、无线传输模块6和电源7均集成于电路板。
电源7的形式包括但不局限于大容量电池、自发电充电、无线充电,电源7给加速度传感器3、微处理器4、电磁超声波传感器5及无线传输模块6进行供电。
磨损量智能探头1通过固定装置8固定,固定方式包括但不局限于焊接、卡扣、磁吸。
磨机包括但不局限于球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨机。
磨机衬板9的材质和种类包括但不局限于高锰钢、橡胶衬板,磨机衬板9的形状包括但不局限于楔形、波浪形、阶梯形。
在线检测装置外壳由高强度绝缘材料制成,包括但不局限于超高分子量聚乙烯、氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷。
应用该发明的方法,包括步骤如下:
S1:在磨机连续运转过程中,磨损量智能探头1中的微处理器4每间隔0-5小时触发加速度传感器3检测所受冲击力信号;
S2:磨机运转一圈,当衬板未受到磨机筒体内物料或磨矿介质冲击时,加速度传感器3所检测到的冲击力值为参考,设置阈值,测得信号小于该阈值时,触发电磁超声波传感器5检测磨机衬板9厚度;
S3:电磁超声波传感器5的激励电路52将12V的电源7升至50-380V,升压后的高频电流通入电磁超声波换能器51的线圈511中,所产生的超声波在磨机衬板9内部传播;
S4:接收电路53采集返回的超声波信号进行识别、滤波、放大、调制、压缩后输入微处理器4;
S5:微处理器4进行磨机衬板9的厚度及衬板提升条91的厚度计算,并将厚度数据输入无线传输模块6;
S6:无线传输模块6将数据发送至上位机2,上位机2对数据进行处理,显示当前磨机衬板9的磨损状态及形状,并进行更换预警。
下面结合具体实施例予以说明。
实施例1
某铁矿选矿厂处理的铁矿石,主要成分有赤铁矿、磁铁矿、白云石、石英。选厂采用安装磁性衬板的球磨机进行磨矿作业,为实时在线检测磨机衬板的磨损量,按照图2和图3布置磨损量智能探头,磨损量智能探头焊接固定于磨机筒体和衬板外侧之间。其中,磨机进料端每圈分别布置4个和6个,出料端的磨损量智能探头布置和进料端一致,筒体表面的磨损量智能探头布置为每圈8个。在磨机连续运转的过程中,微处理器每隔6小时触发加速度传感器检测所受冲击力,加速度传感器检测磨机运行一周的最小冲击力值设为阈值,当冲击力小于该阈值时触发电磁超声波传感器工作,激励电路将12V的电路电压升至380V,升压后的高频电流通入电磁超声波换能器的线圈中,产生超声波在磁性衬板内部传播,接收电路采集返回的超声波信号进行识别、滤波、放大、调制、压缩后输入微处理器,微处理器进行磁性衬板的当前厚度计算,并将厚度数据经无线传输模块发送至上位机对厚度数据进行处理,显示磁性衬板的当前磨损状态及形状,并进行更换预警。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置,其特征在于:包括磨损量智能探头(1)和上位机(2),磨损量智能探头(1)包括加速度传感器(3)、微处理器(4)、电磁超声波传感器(5)、无线传输模块(6)和电源(7),电磁超声波传感器(5)包括电磁超声波换能器(51)、激励电路(52)和接收电路(53),电磁超声波换能器(51)包括线圈(511)和磁铁(512),磨损量智能探头(1)在磨机的进料端、出料端、磨机筒体(11)的长度方向、磨机筒体(11)的圆周方向上分别布置至少一个,磨损量智能探头(1)固定于磨机衬板(9)外侧,穿过间隙(10)并穿透磨机筒体(11),与磨机衬板(9)外侧的边缘平齐。
2.根据权利要求1所述的电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置,其特征在于:所述微处理器(4)在磨机运行过程中每间隔不少于5小时触发加速度传感器(3)检测所受冲击力信号。
3.根据权利要求1所述的电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置,其特征在于:所述加速度传感器(3)、微处理器(4)、电磁波超声传感器(5)、无线传输模块(6)和电源(7)均集成于电路板。
4.根据权利要求1所述的电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置,其特征在于:所述电源(7)包括大容量电池、自发电充电、无线充电,电源(7)给加速度传感器(3)、微处理器(4)、电磁超声波传感器(5)及无线传输模块(6)进行供电。
5.根据权利要求1所述的电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置,其特征在于:所述磨损量智能探头(1)通过固定装置(8)固定,固定方式包括焊接、卡扣、磁吸。
6.根据权利要求1所述的电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置,其特征在于:磨机包括球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨机。
7.根据权利要求1所述的电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置,其特征在于:所述磨机衬板(9)材质包括高锰钢、橡胶,磨机衬板(9)形状为楔形、波浪形、阶梯形中的一种。
8.根据权利要求1所述的电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置,其特征在于:该在线检测装置外壳由高强度绝缘材料制成,包括超高分子量聚乙烯、氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷。
9.应用权利要求1所述的电磁超声检测磨机衬板磨损量的在线检测装置的方法,其特征在于:包括步骤如下:
S1:在磨机连续运转过程中,磨损量智能探头(1)中的微处理器(4)每间隔不少于5小时触发加速度传感器(3)检测所受冲击力信号;
S2:磨机运转一圈,当衬板未受到磨机筒体内物料或磨矿介质冲击时,加速度传感器(3)所检测到的冲击力值为参考,设置阈值,测得信号小于该阈值时,触发电磁超声波传感器(5)检测磨机衬板(9)厚度;
S3:电磁超声波传感器(5)的激励电路(52)将12V的电源(7)升至50-380V,升压后的高频电流通入电磁超声波换能器(51)的线圈(511)中,所产生的超声波在磨机衬板(9)内部传播;
S4:接收电路(53)采集返回的超声波信号进行识别、滤波、放大、调制、压缩后输入微处理器(4);
S5:微处理器(4)进行磨机衬板(9)的厚度及衬板提升条(91)的厚度计算,并将厚度数据输入无线传输模块(6);
S6:无线传输模块(6)将数据发送至上位机(2),上位机(2)对数据进行处理,显示当前磨机衬板(9)的磨损状态及形状,并进行更换预警。
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