[发明专利]球磨机筒体内部负荷软测量方法、装置以及系统

说明书

本发明实施方式提供一种球磨机筒体内部负荷软测量方法、装置以及系统，属于自动化测量技术领域。方法包括：获取球磨机筒体的振动信号和振声信号；依据振动信号及振声信号构建球磨机筒体内部的负荷特征向量；依据负荷特征向量和预设的极限学习机模型，预测球磨机筒体的负荷参数；预设的极限学习机模型通过球磨机筒体不同负荷状态下的负荷特征向量及改进的共生生物算法对极限学习机模型进行训练后得到。发明通过经验模态分解算法和相关系数法对的筒体振动和振声信号预处理,依据振动信号及振声信号构建磨机负荷特征向量，利用改进的共生生物搜索算法优化模型参数,实现对球磨机筒体内部负荷的准确定量检测，同时能够适应磨矿过程的动态时变特性。

技术领域

本发明涉及自动化测量技术领域，具体地涉及一种球磨机筒体内部负荷软测量方法、一种球磨机筒体内部负荷软测量装置以及一种球磨机筒体内部负荷软测量系统。

背景技术

球磨机作为物料碎磨的关键设备，广泛应用于煤炭、水泥、选矿等行业。磨机筒体内部负荷体由钢球、物料和水组成。磨机负荷参数与其内部钢球、物料和水相关，充填率是指磨机内球、料及水负荷的体积之和占整个磨机内腔体积的百分率，球料比是指物料体积与钢球体积之间的比值，磨矿浓度是球磨机中物料质量与物料和水的质量之和的百分比，磨机负荷参数直接关系到磨矿效率及生产安全。实践表明，保持磨机在合理的负荷状态下运行，不但能大幅度提高球磨机的磨矿效率，减少因使用不当或磨机效率低下导致的环境污染、资源浪费，对于提高磨矿工艺水平和产品质量具有十分重要的作用。

传统的磨机筒体内部负荷参数检测法，如压差法、功率法、超声法、振动法及液面高度法等，存在精度低、性能不稳定、难以在现场实施等缺点，且只能检测磨机的部分负荷参数，均不能在磨矿过程中精确有效地检测磨机筒体内部的负荷参数。

例如：压差法是检测干式磨机负荷参数常用的技术方法，分为出入口压差法和气动压差法。出入口压差法是根据磨机出入口压差与负荷的关系曲线，用经验公式表征磨机负荷，优点是应用广泛和操作人员现场经验丰富，可结合磨机出口温度、排粉机入口风压和出口风压等参数综合判断磨机负荷；缺点是测量精度低和现场应用中对给料的调节频繁，影响磨机运行稳定性，该方法常被用于衡量新方法的准确性。气动压差法可以分为探管直接测取两点的压差法和探管喷射恒压源的压差法，气动压差法原理是在磨机耳轴伸入探管直接探测料层压力，以差压变送器信号表征磨机负荷，优点是准确率较高；缺点是低料位时存在测量死区，而且取压管直接与物料和钢球接触，存在传感器易磨损甚至破环、动静部分容易被物料卡死、埋入料层无法测量等问题，该方法在双进双出钢球磨煤机上应用广泛，但对于单进单出球磨机还存在着传压管探头防砸、气动差压计的安装位置难以确定等问题。

功率法是通过磨矿过程的有用功率与负荷间的关系来判断磨机筒体内部负荷，但是磨机功率主要受钢球负荷的影响，空载与满载时功率变化范围很小，且存在极大值，同时，检测信号灵敏度低，研磨介质损耗及物料自身特性等因素对磨机功率的影响非常显著,导致负荷难以准确表达。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种球磨机筒体内部负荷软测量方法、装置以及系统，以解决现有的球磨机筒体内部负荷测量精度低及测量参数不全面的问题。

为了实现上述目的，在本发明第一方面，提供一种球磨机筒体内部负荷软测量方法，其特征在于，包括：

获取球磨机筒体的振动信号和振声信号；

依据所述振动信号及所述振声信号构建所述球磨机筒体内部的负荷特征向量；

依据所述负荷特征向量和预设的极限学习机模型，预测所述球磨机筒体的负荷参数；所述预设的极限学习机模型通过所述球磨机筒体不同负荷状态下的负荷特征向量及改进的共生生物算法对极限学习机模型进行训练后得到。

可选的，所述构建所述球磨机筒体内部的负荷特征向量包括：

依据经验模态分解法将所述振动信号分解为多个第一经验模态分量，将所述振声信号分解为多个第二经验模态分量；