基于声音能量的球磨机工作状态检测方法
专利汇可以提供基于声音能量的球磨机工作状态检测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于声音 能量 的 球磨机 工作状态检测方法，包括：设置方向性麦克 风 阵列，采集工作时球磨机转筒内介质球撞击 衬板 或物料的声音能量；比较各方向性麦克风阵元接收声音能量大小得出疑似介质球撞击衬板或物料的能量段；统计固定时间段内疑似介质球撞击衬板或物料对应能量段 频率 ，根据频率确定介质球撞击衬板或物料 位置 所对应方向性麦克风阵元编号；将介质球撞击衬板或物料位置所对应方向性麦克风阵元编号与球磨机处于正常转速状态下希望介质球所落区域位置所对应方向性麦克风阵元编号进行比较，判断出球磨机当前工作状态，进行对应处理。该方法实现了非 接触 方式对球磨机进行检测，能实时全天候监听，节省人 力 ,且判断处理过程较简单。，下面是基于声音能量的球磨机工作状态检测方法专利的具体信息内容。
1.一种基于声音能量的球磨机工作状态检测方法，其特征在于，包括：
在球磨机的转筒外部设置方向性麦克风阵列，通过所述方向性麦克风阵列采集所述球磨机工作时转筒内介质球撞击衬板或物料的声音能量；
通过比较所述方向性麦克风阵列的各方向性麦克风阵元接收的声音能量的大小得出疑似介质球撞击衬板或物料的能量段；
统计固定时间段内得到的疑似介质球撞击衬板或物料对应能量段的频率，并根据所述频率确定介质球撞击衬板或物料的位置所对应的方向性麦克风阵元编号；
将确定的介质球撞击衬板或物料的位置所对应的方向性麦克风阵元编号与球磨机处于正常转速状态下希望介质球所落区域的位置所对应的方向性麦克风阵元编号进行比较，判断得出所述球磨机的当前工作状态，并在当前工作状态为非正常工作状态时进行相应的处理。
2.根据权利要求1所述的基于声音能量的球磨机工作状态检测方法，其特征在于，所述方法中，在球磨机的转筒外部设置方向性麦克风阵列包括：
将方向性麦克风阵元设置在同一平面的弧形支架上形成弧形的方向性麦克风阵列，所述弧形的方向性麦克风阵列与所述球磨机的转筒横截面形成同心圆，该方向性麦克风阵列的各方向性麦克风阵元正面轴向垂直于所述球磨机的转筒表面。
3.根据权利要求2所述的基于声音能量的球磨机工作状态检测方法，其特征在于，所述方法中，在弧形支架上设置各方向性麦克风阵元时，以方向性麦克风阵列中最上端的方向性麦克风阵元作为参考点，用所述参考点与所述转筒的圆心的连线作为x轴，用在同一平面与x轴垂直的线作为y轴，通过确定的x轴和y轴形成的坐标系为参照，按以下方式设置所述方向性麦克风阵列的各方向性麦克风阵元，包括：
相邻方向性麦克风阵元所测角度的重叠角度为γ，0≤γ≤0.5， 其中， 表示相邻方向性麦克风阵元所测角度的重叠角度大小， 表示单个方向性麦克风阵元所测角度的大小。
4.根据权利要求1至3任一项所述的基于声音能量的球磨机工作状态检测方法，其特征在于，所述方法的通过所述方向性麦克风阵列采集所述球磨机工作时转筒内介质球撞击衬板或物料的声音能量中，所述方向性麦克风阵列的方向性麦克风阵元接收的信号为：xi(t)＝s(t)+ni(t),i＝1,2,L,N；
其中，xi(t)为t时刻第i个方向性麦克风阵元接收到的时域信号；s(t)为介质球撞击衬板或物料的声音信号，当没有介质球撞击衬板或物料时s(t)＝0；ni(t)为第i个方向性麦克风阵元接收的所有噪声；N为方向性麦克风阵元的总数；
方向性麦克风阵元的声音能量为：在球磨机开机并进入稳定的正常转速状态后，获取时长T分钟的第i个方向性麦克风阵元的采样数据，计算采样数据的能量作为初始声音能量：
其中， 表示矢量2范数的平方， 为第i个方向性麦克风阵元接收到的长度为T分钟的离散数据；xi(k)为第i个方向性麦克风阵元接收到的第k个时刻点的离散数据。
5.根据权利要求1至3任一项所述的基于声音能量的球磨机工作状态检测方法，其特征在于，所述方法中，通过比较所述方向性麦克风阵列的各方向性麦克风阵元接收的声音能量的大小得出疑似介质球撞击衬板或物料的能量段包括：
将各个方向性麦克风阵元接收的声音能量Ei与球磨机正常转速的声音能量参考标准Ei0max和Ei0min进行比较：
其中，Vh表示球磨机处于高转速状态；Vn表示球磨机处于正常转速状态；Ei0max表示球磨机处于正常转速状态的最大转速下，T分钟内方向性麦克风阵元所接收的声音能量；Ei0min表示球磨机处于正常转速状态的最小转速下，T分钟内方向性麦克风阵元所接收的声音能量；
Ei表示第i个方向性麦克风阵元实时获取球磨机工作后的声音数据，以累计接收T分钟为一个数据段，计算得到的该数据段的能量作为一段能量段；
根据上述比较准则，若判为Vh，则确认球磨机处于高转速状态，疑似介质球主要撞击衬板，此时Ei对应疑似介质球撞击衬板的能量段；若判为Vn，则确认球磨机处于正常转速状态，疑似介质球主要撞击物料，此时Ei对应疑似介质球撞击物料的能量段；否则判断球磨机处于低转速状态。
6.根据权利要求1至3任一项所述的基于声音能量的球磨机工作状态检测方法，其特征在于，所述方法中，统计固定时间段内得到的疑似介质球撞击衬板或物料对应能量段的频率，并根据所述频率确定介质球撞击衬板或物料的位置所对应的方向性麦克风阵元编号包括：
累计接收包括m个数据段的mT分钟的数据，若mT分钟内疑似介质球撞击衬板或物料对应能量段的频率大于等于常数α，0＜α≤1，则确认介质球撞击衬板或物料，并记录当前所对应的方向性麦克风阵元编号，上述过程表示为：
其中，X1表示球磨机高转速状态下介质球撞击衬板所对应的方向性麦克风阵元编号的集合，{1,2,L,M}表示球磨机高转速状态下介质球撞击衬板时对应的方向性麦克风阵元编号；X2表示球磨机正常转速状态下介质球撞击物料所对应的方向性麦克风阵元编号的集合，{M+1,M+2,L,N}表示球磨机正常转速状态下介质球撞击物料所对应的方向性麦克风阵元编号。
7.根据权利要求6所述的基于声音能量的球磨机工作状态检测方法，其特征在于，所述方法中，确定介质球撞击衬板或物料的方式为：
先判断P(Vh)≥α是否成立，若成立，令X＝X1，此时判决结束；若不成立，对P(Vn)≥α进行判断，若成立，令X＝X2，此时判决结束；若不成立，令 其中， 表示空集，X表示介质球撞击衬板或物料所对应的方向性麦克风阵元编号的集合。
8.根据权利要求1至3任一项所述的基于声音能量的球磨机工作状态检测方法，其特征在于，所述方法中，将确定的介质球撞击衬板或物料的位置所对应的方向性麦克风阵元编号与球磨机处于正常转速状态下希望介质球所落区域的位置所对应的方向性麦克风阵元编号进行比较，判断得出所述球磨机的当前工作状态，并在当前工作状态为非正常工作状态时进行相应的处理包括：
预先确定球磨机处于正常转速状态下希望介质球所落在的区域对应的方向性麦克风阵元编号为{M+1,M+2,L,N}；
将获取的介质球撞击衬板或物料对应的方向性麦克风阵元编号与球磨机处于正常转速状态下的方向性麦克风阵元编号进行比较，若介质球撞击衬板或物料所对应的方向性麦克风阵元编号的集合X中的方向性麦克风阵元编号小于M+1，即X中的方向性麦克风阵元编号为{1,2,L,M}，则确认球磨机处于高转速状态，报警和/或降低球磨机的转速；若介质球撞击衬板或物料所对应的方向性麦克风阵元编号的集合X中的方向性麦克风阵元编号均在{M+1,M+2,L,N}内，则确认球磨机处于正常转速状态，维持当前转速；若X中没有方向性麦克风阵元编号，即 则确认球磨机处于低转速状态，报警和/或提高球磨机的转速。
9.根据权利要求8所述的基于声音能量的球磨机工作状态检测方法，其特征在于，所述方法中，预先确定球磨机处于正常转速状态下希望介质球所落在的区域对应的方向性麦克风阵元编号为{M+1,M+2,L,N}为根据实际生产过程中积累的先验知识确定。
基于声音能量的球磨机工作状态检测方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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