人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置及方法和裂錘判斷方法

人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置及方法和裂錘判斷方法
【專利摘要】本發明提供一種人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置，包括主機、一一對應安裝于每一個金剛石壓機頂錘鋼環上的檢測組件、一一對應連接主機和每一個檢測組件的連接線、連接主機和壓機控制柜的控制線；所述檢測組件由依次連接的振動傳感器、檢測組件處理器、第一通信電路構成；主機包括與檢測組件相同個數的第二通信電路和一個主機處理器，所述第二通信電路的一端與第一通信電路連接、一端連接于主機處理器上，所述主機處理器通過控制線連接至人造金剛石壓機控制柜。利用振動傳感器檢測人造金剛石壓機頂錘上的振動，并輸出振動信息；利用處理器分析振動傳感器檢測到的振動的幅度、特定周期、特定持續時間和信號包絡判斷裂錘是否發生。
【專利說明】人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置及方法和裂錘判斷方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種金剛石壓機頂錘裂錘的監測報警裝置，尤其涉及一種人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置及方法和裂錘判斷方法。
【背景技術】
[0002]人造金剛石壓機生產時，由于在壓機頂錘端面(六支壓機頂錘端面形成六面體腔)對腔體施以高溫高壓，易發生裂錘故障。裂錘發生后若不采取措施，會發生爆錘等嚴重事故，威脅現場生產人員的人身安全并造成經濟損失。
[0003]目前在國內，金剛石壓機頂錘裂錘故障確認主要還是依靠現場作業人員的聽覺感知。由于生產現場環境嘈雜，加之一些生產人員缺乏經驗，導致有些裂錘故障不能及時感知和處理，造成很大經濟損失，并存在安全隱患。
[0004]在生產現場，生產人員根據聽覺判定有裂錘發生后，手動進行緊急停機，而后打開壓機并進行一段時間冷卻，再使用磨尖的鋸條伸進錘頭間在錘頭表面進行滑動試探，根據手感判定裂錘發生在壓機中六個頂錘的哪個頂錘，確定后更換頂錘并重新進入生產環節。由于一個生產車間裝有很多壓機并且各壓機距離很近，而環境中存在各種干擾聲，所以這種人耳判定的方式存在嚴重的問題，易造成誤判而導致很大浪費和低下的生產效率，并存在安全隱患。目前這方面的技術僅有一個已公開專利。201020683354公開人造金剛石壓機頂錘裂錘報警裝置，由聲發射傳感器、以及與之相連的數據采集和處理模塊組成；聲發射傳感器安裝在一中空的信號傳導管的內腔中，該信號傳導管的前端開口與人造金剛石壓機的頂錘中心相對。該專利敘述的方案中，采用傳聲器采集壓機周圍的聲音，通過聲音是否具有裂錘特征來判斷出壓機是否發生裂錘。在正對壓機的位置安裝定向傳聲器，用于采集來自這個壓機的聲音信號。其依據是，金剛石壓機頂錘發生裂錘時，其聲音特征明顯。那么，只要檢測到某段聲音信號具備這種特征，檢測裝置就可以確定裂錘的發生。
[0005]但是，現有工廠中一個金剛石壓機車間一般配有很多臺壓機，同時工作的壓機很多。一臺壓機發生裂錘時，附近壓機的傳聲器也能檢測到聲音而導致誤判。并且，金剛石壓機車間的環境中，包含各種機械拖拽、敲擊等動作產生的聲音，這些聲音在特征上有些很接近裂錘所產生的聲音，傳聲器檢測裝置極易受干擾而導致誤判。這些誤判都對金剛石的正常生產影響嚴重。同時，一臺壓機有六個頂錘并距離很近，任何錘頭發生裂錘，傳聲器都會檢測到，導致檢測裝置無法判斷出是哪一個頂錘發生了裂錘。綜上所述，其主要存在以下幾點不足:1、無法判斷出哪個錘頭發生裂錘；2、易發生誤動作。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是:提出一種人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置及方法和裂錘判斷方法，能夠準確地判定是否有裂錘發生和確定發生裂錘的位置，及時緊急停機和報警提醒更換。
[0007]為實現上述目的，本發明提供以下技術方案:[0008]人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置，包括主機、一一對應安裝于每一個金剛石壓機頂錘鋼環上的檢測組件、一一對應連接主機和每一個檢測組件的連接線、連接主機和壓機控制柜的控制線；
[0009]所述檢測組件由依次連接的振動傳感器、檢測組件處理器、第一通信電路構成。
[0010]進一步的，所述主機包括與檢測組件相同個數的第二通信電路和一個主機處理器，所述第二通信電路的一端與第一通信電路連接、一端連接于主機處理器上，所述主機處理器通過控制線連接至壓機控制柜。
[0011]進一步的，所述主機包括與檢測組件相同個數的通信組件和一個PC機，所述通信組件的一端與第一通信電路連接、一端連接于PC機上，所述PC機通過控制線連接至壓機控制柜O
[0012]進一步的，所述主機包括顯示器，所述主機處理器或者PC機與顯示器信號連接。
[0013]人造金剛石壓機裂錘實時監測方法，包括以下步驟:
[0014]利用振動傳感器檢測人造金剛石壓機頂錘上的振動，并輸出振動信息；
[0015]利用檢測組件處理器分析振動傳感器檢測到的振動的幅度、特定周期、特定持續時間和信號包絡判斷裂錘是否發生，判定裂錘發生時立刻通過連接線將裂錘信息傳送到主機；
[0016]主機接收到來自檢測組件的裂錘信息后，主機內的主機處理器或者PC機立刻通過控制線向控制柜發出停機命令，使壓機停機。
[0017]進一步的，主機內的主機處理器或者PC機能夠提取裂錘信息中的裂錘位置信息，并將裂錘位置顯示在顯示器上。
[0018]人造金剛石壓機裂錘實時監測方法，包括以下步驟:
[0019]利用振動傳感器檢測人造金剛石壓機頂錘上的振動，并輸出振動信息；
[0020]利用檢測組件處理器通過連接線將振動信息傳送到主機；
[0021]主機接收到來自所有檢測組件的振動信息后，主機內的主機處理器或者PC機分析接收到的振動的幅度、特定周期、特定持續時間和信號包絡判斷裂錘是否發生，判定裂錘發生時立刻通過控制線向控制柜發出停機命令，使壓機停機。
[0022]進一步的，主機內的主機處理器或者PC機通過判定裂錘直接得到裂錘位置信息，并將裂錘位置顯示在顯示器上。
[0023]人造金剛石壓機裂錘判斷方法，利用振動傳感器檢測人造金剛石壓機頂錘上的振動，并輸出振動信息；利用檢測組件中的檢測組件處理器、主機中的處理器或PC機分析振動傳感器檢測到的振動的幅度、特定周期、特定持續時間和信號包絡，判斷裂錘是否發生；將實測裂錘振動信號幅度的50%-70%作為裂錘振動信號檢測的閾值，當振動幅度超過閾值，并同時滿足在特定周期、特定持續時間和信號包絡這三種信號特征時，判斷為裂錘發生，否則判斷為裂錘未發生。主機接收到來自檢測組件的裂錘信息或自身判定有裂錘發生后，主機內的主機處理器或者PC機立刻通過控制線向控制柜發出停機命令，使壓機停機。
[0024]本發明的有益效果是:
[0025](I)本發明將用于采集機械振動的傳感器安裝在頂錘的鋼環上，所以在某個頂錘發生裂錘時，其傳感器所感應到的機械振動比其他頂錘(包括其他壓機上的頂錘)的傳感器所感應到的機械振動要強很多。通過將振動信號與給定閾值進行比較，僅振動信號超過閾值情形下才有可能判定為裂錘發生，這樣就避免了由干擾引起的誤判。在加上其他三種信號特征的篩選，誤判率會更小。
[0026](2)在壓機發生裂錘時該裝置進行報警并使壓機緊急停機，以保護壓機設備以及現場人員的安全。
[0027](3)該裝置能顯示出裂錘的確切位置，便于頂錘的更換。總體上減小裂錘造成的損失:1、避免爆錘發生；2、保障生產人員的安全；3、方便更換，提高生產效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置的結構示意圖；
[0029]圖2為人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置中檢測組件的結構示意圖；
[0030]圖3為人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置中主機結構I的示意圖；
[0031]圖4為人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置中主機結構2的示意圖；
[0032]圖5為裂錘振動信號示意圖；
[0033]圖6為顯示裂錘振動信號周期的示波器截圖；
[0034]圖7為顯示裂錘振動信號持續時間的示波器截圖。
[0035]圖8為本發明方法的判斷流程圖。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0037]如圖1所示，人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置，包括主機、一一對應安裝于6個金剛石壓機頂錘鋼環2上的檢測組件1、一一對應連接主機和6個檢測組件I的連接線、連接主機和壓機控制柜的控制線。
[0038]如圖2所示，所述檢測組件I由依次連接的振動傳感器(如BMA180)、檢測組件處理器(如PIC18F45K50)、第一通信電路構成。如圖3所示，所述主機包括6個第二通信電路和一個主機處理器(如PIC18F46K80)，所述第二通信電路一端與第一通信電路連接、一端連接于主機處理器上，所述主機處理器通過控制線連接至壓機控制柜。如圖4所示，所述主機包括6個通信組件和一個PC機(如聯想T4900DI5-3470)，所述通信組件的一端與第一通信芯片連接、一端連接于PC機上，所述PC機通過控制線連接至壓機控制柜。
[0039]進一步的，所述主機包括顯示器(如聯想L1710A)，所述主機處理器或PC機與顯示器信號連接。
[0040]在金剛石壓機生產過程中，檢測組件中的振動傳感器不斷檢測頂錘的振動，實時將其振動信息傳送到檢測組件處理器，或再由檢測組件傳送到主機。處理器(檢測組件中的檢測組件處理器、主機中的處理器或PC機)依據裂錘振動的幅度、特定周期、特定持續時間和信號包絡來判定是否有裂錘發生。
[0041]流程I。由檢測組件中的處理器進行裂錘判斷，那么，該處理器將處理結果信息(即，“某頂錘已發生裂錘”信息或“裂錘未發生”信息)傳送至主機。
[0042]流程2。由主機中的處理器或PC機來進行裂錘判斷，那么，就需要檢測組件中的處理器將頂錘振動信息(不進行判斷)發送到主機，由主機自身產生“某頂錘已發生裂錘”信息或“裂錘未發生”信息。[0043]主機內的處理器接收到檢測組件發來的“某頂錘已發生裂錘”信息(流程I)或者自身產生“某頂錘已發生裂錘”信息(流程2)，立刻通過控制線向控制柜發出停機命令，使壓機停機。接著，主機內的處理器或PC機將裂錘位置顯示在顯示器上，告知生產人員這個位置是發生裂錘的位置，提醒實施更換。
[0044]本實施例的裂錘判斷方法具體如下:處理器(檢測組件中的處理器、主機中的處理器或PC機)依據裂錘振動的幅度、特定周期、特定持續時間和信號包絡來判定是否有裂錘發生。
[0045]第一，如圖5所示，與生產現場的干擾相比，裂錘振動信號的幅度很大。生產現場的干擾通常為從壓機四周傳來的聲音，而這些聲音信號在頂錘轉換為振動，其信號幅度很小(相比于裂錘振動信號)。因此，可采用實測裂錘振動信號幅度的50%-70%作為裂錘振動信號檢測的閾值。
[0046]第二、信號周期具有重復性，即對于同一種型號的頂錘，裂錘信號周期具有一致性。例如，實測某種頂錘裂錘信號，其周期約為104uS，如圖6所示。
[0047]第二、裂銀振動/[目號持續時間為8_20mS。圖7中兩條垂直標線之間的時間差是大約 10mS。
[0048]第四，圖5中的虛線表示出信號變化趨勢，即信號包絡。從圖5可看出，信號包絡是一個鐘形。圖7中實測裂錘振動信號的包絡大致也呈鐘形(兩條垂直標線之間)。
[0049]處理器若檢測到同時滿足以上四個特征的信號，即可判定為裂錘發生。
[0050]裂錘判斷方法對應的系統見圖8。來自振動傳感器的信號進入帶通濾波器，該帶通濾波器的參數為:1、低頻截止頻率為8KHz ;2、高頻截止頻率為12.5KHz ;3、帶外衰減為每倍頻程-40dB。(解釋:該濾波器中心頻率為ΙΟΚΗζ，帶寬為4.5KHz，能夠保證所有型號頂錘的裂錘信號通過該濾波器)。帶通濾波器的輸出信號分別連接到頻率分析模塊和包絡分析模塊。頻率分析模塊中，使用相關運算器進行頻率匹配，當輸入信號的頻率與預先設定信號的頻率相同或接近時，相關運算器輸出頻率匹配信號。包絡分析模塊采用數值分析方法，可以計算出信號的幅度和包絡持續時間。
[0051]本實施例將用于采集機械振動的傳感器安裝在頂錘的鋼環上(頂錘和鋼環之間是緊密固定的，是實際上的固體連接)，所以在某個頂錘發生裂錘時，其傳感器所感應到的機械振動比其他頂錘(包括其他壓機上的頂錘)的傳感器所感應到的機械振動要強很多。通過將振動信號與給定閾值進行比較，僅振動信號超過閾值情形下才有可能判定為裂錘發生，這樣就避免了由干擾引起的誤判。在加上其他三種信號特征的篩選，誤判率會更小。
[0052]目前，若生產過程中發生裂錘，生產人員首先要通過手動方式判定裂錘的位置，費時費力。而對于本檢測裝置，當發生裂錘時，可判定是哪個錘頭發生了裂錘并在顯示器上顯示。這樣，生產人員可以省去裂錘發生后手動檢測的時間而快速更換，提高生產效率。
[0053]雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明。本發明所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
【權利要求】
1.人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置，其特征在于:包括主機、一一對應安裝于每一個金剛石壓機頂錘鋼環上的檢測組件、一一對應連接主機和每一個檢測組件的連接線、連接主機和壓機控制柜的控制線； 所述檢測組件由依次連接的振動傳感器、檢測組件處理器、第一通信電路構成；主機包括與檢測組件相同個數的第二通信電路和一個主機處理器，所述第二通信電路的一端與第一通信電路連接、一端連接于主機處理器上，所述主機處理器通過控制線連接至人造金剛石壓機控制柜。
2.根據權利要求1所述的人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置，其特征在于:所述主機包括與檢測組件相同個數的通信組件和一個PC機，所述通信組件的一端與第一通信電路連接、一端連接于PC機上，所述PC機通過控制線連接至壓機控制柜。
3.根據權利要求1或2所述的人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置，其特征在于:所述主機包括顯示器，所述主機處理器或者PC機與顯示器信號連接。
4.根據權利要求1-3之一所述的人造金剛石壓機裂錘實時監測裝置，其特征在于:檢測組件對應安裝于人造金剛石壓機6個頂錘鋼環上。
5.人造金剛石壓機裂錘實時監測方法，其特征在于:包括以下步驟: 利用振動傳感器檢測人造金剛石壓機頂錘上的振動，并輸出振動信息； 利用檢測組件處理器分析振動傳感器檢測到的振動的幅度、特定周期、特定持續時間和信號包絡判斷是否發生裂錘，判定裂錘發生時立刻通過連接線將裂錘信息傳送到主機； 主機接收到來自檢測組件的裂錘信息后，主機內的主機處理器或者PC機立刻通過控制線向控制柜發出停機命令，使壓機停機。
6.人造金剛石壓機裂錘實時監測方法，其特征在于:包括以下步驟: 利用振動傳感器檢測人造金剛石壓機頂錘上的振動，并輸出振動信息； 利用檢測組件處理器通過連接線將振動信息傳送到主機； 主機接收到來自所有檢測電路的振動信息后,主機內的主機處理器或者PC機分析接收到的振動的幅度、特定周期、特定持續時間和信號包絡判斷是否發生裂錘，判定裂錘發生時立刻通過控制線向控制柜發出停機命令，使壓機停機。
7.根據權利要求5所述的人造金剛石壓機裂錘實時監測方法，其特征在于:主機內的主機處理器或者PC機提取裂錘信息中的裂錘位置信息，并將裂錘位置顯示在顯示器上。
8.根據權利要求6所述的人造金剛石壓機裂錘實時監測方法，其特征在于:主機內的主機處理器或者PC機通過判定裂錘直接得到裂錘位置信息，并將裂錘位置顯示在顯示器上。
9.根據權利要求7或8所述的人造金剛石壓機裂錘判斷方法，其特征在于:利用振動傳感器檢測人造金剛石壓機頂錘上的振動，并輸出振動信息；利用檢測組件中的檢測組件處理器、主機中的處理器或PC機分析振動傳感器檢測到的振動的幅度、特定周期、特定持續時間和信號包絡；將實測裂錘振動信號幅度的50%-70%作為裂錘振動信號檢測的閾值，當振動幅度超過閾值，并同時滿足在特定周期、特定持續時間和信號包絡這三種信號特征時，判斷為裂錘發生，否則判斷為裂錘未發生。
【文檔編號】B01J3/06GK103920424SQ201410095904
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】戚海峰 申請人:戚海峰