一种回转窑窑体状态评估方法及系统技术方案

本发明专利技术属于回转窑领域，公开了一种回转窑窑体状态评估方法及系统，通过获取回转窑窑体的键相信号及同步的各托轮的径向位移振动信号；根据键相信号将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号；将各托轮的角域信号进行阶次分析，得到各托轮的角域信号阶次谱，并提取第一阶次的幅值与相位；根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号；根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到并根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果。提升了回转窑窑体状态评估的速度、准确性与可靠性。准确性与可靠性。准确性与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种回转窑窑体状态评估方法及系统


[0001]本专利技术属于回转窑领域，涉及一种回转窑窑体状态评估方法及系统。

技术介绍

[0002]回转窑是一种被广泛应用于冶金、化工、建材等行业大型旋转煅烧设备，窑体部件是进行物料煅烧的工艺场所，在回转窑设备运行过程中，窑体承受着巨大的温度载荷与机械载荷，伴随着弹性与塑性两种类型的形变状态。不同的窑体形变状态会对整个设备运行造成不同程度的影响，轻则造成回转窑运行部件的异常振动，继而加剧部件损坏，重则使得窑体产生裂纹甚至断裂，造成严重经济损失。
[0003]窑体状态是影响设备安全运行的重要因素，由于其故障危害性大的原因，使得企业投入巨大的人力、物力进行窑体健康状态评估。但是，目前企业采用的温度指标监测、专人巡检以及定期检修的维护方式，十分依赖工人经验水平，窑体状态评估还存在极大的滞后性，无法及时准确地判断窑体状态，无法及时制定后续维护计划，导致对企业造成巨大的经济损失。
[0004]因此，需要一种简单直观且安全有效的窑体状态评估方法，弥补现有方法的不足，减轻工人劳动强度，减少非必要停产检测，进而降低企业生产维护成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中，回转窑的窑体状态评估存在极大的滞后性的缺点，提供一种回转窑窑体状态评估方法及系统。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术第一方面，一种回转窑窑体状态评估方法，包括以下步骤：
[0008]获取回转窑窑体的键相信号，以及与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号；根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号；
[0009]将各托轮的角域信号进行阶次分析，得到各托轮的角域信号阶次谱，提取各托轮的角域信号阶次谱中第一阶次的幅值与相位；
[0010]根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号；
[0011]根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号；
[0012]根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果。
[0013]本专利技术回转窑窑体状态评估方法进一步的改进在于：
[0014]所述获取回转窑窑体的键相信号的具体方法为：
[0015]在回转窑窑体上布置键相触发块，并通过键相传感器采集键相触发块的触发时刻
值，得到回转窑窑体的键相信号。
[0016]所述获取与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号的具体方法为：
[0017]在回转窑窑体的各托轮的径向方向上布置位移传感器，且回转窑窑体同一支撑档位两侧托轮的位移传感器沿回转窑窑体对称设置；
[0018]在键相传感器第一次采集键相触发块的触发时刻值时，通过各托轮的位移传感器同步采集各托轮的径向位移振动信号。
[0019]所述根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号的具体方法为：
[0020]根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行分段，采用三次样条曲线拟合分段数据点，并对拟合后的曲线进行等间隔取样，得到各托轮的角域信号。
[0021]所述根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号的具体方法为：
[0022]根据第一阶次的幅值与相位，通过下式得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号：
[0023][0024]A(n)＝x(n)/cos(β
‑
α)
[0025]其中，A
m
为第一阶次的幅值，B为第一阶次的相位，n为幅值与相位的取值点，范围为0～N，N为取值点的总点数，x(n)为托轮在径向位移振动信号采集方向的振动信号，A(n)为托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，β为托轮的安装角，α为径向位移振动信号采集方向与水平方向的夹角；
[0026]所述根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号的具体方法为：
[0027]根据各托轮的安装角，通过下式将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解：
[0028]X(n)＝A
L
(n)
×
cosβ
‑
A
R
(n)
×
cosβ
[0029]Y(n)＝A
L
(n)
×
sinβ+A
R
(n)
×
sinβ
[0030]其中，A
L
(n)为各支撑档位一侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，A
R
(n)为各支撑档位另一侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，X(n)为回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号，Y(n)为回转窑窑体在各支撑档位的第一垂直振动信号，β为托轮的安装角。
[0031]所述根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果的具体方法为：
[0032]将回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号分别作为横纵坐标绘制于坐标图中，得到各支撑档位的二维全息椭圆，并计算各全息椭圆的预设参数；当各全息椭圆的预设参数均在预设阈值范围内时，回转窑窑体第一状态评估结果为正常运行；否则，回转窑窑体第一状态评估结果为故障运行。
[0033]所述预设参数包括椭圆长轴、椭圆短轴、椭圆度、椭圆倾角和初相位中的一种或几种。
[0034]所述预设参数包括椭圆长轴、椭圆度以及初相位；当椭圆长轴超过预设的椭圆长轴阈值范围时，故障类型为回转窑窑体的偏心量增大；当椭圆度超过预设的椭圆度阈值范围时，故障类型为两侧托轮的支撑刚度发生变化；当初相位超过预设的初相位阈值范围时，故障类型为回转窑窑体偏心量相对于预设参照物的夹角发生变化。
[0035]还包括提取各托轮的角域信号阶次谱中第二阶次的幅值与相位；
[0036]根据第二阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第二托轮振动信号；
[0037]根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第二托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第二水平振动信号与第二垂直振动信号；
[0038]根据回转窑窑体在各支撑档位的第二水平振动信号与第二垂直振动信号，得到回转窑窑体第二状态评估结果。
[0039]本专利技术第二方面，一种回转窑窑体状态评估系统，包括：
[0040]转换模块，用于获取回转窑窑体的键相信号，以及与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：获取回转窑窑体的键相信号，以及与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号；根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号；将各托轮的角域信号进行阶次分析，得到各托轮的角域信号阶次谱，提取各托轮的角域信号阶次谱中第一阶次的幅值与相位；根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号；根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号；根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果。2.根据权利要求1所述的回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，所述获取回转窑窑体的键相信号的具体方法为：在回转窑窑体上布置键相触发块，并通过键相传感器采集键相触发块的触发时刻值，得到回转窑窑体的键相信号。3.根据权利要求2所述的回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，所述获取与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号的具体方法为：在回转窑窑体的各托轮的径向方向上布置位移传感器，且回转窑窑体同一支撑档位两侧托轮的位移传感器沿回转窑窑体对称设置；在键相传感器第一次采集键相触发块的触发时刻值时，通过各托轮的位移传感器同步采集各托轮的径向位移振动信号。4.根据权利要求1所述的回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，所述根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号的具体方法为：根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行分段，采用三次样条曲线拟合分段数据点，并对拟合后的曲线进行等间隔取样，得到各托轮的角域信号。5.根据权利要求1所述的回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，所述根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号的具体方法为：根据第一阶次的幅值与相位，通过下式得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号：A(n)＝x(n)/cos(β
‑
α)其中，A
m
为第一阶次的幅值，B为第一阶次的相位，n为幅值与相位的取值点，范围为0～N，N为取值点的总点数，x(n)为托轮在径向位移振动信号采集方向的振动信号，A(n)为托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，β为托轮的安装角，α为径向位移振动信号采集方向与水平方向的夹角；所述根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一
托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号的具体方法为：根据各托轮的安装角，通过下式将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解：X(n)＝A
L
(n)
×
cosβ
‑
A
R
(n)
×
cosβY(n)＝A

【专利技术属性】
技术研发人员：侯成刚，李强，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：