一种基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法技术

本发明专利技术涉及一种基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法，属于矿物筛分技术领域，解决了现有技术中无法对工业筛分效果进行在线动态观测、实时评价的问题。该评价方法包括：步骤1、采集筛机结构参数、材料参数、颗粒群组分参数、筛分过程载荷参数和设备运行周围环境信息；步骤2、建立筛机三维结构模型；步骤3、建立筛机数字孪生仿真模型；步骤4、修正筛机数字孪生仿真模型；步骤5、基于修正后的筛机数字孪生仿真模型构建云端数据库，通过终端设备获取设备实时运行状态；步骤6、基于获取的设备实时运行状态，对筛分效果进行实时评价。本发明专利技术能够实时采集筛分过程中筛机的工况参数，实现对筛机结构、运行状态、故障预警和筛分结果的实时检测。检测。检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法


[0001]本专利技术涉及筛分
，尤其涉及一种基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法。

技术介绍

[0002]筛分是将颗粒大小不同的散体混合物料通过筛孔，按照粒度大小分成不同粒级范围物料的一种分离技术。而工业筛分是指在工厂或者矿山开采加工过程中，作为其工业生产流程的关键环节，进行连续生产物料的大规模筛分作业。
[0003]传统筛分效果评价，主要针对进行单一筛分作业的物料，进行静态取样评定筛分效果。对于工业筛分而言，在连续运行生产过程中，采用传统的筛分效果评价系统只能随机取样评价，无法实现实时在线精准测量；同时，筛机运行工况条件变化极为复杂，传统筛分效果评价系统时效性差，无法实时反应筛机的运行工况。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法，用以解决现有技术中无法对工业筛分效果进行实时评价的技术问题。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供了一种基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法，该评价方法包括以下步骤：步骤1、采集筛机结构参数、材料参数、颗粒群组分参数、筛分过程载荷参数和设备运行周围环境信息；
[0007]步骤2、根据步骤1所采集的筛机结构参数、材料参数和颗粒群组分参数建立筛机三维结构模型；
[0008]步骤3、基于建立的筛机三维结构模型得到筛机数字孪生仿真模型；
[0009]步骤4、根据筛机数字孪生仿真模型的虚拟测试数据和实际生产数据修正筛机数字孪生仿真模型；
[0010]步骤5、基于修正后的筛机数字孪生仿真模型构建云端数据库，通过终端设备获取设备实时运行状态；
[0011]步骤6、基于获取的设备实时运行状态，对筛分效果进行实时评价。
[0012]进一步地，上述步骤3包括：对建立的筛机三维结构模型进行网格划分，并对划分成的多个小单元进行计算，选取对应的插值算法进行综合，根据所采集到的加速度信息采用终端设备来控制筛机的运动状态，达到和实际运行相一致，进而获得筛机整体的结构特性，进行筛机关键部件的监测和过载预警，最终得到数字孪生仿真模型；
[0013]进一步地，步骤4中，虚拟测试数据包括筛机结构的应力、应变信息，电机的转速及温度变化信息，筛机关键部位的加速度信息以及物料的工艺参数信息；
[0014]实时采集工况下的筛机数字孪生仿真模型的虚拟测试数据，将采集得到的虚拟测试数据与相同时刻的、实际生产中采集到的测试数据进行比对，修正数字孪生仿真模型，以
准确反映实际的工业筛分过程。
[0015]进一步地，在步骤2中，筛机三维结构模型的建立过程包括：
[0016]将采集的筛机结构参数上传到同一工控机进行处理分析；
[0017]添加经过上述工控机处理分析过的材料参数和颗粒群组分参数以及筛分过程载荷参数、设备运行周围环境信息；
[0018]通过可视化平台运行，得到筛机三维结构模型。
[0019]进一步地，在步骤6中，实时评价包括对筛分效率、处理能力、错配物含量、限上率、限下率的评价；
[0020]实时评价的同时对筛机运行工况进行实时测试采集，并通过数字端调控筛机振动参数。
[0021]进一步地，方法还包括：对筛分效果进行实时评价时，对筛机进行监测和过载预警；当出现异常后进行预警和报告，及时对实际生产筛机进行停机维修。
[0022]进一步地，在上述步骤1中，筛机结构参数包括筛机自身结构尺寸、应力应变、加速度、电机转速及温度变化参数；
[0023]材料参数包括密度、弹性模量、泊松比、硬度、抗拉强度、屈服强度；
[0024]颗粒群组分参数：粒度组成、颗粒形状、灰分和含水率。
[0025]进一步地，在步骤1中，筛分过程载荷参数是指物料颗粒对筛面的冲击；设备运行周围环境信息包括设备周围的温度、湿度信息。
[0026]进一步地，在步骤1中，筛机结构参数的采集过程包括：
[0027]在筛机的筛框上和激振梁上分别设置应力应变传感器和第一加速度传感器，采集筛机的应力应变与加速度；
[0028]在激振电机上设置温度传感器和转速传感器，监控激振电机的转速与温度变化情况；
[0029]沿筛分物料运动方向，在筛面上依次布置多组第二加速度传感，采集筛分过程中筛面的加速度信息。
[0030]进一步地，在步骤1中，颗粒群组分参数的采集过程包括：在筛机的入料端与出料端外围分别设置视觉传感器、X射线；在筛机的入料端处，其对应的视觉传感器用于采集入料的物料粒度组成与颗粒尺寸大小，其对应的X射线用于采集入料的物料灰分和含水率；
[0031]在筛机的出料端处，其对应的视觉传感器用于采集出料的物料粒度组成与颗粒形状，其对应的X射线用于采集出料的物料灰分和含水率。
[0032]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0033](1)本专利技术提供的基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法能够对物料大规模工业筛分过程的筛分效果进行实时动态评价，同时对筛机的运行工况进行实时检测，适用于矿山开采加工过程、砂石骨料制备过程、工业固废处置等工业生产过程中的筛分效果评价。
[0034](2)本专利技术提供的基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法，相对于现有评价系统，具有以下优点：通过建立数字孪生仿真模型模拟工业筛分过程，实现对工业筛分效果的实时动态评价，同时根据实时采集的筛分过程中筛机工况参数，实现对筛机结构可靠性实时检测；本专利技术可以有效解决现有技术中无法对工业筛分效果进行实时动态评价的难
题。
[0035](3)本专利技术提供的基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法具有实时性、精确性和匹配度高等特点；针对实时性：本专利技术系统可以实现实时评价；而传统筛分评价，对工业生产中的某一时刻运行的设备进行代表性取样，根据所取样品进行筛分效果评定，具有一定的延时，且无法做到实时取样。针对精确性：本专利技术可以对筛面上方物料的某一截面或某一段物料进行全部分析评价筛分效果，较传统的随机取样，更加精确。对于匹配度：本专利技术所得筛分效果的结果与筛机当下的工况是一致的，具有很好的匹配度，便于根据筛分效果评价结果对运行中的设备进行反馈调节。传统筛分评价基于上述两点，无法具备本专利技术的评价结果与工况条件的良好匹配度。
[0036]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0037]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0038]图1为本专利技术的基于数字孪生的物料筛分效果动态评价方法的工艺流程图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、采集筛机结构参数、材料参数、颗粒群组分参数、筛分过程载荷参数和设备运行周围环境信息；步骤2、根据步骤1所采集的筛机结构参数、材料参数和颗粒群组分参数建立筛机三维结构模型；步骤3、基于建立的筛机三维结构模型得到筛机数字孪生仿真模型；步骤4、根据筛机数字孪生仿真模型的虚拟测试数据和实际生产数据修正所述筛机数字孪生仿真模型；步骤5、基于修正后的筛机数字孪生仿真模型构建云端数据库，通过终端设备获取实时运行状态；步骤6、基于获取的实时运行状态，对筛分效果进行实时评价。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法，其特征在于，所述步骤3包括：对建立的筛机三维结构模型进行网格划分，并对划分成的多个小单元进行计算，选取对应的插值算法进行综合，根据所采集到的加速度信息采用终端设备来控制筛机的运动状态，达到和实际运行相一致，进而获得筛机整体的结构特性，进行筛机关键部件的监测和过载预警，最终得到数字孪生仿真模型。3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法，其特征在于，所述步骤4中，虚拟测试数据包括筛机结构的应力、应变信息，电机的转速及温度变化信息，筛机关键部位的加速度信息以及物料的工艺参数信息；实时采集工况下的筛机数字孪生仿真模型的虚拟测试数据，将采集得到的虚拟测试数据与相同时刻的、实际生产中采集到的测试数据进行比对，进而修正所述数字孪生仿真模型，以准确反映实际的工业筛分过程。4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述筛机三维结构模型的建立过程包括：将采集的筛机结构参数上传到同一工控机进行处理分析；添加经过上述工控机处理分析过的材料参数和颗粒群组分参数以及筛分过程载荷参数、设备运行周围环境信息；通过可视化平台运行，得到筛机三维结构模型。5.根据权利要求2所述的基于数字孪生的工业筛分效果动态评价方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：段晨龙，王维楠，江海深，赵跃民，卢佳旺，侯旭，乔金鹏，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：