乳化器在線監(jiān)測技術(shù)研究

現(xiàn)代社會針對安全生產(chǎn)的意識越來越高，為了提高乳化器運行的安全性。本文首先概述了乳化器的特點，分析了乳化器監(jiān)測的意義和內(nèi)容，采用采用現(xiàn)代化振動監(jiān)測技術(shù)能夠準(zhǔn)確地反映機械設(shè)備運行的安全狀態(tài)，將它運用在乳化器的安全監(jiān)測上，重點實現(xiàn)乳化器的溫度和壓力的監(jiān)測，最后并實現(xiàn)了其硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：乳化器；振動；溫度；在線監(jiān)測

1.乳化器的特點

乳化器是乳化炸藥生產(chǎn)線的核心設(shè)備，因而安全生產(chǎn)對于乳化器的性能要求特別高。其自身的運行狀況，不僅關(guān)系到乳化產(chǎn)品的質(zhì)量，更重要的是關(guān)系到企業(yè)的安全生產(chǎn)。做好乳化器的在線監(jiān)測，對于提高乳化器的安全運行，保障乳化炸藥的安全生產(chǎn)意義重大。

如圖1所示是工廠新型乳化器，該設(shè)備保留了原JWL乳化器的優(yōu)越性和乳化機理，并將定、轉(zhuǎn)子的間隙加大。同時減少了腔體容積，腔體存藥量僅2.7L。該乳化器的產(chǎn)能達(dá)3～4.5噸/小時。電機功率為15 kw， 轉(zhuǎn)速1470轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)子最大線速度≤15m/s并通過優(yōu)化力學(xué)結(jié)構(gòu)成功取代了機械密封和柔性密封，本質(zhì)安全性顯著提高。

同時，該乳化器結(jié)構(gòu)設(shè)計更合理，主軸剛度好，穩(wěn)定性高。腔體內(nèi)無多余存料，無死角，消除了非乳化運動阻力，進出料更流暢。檢查、拆裝更加方便。只需拿掉電機，拆開4個螺絲，即可以拆出乳化腔內(nèi)全部定、轉(zhuǎn)子，只需數(shù)分鐘完成；檢查保養(yǎng)方便，造型優(yōu)美。通過設(shè)置了全套安全保護設(shè)施；與原產(chǎn)品同樣具備有斷料報警和斷料自動停車保護、聲音異常監(jiān)測報警、超壓監(jiān)測報警、軸承超溫報警、軸位移監(jiān)測報警、料溫監(jiān)測等功能。

2.乳化器監(jiān)測的意義和內(nèi)容

2.1乳化器在線監(jiān)測的意義

乳化炸藥是上世紀(jì)70年代被發(fā)明的，現(xiàn)在是工業(yè)現(xiàn)場中最常用的炸藥之一。在乳化炸藥的使用過程中，近些年發(fā)生過多起的爆炸事故，究其原因，很多事由于振動故障或者摩擦導(dǎo)致溫度升高而引起的乳化器失去安全運行的狀態(tài)，導(dǎo)致事故的發(fā)生。針對安全狀況最常用的是視頻監(jiān)控，但是視頻監(jiān)控的準(zhǔn)確性較差，且對監(jiān)控人員要求較高，實現(xiàn)乳化器的在線監(jiān)測對于提高乳化器的安全運行意義重大。

2.2乳化器在線監(jiān)測的內(nèi)容

乳化器在發(fā)生事故的時候，一定會先發(fā)生一些機械狀況的異常。振動信號是最能反映乳化器運行特征的機械參數(shù)。所以一定要將乳化器的振動信號進行監(jiān)測，具體就是其軸XY兩個方向的振動，軸的振動偏移量一般在20微米以下。另外乳化器發(fā)生爆炸很多是因為摩擦發(fā)熱引起的溫度發(fā)生劇烈的變化引起的爆炸，要監(jiān)測其進出口溫度，以及軸承外套溫度，不超過60攝氏度。然后出口溫度與進口溫度的差值在5℃以內(nèi)，也就是說乳化升溫不超過5℃。有些時候也要對電機電流、電壓和腔體壓力、輸入流量等參數(shù)進行監(jiān)測。利用在線監(jiān)測的手段來觀察乳化器的采集重點參數(shù)并分析和聯(lián)動，可以提高安全保障，同時更有效的保證產(chǎn)品質(zhì)量。

3.乳化器在線監(jiān)測的硬件結(jié)構(gòu)

乳化器的在線監(jiān)測主要就是針對其振動信號和溫度信號的各項參數(shù)進行監(jiān)測，并將相應(yīng)的值和異常值進行比較分析。采集的信號經(jīng)過濾波、信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換之后進行采集、分析和計算，并和正常指標(biāo)進行比對。根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境，還可以連接遠(yuǎn)程計算機。

3.1溫度信號的在線監(jiān)測

乳化器溫度的測量采用熱電阻傳感器，檢測乳化器在進口處和出口處的溫度，以及軸承外套的溫度。溫度傳感器檢測精度1%， 靈敏度±0. 3℃， 測量范圍： 0～150℃。

3.2振動信號的在線監(jiān)測

振動信號的測量一般采用加速度傳感器或速度傳感器，考慮到現(xiàn)場工作環(huán)境比較嚴(yán)峻，乳化器振動信號的在線測量采用比較易于安裝的加速度傳感器。

振動信號的監(jiān)測通過布置加速度傳感器，監(jiān)測乳化器的振動，振動檢測頻率范圍10Hz～10kHz，來監(jiān)測上下兩個法蘭的振動偏移量。

3.3主計算機系統(tǒng)

主計算機系統(tǒng)包括主計算機系統(tǒng)包括工控機和遠(yuǎn)程監(jiān)測用計算機。測量的溫度信號和振動信號通過信號放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等之后調(diào)理成電壓信號，進入計算機信號采集系統(tǒng)。主計算機系統(tǒng)實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的采集、信號的分析以及顯示及后面的報警等功能。根據(jù)現(xiàn)場工作的環(huán)境，可以安裝一些遠(yuǎn)程計算機。

4.乳化器在線監(jiān)測的軟件結(jié)構(gòu)

4.1數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊采用直接存儲的方式，將各個點的溫度信號和振動信號等進行采集測量，通過設(shè)定一定的采樣時間和采樣頻率，將乳化器采集到的數(shù)據(jù)送入到監(jiān)測系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)存儲，并運用網(wǎng)絡(luò)功能實現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)交換。

4.2在線監(jiān)測模塊

在線監(jiān)測模塊通過前期采集的原始數(shù)據(jù)進行計算，求出各種特征參數(shù)，比如溫度和振動的峰值、均值、溫升等，然后將這些參數(shù)和設(shè)定的基準(zhǔn)值進行比較，來判斷乳化器工作是否正常，如果超過警戒值要發(fā)出報警信號。在線監(jiān)測的界面可以顯示各點的安全狀態(tài)。

4.3故障分析模塊

在故障分析中，常用的方式是傅立葉變換或小波分析的方法。

傅立葉變換是在信號處理中最常用的算法之一，通過傅立葉原理得出任何連續(xù)的信號，都可以用其它的一些不同頻率的正弦信號進行疊加，傅立葉變換這是一種特殊的積分變換。正是由于其信號提出和處理的強大功能，傅立葉變化在在線監(jiān)測中有著廣泛的應(yīng)用。

小波變換也是一種有效的時頻分析方法，可以很有效的從信息中提取信息，它是實現(xiàn)信號的局部變換，在數(shù)學(xué)、信號處理等學(xué)科中得到了廣泛的應(yīng)用。小波是一種小區(qū)域、衰減性的波形，利用這種方式，可以自動適應(yīng)時頻信號的分析，更聚焦信號的細(xì)節(jié)問題，應(yīng)用在系統(tǒng)在線監(jiān)測中可以方便很多局部信號的測量。

4.4數(shù)據(jù)存儲單元

由于乳化器是乳化生產(chǎn)線的核心設(shè)備，因此我們針對乳化器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，需要保留6個月的運行數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲在工控機的主電腦硬盤中，供調(diào)取和分析用。

4.5安全聯(lián)鎖裝置

數(shù)據(jù)采集和分析后，工業(yè)控制系統(tǒng)會根據(jù)分析結(jié)果判定乳化器運行狀態(tài)是否異常，如果超出安全設(shè)定值，系統(tǒng)會執(zhí)行報警甚至停機動作，從而切實提高安全生產(chǎn)水平。

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