焦炉用推焦装置振动信号采集系统

1.本技术属于焦炉生产技术领域，具体涉及一种焦炉用推焦装置振动信号采集系统。


背景技术：

2.焦炉生产是煤资源利用的一种重要形式，对冶金业有非常重要的影响。推焦装置是焦炉生产成套设备的重要部件，作用为将高温炼制好的焦炭推出炭化室。推焦装置一般由推焦杆、支座组件和传动系统组成，在实际生产中，推焦杆通过推焦头将1000℃高温焦炉内的焦炭从炭化室推出，推焦完成后，推焦杆退出炭化室。然而在推焦炭过程中，推焦杆上常伴随着异常振动的产生，导致焦炭不能顺利推出，影响正常生产，并且持续的振动对安全生产也存在一定隐患。因为，为找到异常振动的故障原因，需要采集振动信号进行故障分析。
3.相关技术中，信号采集方案是将振动传感器设置在推焦装置的前支辊(属于支座组件)上，振动信号需先经过前支辊，然后再传递到振动传感器，进行信号采集。该种技术方案存在以下缺陷，由于不是直接采集推焦杆振动信号，信号可靠性较低，且采集到的信号信噪比非常低，导致不能提取出有用信号。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本技术提供一种焦炉用推焦装置振动信号采集系统，以解决现有推焦装置异常振动分析中，不能有效采集到分析信号的技术问题。
5.为实现以上目的，本技术采用如下技术方案：
6.本技术提供一种焦炉用推焦装置振动信号采集系统，该系统包括，
7.振动传感器，安装布置在推焦杆上预定位置处，用于感测推焦过程中推焦杆的振动信号；数据采集仪，用于对所述振动信号所表征的数据信息进行采集管理；
8.其中，所述预定位置基于以下方式预先确定：
9.获取推焦过程中所述推焦杆的温度分布数据；
10.根据所述温度分布数据以及所述振动传感器的工作温度上限值，在所述推焦杆上确定满足传感器正常工作的所述预定位置。
11.可选地，所述获取推焦过程中推焦杆的温度分布数据，具体为：
12.通过红外热成像仪对推焦过程中推焦装置的推焦杆进行扫描成像，以得到所述温度分布数据。
13.可选地，所述根据所述温度分布数据以及振动传感器的工作温度上限值，在所述推焦杆上确定满足传感器正常工作的所述预定位置，具体为：
14.从所述温度分布数据中筛选出温度值低于所述工作温度上限值的待选位置点；
15.将所述待选位置点中最靠近推焦杆头侧的位置点所在的位置，确定为所述预定位置。
16.可选地，所述振动传感器安装布置在推焦杆上预定位置处，具体为：
17.将安装挡板固定连接在推焦杆上预定位置处，并将与所述振动传感器相适配的磁吸座固定连接在所述安装挡板上，通过所述磁吸座实现所述振动传感器的安装布置。
18.可选地，所述磁吸座与所述安装挡板之间、所述安装挡板与所述推焦杆之间均采用螺钉固定连接。
19.可选地，还包括前置放大器和低通滤波器；
20.所述振动信号依次经过所述前置放大器和所述低通滤波器后导入所述数据采集仪。
21.可选地，所述低通滤波器的分析截止频率基于以下方式确定：
22.通过模态分析确定推焦杆的固有频率，基于预设阶数的固有频率确定所述分析截止频率。
23.可选地，所述振动传感器为三相传感器。
24.可选地，所述数据采集仪的型号为sdy2400。
25.本技术采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
26.本技术的技术方案中，焦炉用推焦装置振动信号采集系统，包括，振动传感器，安装布置在推焦杆上预定位置处，用于感测推焦过程中装置的振动信号；数据采集仪，用于对振动信号所表征的数据信息进行采集管理；其中，预定位置基于以下方式预先确定：获取推焦过程中推焦杆的温度分布数据；根据温度分布数据以及振动传感器的工作温度上限值，在推焦杆上确定满足传感器正常工作的预定位置。本技术的技术方案中，根据推焦杆温度分布和振动传感器的工作温度上限值确定振动传感器在推焦杆上的直接安装位置并进行安装布置，进而在信号采集过程中实现了振动信号的直接采集，从而可有效得到分析信号，提高信号信噪比，有利于后续故障分析的开展进行。
27.本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。
附图说明
28.附图用来提供对本技术的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本技术实施例的附图与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，但并不构成对本技术技术方案的限制。
29.图1为本技术一个实施例提供的焦炉用推焦装置振动信号采集系统的振动传感器安装位置的示意说明图；
30.图2为本技术一个实施例中振动传感器安装布置方式的的示意说明图；
31.图3为本技术一个实施例中焦炉用推焦装置振动信号采集系统的系统连接框图示意图；
32.图4为本技术一个实施例中振动信号采集系统的应用示意说明图。
33.图中，11-推焦杆；12-滑履；13-支架组件；14-预定位置；15-安装挡板；16-磁吸座；17-振动传感器。
具体实施方式
34.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
35.如背景技术中所述，焦炉生产是煤资源利用的一种重要形式，对冶金业有非常重要的影响。推焦装置是焦炉生产成套设备的重要部件，作用为将高温炼制好的焦炭推出炭化室。推焦装置一般由推焦杆、支座组件和传动系统组成，在实际生产中，推焦杆通过推焦头将焦炉内的焦炭从炭化室推出，推焦完成后，推焦杆退出炭化室。然而在推焦炭过程中，推焦杆上常伴随着异常振动的产生，导致焦炭不能顺利推出，影响正常生产，并且持续的振动对安全生产也存在一定隐患。因为，为找到异常振动的故障原因，需要采集振动信号进行故障分析。
36.相关技术中，信号采集方案是将振动传感器设置在推焦装置的前支辊(属于支座组件)上，振动信号需先经过前支辊，然后再传递到振动传感器，进行信号采集。该种技术方案存在以下缺陷，由于不是直接采集振动信号，信号可靠性较低，且采集到的信号信噪比非常低，导致不能提取出有用信号。
37.针对于此，本技术提供一种焦炉用推焦装置振动信号采集系统，以解决现有推焦装置异常振动分析中，不能采集到有效分析信号的技术问题。
38.在一实施例中，推焦装置的示意说明如图1所示，其包括推焦杆11(图1中推焦杆左侧为推焦杆头侧)，滑履12以及支撑组件13；如背景技术中所述，现有技术中的信号采集方案是将振动传感器设置在推焦装置的前支辊上(属于支座组件，如图1中靠近炭化室的第一个支座)。
39.在该实施例中，本技术提出的焦炉用推焦装置振动信号采集系统，包括：
40.振动传感器，安装布置在推焦杆上预定位置处(如图1中所示的预定位置14)，用于感测推焦过程中推焦杆的振动信号；
41.数据采集仪(图1中未示出)，用于对振动信号所表征的数据信息进行采集管理；
42.该实施例中，预定位置基于以下方式预先确定：
43.获取推焦过程中推焦杆的温度分布数据，举例而言，可采用非接触式测温方式来得到温度分布数据；
44.具体的，如可通过非接触式红外热成像仪对推焦过程中推焦装置的推焦杆进行扫描成像，以得到该温度分布数据；
45.之后，根据温度分布数据以及振动传感器的工作温度上限值，在推焦杆上确定满足传感器正常工作的预定位置了；
46.具体的，可从温度分布数据中筛选出温度值低于工作温度上限值的待选位置点，举例而言，振动传感器的工作温度上限值为40摄氏度，基于温度分布数据筛选温度小于40摄氏度的各位置点(或者说位置区域)；
47.将待选位置点中最靠近推焦杆头侧的位置点所在的位置，确定为预定位置；
48.举例而言，在一具体实施场景中，推焦装置中推焦杆11整体为细长状，长约27米，装置整体重达40吨，炭化室长度约18米，实际推焦时间为45s，即推焦过程中推焦杆后半部
分不进入炭化室，但受1000℃炭化室高温影响，推焦杆整体结构温度会发生较大变化，经由上述方式进行预定位置的确定，最终确定沿推焦杆x方向(原点为推焦杆头端)21.5米处为预定位置，在该位置进行振动传感器的安装布置。
49.本技术的技术方案中，根据推焦杆温度分布和振动传感器的工作温度上限值确定振动传感器在推焦杆上的直接安装位置并进行安装布置，进而在信号采集过程中实现了振动信号的直接采集，从而可有效得到分析信号，有利于后续故障分析的开展进行。
50.为便于理解本技术的技术方案，下面以另一实施例对本技术的技术方案进行介绍说明。
51.与前文实施例类似，在该实施例中，焦炉用推焦装置振动信号采集系统，包括：
52.振动传感器，安装布置在推焦杆上预定位置处(如图1中所示的预定位置14)，用于感测推焦过程中推焦杆的振动信号；
53.数据采集仪(图1中未示出)，用于对振动信号所表征的数据信息进行采集管理；
54.该实施例中，预定位置基于以下方式预先确定：
55.获取推焦过程中所述推焦杆的温度分布数据，具体的，该实施例中，通过红外热成像仪对推焦过程中推焦装置的推焦杆进行扫描成像，以得到该温度分布数据；
56.之后根据温度分布数据以及振动传感器的工作温度上限值，在推焦杆上确定满足传感器正常工作的预定位置；
57.具体的，可从温度分布数据中筛选出温度值低于工作温度上限值的待选位置点，举例而言，振动传感器的工作温度上限值为30摄氏度，基于温度分布数据筛选温度小于30摄氏度的各位置点(或者说位置区域)；
58.将待选位置点中最靠近推焦杆头侧的位置点所在的位置，确定为预定位置。
59.该实施例中，振动传感器安装布置在推焦杆上预定位置处，具体为：
60.如图1和图2所示，将安装挡板15固定连接在推焦杆11上预定位置14处，并将与振动传感器相适配的磁吸座16固定连接在安装挡板15上，通过磁吸座16实现振动传感器17的安装布置，该种安装布置方式，在保证振动传感器与采集点更好固定的基础上，兼顾了安装调试的便利性。
61.进一步的，作为一种具体实施方式，该实施例中，磁吸座16与安装挡板15之间、安装挡板15与推焦杆11之间均采用螺钉固定连接。
62.如图3所示，该实施例中，焦炉用推焦装置振动信号采集系统，还包括前置放大器和低通滤波器；振动传感器采集的振动信号依次经过前置放大器和低通滤波器后导入数据采集仪；
63.本技术的应用场景中，环境干扰较大，振动信号主要为低频信号，设置前置放大器和低通滤波器，在信号放大后，利用低通滤波器可有效滤除高频信号，有利于提高采集信号的信噪比。
64.进一步，作为一种优选，该实施例中，低通滤波器的分析截止频率基于以下方式确定：
65.通过模态分析确定推焦装置的固有频率，基于预设阶数的固有频率确定分析截止频率，举例而言，通过模态分析确定推焦杆的固有频率，根据其低频特性，选取第50阶固有频率作为分析截止频率，如该实施例中，最终确定的分析截止频率为122.588hz。
66.该实施例中，为保证采集到的数据之间的同源性，振动传感器为三相传感器，通过三相振动传感器采集推焦装置x、y、z三个方向的振动信号；
67.举例而言，三相振动传感器的型号为sd1409，可同时采集x、y、z三个方向的振动信号，该型传感器的测试频率范围宽，灵敏度高，抗干扰能力强。
68.该实施例中，为满足精度要求，数据采集仪的型号为sdy2400，其内置16位a/d，分辨率较高。
69.如图4所示，为振动故障风险的整体应用示意说明图。推焦装置的振动信号经过振动传感器、前置放大器及低通滤波器传递到数据采集仪，通过数据采集软件可实时动态显示采集到的x、y、z三个方向信号，采集到的数据可同时保存到电脑中，进行后续信号故障原因分析。
70.实际中，由于推焦装置需要动态进入1000℃炭化室推焦，该实施例中，首先预先通过红外热成像仪确定推焦过程中，推焦装置结构不同部位温度变化情况，确定振动信号采集点；进行在实际信号采集时，通过螺钉连接将振动传感器固定在推焦装置上采集其振动信号，并通过前置放大器、滤波器传递到数据采集仪。信号采集过程中，通过模态分析得出推焦装置固有频率，根据其低频特性，选取第50阶固有频率122.588hz作为分析截止频率，选取低通滤波器，进而可有效滤除高频信号，提高信噪比。该种信号采集方式，解决了推焦装置在动态进入1000℃炭化室推焦过程中，无法直接采集推焦装置振动信号、采集到的振动信号信噪比低的问题。
71.而与现有推焦装置数据采集技术方案相比，本发明有益效果在于：本技术通过红外热成像仪确定振动信号采集点，将振动传感器通过螺钉连接安装在推焦装置上采集其振动信号；根据推焦装置模态分析结果及低频特性，确定其采样频率，有效滤除高频信号，更能得到有效的分析信号。本发明的采集系统安全、可靠，可有效提高信号信噪比，为后续准确判断推焦装置故障原因提供了可靠有效的数据及科学依据。
72.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。