專利名稱:一種乳化器連續(xù)運行安全監(jiān)控方法
一種乳化器連續(xù)運行安全監(jiān)控方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域的炸藥生產(chǎn)安全監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種乳 化器連續(xù)運行安全監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，民用工程對炸藥的需求量增長很快，近幾年均達到年增長率30%以上。乳化炸藥是目前民爆行業(yè)廣泛使用的炸藥，具有 高效和環(huán)保的特點。乳化炸藥生產(chǎn)線的核心裝備是乳化器，包括初乳化器 和精乳化器。乳化器工作狀態(tài)如何直接影響炸藥的產(chǎn)量和質(zhì)量。同時，乳 化器又是整個生產(chǎn)線中唯一有高速機械運動的設(shè)備，因此，也是最危險的 設(shè)備。乳化炸藥在一定的壓力和溫度條件下會爆炸，高速機械運動設(shè)備極 易引起爆炸。目前，國內(nèi)有乳化炸藥生產(chǎn)線100多條，近三年來己經(jīng)發(fā)生 過三起爆炸事故，損失慘重。技術(shù)鑒定表明，三起爆炸事故均由乳化器引 起。根據(jù)乳化器的結(jié)構(gòu)特點，爆炸必定由非正常機械運動引起局部壓力和 溫度達到爆燃條件而引起?？梢姡O(jiān)測乳化器機械運行狀態(tài)，在異常狀態(tài) 下報警或緊急停車，對于保障人員和財產(chǎn)安全具有極為重要的意義。從機械和力學(xué)的觀點，乳化器事故前必然有機械異常發(fā)生或流程異常 發(fā)生。機械異常一定會反應(yīng)到振動變化中，而致命的流程異常會反應(yīng)到溫 度變化中。因此，釆集關(guān)鍵測點的信號，連續(xù)進行信號分析并提取特征數(shù) 據(jù)，對安全性進行判斷和診斷是極其必要的。但是，目前乳化炸藥生產(chǎn)線 的安全監(jiān)控主要依靠人工定時肉眼觀察和聽音判斷，準(zhǔn)確性差，反應(yīng)不及 時，危險性高，至今尚無手段長期連續(xù)監(jiān)測乳化器的安全性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種乳化器連續(xù)運行安全監(jiān)控方法，該方法可以及時發(fā)現(xiàn)乳化器故障或預(yù)測零部件失效，盡可能避免意外爆炸等惡性 事故出現(xiàn)。本發(fā)明提供的乳化器連續(xù)運行安全監(jiān)控方法，其步驟包括 (l)以乳化器攪拌室的上、下法蘭處作為振動測量點，實時采集同一平 面上的二個相互垂直的振動信號，并實時采集物料進、出口處的溫度信號；(2) 利用振動信號分析理論和方法，對上述采集到的數(shù)據(jù)實時進行連 續(xù)計算和分析，分別得到振動特征指標(biāo)和溫度特征指標(biāo)；振動特征指標(biāo)包 括振幅峰值、振幅頻譜、波形指標(biāo)、峰值指標(biāo)、裕度指標(biāo)和峭度指標(biāo)；溫 度特征指標(biāo)包括溫度量和溫升量；(3) 將步驟(2)獲得的數(shù)據(jù)與其對應(yīng)的安全允許極限值進行邏輯對 比，如果出現(xiàn)下述情況之一，報警或緊急停止生產(chǎn)線，否則轉(zhuǎn)動步驟(1) 循環(huán)執(zhí)行(Al)所有振動測量點的振動特征指標(biāo)中的任何一個值超過其對應(yīng)的 安全允許極限值；(A2)所有振動測量點振動特征指標(biāo)中的任何一個值或多個值的變化 率超過其對應(yīng)的安全允許極限值；(A3)所有溫度測點溫度特征指標(biāo)中的任何一個值超過其對應(yīng)的安全 允許極限值。本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果(1) 采用本發(fā)明，可以對乳化炸藥生產(chǎn)線中關(guān)鍵設(shè)備乳化器方便地實 施長期、連續(xù)、可靠的遠程安全監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)乳化器故障或預(yù)測零 部件失效，盡可能避免意外爆炸等惡性事故出現(xiàn)。(2) 與現(xiàn)有的安全監(jiān)測手段比較，本發(fā)明利用適當(dāng)?shù)臏y點信息，不僅 直接檢測物料溫度和溫升的變化，還檢測振動大小、烈度、以及時域和頻 域特征指標(biāo)數(shù)據(jù)，自動、連續(xù)監(jiān)測和判斷初乳化器、精乳化器的安全狀態(tài)， 并對典型故障進行診斷分析，無需再用人工手段近距離直接檢査設(shè)備，可保證監(jiān)測的實時性和數(shù)據(jù)完整性，提高設(shè)備安全性，降低人員操作的危險 性。(3)本發(fā)明便于采用現(xiàn)代信息技術(shù)手段積累歷史數(shù)據(jù)，可不斷修正安全允許閾值體系，也可以為生產(chǎn)線的維修與完善提供參考。


圖1為本發(fā)明方法的控制流程圖。
具體實施方式
乳化器是高速旋轉(zhuǎn)的機械設(shè)備，當(dāng)其產(chǎn)生機械運動異常時會引起振動 變化。乳化炸藥爆燃的條件是一定的溫度和壓力環(huán)境。因此，可以通過振 動和溫度的連續(xù)監(jiān)測、分析，對乳化器故障和失效進行早期診斷。本發(fā)明以乳化器振動監(jiān)測為主要手段，首先通過對乳化器全工況下的 振動信號進行采集，并在大量時域和頻域分析基礎(chǔ)上，綜合確定乳化器安 全運行的閾值體系，包括各振動測量點的峰峰值極限、頻譜分量的頻率范 圍和幅值極限、振動烈度極限，以及偏度與峭度、波形指標(biāo)、峰值指標(biāo)、 脈沖指標(biāo)、裕度指標(biāo)、峭度指標(biāo)等時域指標(biāo)極限。根據(jù)乳化炸藥特性和生 產(chǎn)工藝，針對不同物料和工況，提出乳化器物料溫度和溫升的極限指標(biāo)。 在乳化器運行時，實時采集振動和溫度信號，計算和提取前述特征指標(biāo)數(shù) 據(jù)，根據(jù)上述規(guī)則，判斷乳化器運行狀態(tài)。在乳化器工作狀態(tài)異常，并達 到設(shè)定極限時，提前預(yù)報和自動處理，盡可能地防止乳化器產(chǎn)生意外爆炸。下面對本發(fā)明方法的處理步驟作進一步詳細(xì)的說明。(1) 分別在乳化器攪拌室的上、下法蘭處，實時采集同一平面上的二個相互垂直的振動信號，并實時采集物料進、出口處的溫度信號；(2) 利用振動信號分析理論和方法，對上述采集到的數(shù)據(jù)實時進行連 續(xù)計算和分析，分別得到振動特征指標(biāo)和溫度特征指標(biāo)。振動特征指標(biāo)分 為振動時域和頻域特征指標(biāo)，包括振幅峰值、振幅頻譜、波形指標(biāo)、峰值 指標(biāo)、裕度指標(biāo)和峭度指標(biāo)等。溫度特征指標(biāo)包括溫度量和溫升量。其中 幾個指標(biāo)的計算公式如下所示① 波形指標(biāo)ShapeFactor^
r t RMS<formula>formula see original document page 6</formula>7)是表示周期波波形尖銳程度的因數(shù)，它是周期波的有效值與平均值之比。 該值也是用于滾動軸承簡易診斷的有效指標(biāo)之一。當(dāng)值過大時，表明滾動 軸承可能有點蝕；而值過小時，則有可能發(fā)生了磨損。其中，/ MS為信號x (i)的均方根值為， i = i N, N為采樣點數(shù)；② 峰值指標(biāo)峰值指標(biāo)定義為峰值Peak與均方根值i MS之比。該值用于滾動軸承簡 易診斷的優(yōu)點在于它不受軸承尺寸、轉(zhuǎn)速及載荷的影響，也不受傳感器、 放大器等一、二次儀表靈敏度變化的影響。該值適用于點蝕類故障的診斷。 通過對峰值指標(biāo)值隨時間變化趨勢的監(jiān)測，可以有效地對滾動軸承故障進 行早期預(yù)報，并能反映故障的發(fā)展變化趨勢。當(dāng)滾動軸承無故障時， Peak/RMS為一較小的穩(wěn)定值； 一旦軸承出現(xiàn)了損傷，則會產(chǎn)生沖擊信號， 振動峰值明顯增大，但此時均方根值尚無明顯的增大，故峰值指標(biāo)增大； 當(dāng)故障不斷擴展，峰值逐步達到極限值后，均方根值則開始增大，峰值指 標(biāo)逐步減小，直至恢復(fù)到無故障時的大小。峰值Peak的定義為信號x (i)中最大值與最小值之差的一半，即 Peak = 1/2 [max( xi ) _ min ( xi )]④ 裕度指標(biāo)ClearanceFactor r PeakClearanceFactor=——^~〃xA-信號X (i)的均值；裕度指標(biāo)表示波的豐滿程度，與峰值指標(biāo)和脈沖指標(biāo)具有相同的診斷用途， 但它在微小缺陷的檢測能力上較好。⑤ 山肖度指禾示KurtosisFactor對于零均值的振動信號x (i)，峭度指標(biāo)定義為對于離散序列的軸承 振動信號{ xi }，峭度指標(biāo)KurtosisFactor的計算式為KurtosisF actor =——-;-疆S4因為正常軸承的振動信號近似服從正態(tài)分布，所以可得其峭度值約為 3，當(dāng)軸承出現(xiàn)故障時，其峭度值將大于3，據(jù)此可以判斷軸承是否發(fā)生了 異常。(3)將步驟(2)計算所獲得的數(shù)據(jù)與其對應(yīng)的安全允許極限值進行 邏輯對比，如果出現(xiàn)下述情況之一，報警或緊急停止生產(chǎn)線，否則繼續(xù)運 行，直至任務(wù)結(jié)束；(Ai)所有振動測量點的振動特征指標(biāo)中的任何一個值超過其對應(yīng)的 安全允許極限值；(A2)所有振動測量點振動特征指標(biāo)中的任何一個值或多個值的變化 率超過其對應(yīng)的安全允許極限值；(A3)所有溫度測點溫度特征指標(biāo)中的任何一個值超過其對應(yīng)的安全 允許極限值。本發(fā)明還可以通過保存上述數(shù)據(jù)，分析各特征數(shù)據(jù)的變化趨勢，根據(jù) 安全診斷規(guī)則預(yù)測乳化器的安全性，并為生產(chǎn)線的維修以及完善化提供依 據(jù)。所述"安全允許極限值"是指初乳化器和精乳化器在極限工況下的振 動特征指標(biāo)值和溫度特征指標(biāo)值。如果末獲得生產(chǎn)線的安全允許極限值， 可以采用實驗測量和統(tǒng)計分析二種方法獲得。實驗測量可以采用與上述實時監(jiān)控相同的方法進行信號采集和數(shù)據(jù)處 理，采集各極限工況下的振動信號和溫度信號，獲得相應(yīng)的振動特征指標(biāo) 和溫度特征指標(biāo)，作為其對應(yīng)的安全允許極限值。統(tǒng)計分析是對不同工況下乳化器的工作參數(shù)進行檢測，統(tǒng)計分析振動 和溫度信號與乳化器生產(chǎn)工況的關(guān)系，將乳化器正常時的振動特征指標(biāo)和 溫度特征指標(biāo)提取出來，作為安全允許指標(biāo)體系的基值。這些基值是隨生 產(chǎn)工況而變化的。利用故障的乳化器轉(zhuǎn)子進行故障模擬試驗，檢測故障轉(zhuǎn)子工作時的振動時域和頻域特征值。采取以下方法提取安全允許極限值 安全允許極限報警值=0. 4X (故障特征值-安全允許指標(biāo)體系基值) 安全允許極限危險值=0. 7X (故障特征值-安全允許指標(biāo)體系基值) 在達到安全允許極限報警值時，應(yīng)該用聲光報警提示運行人員采取措 施，在達到安全允許極限危險值時，通過連鎖裝置使生產(chǎn)線立即停車。安全允許極限不是單一的一個數(shù)據(jù)，而是一組數(shù)據(jù)，對應(yīng)初乳化器和 精乳化器、不同的測點、以及不同的算法組合有不同的極限數(shù)據(jù)。這些數(shù) 據(jù)與乳化器相應(yīng)失效模式相關(guān)，都需要采取上述方法進行確定。對不同規(guī)格的乳化炸藥生產(chǎn)線，可以通過實測、計算、統(tǒng)計、特征提 取，獲得這一組安全允許極限的數(shù)據(jù)。由于采用了相同的檢測、分析、診 斷手段，得到的安全允許極限可以用于乳化器運行的長期連續(xù)監(jiān)測中。
權(quán)利要求
1、一種乳化器連續(xù)運行安全監(jiān)控方法，其步驟包括
(1)以乳化器攪拌室的上、下法蘭處作為振動測量點，實時采集同一平面上的二個相互垂直的振動信號，并實時采集物料進、出口處的溫度信號；
(2)利用振動信號分析理論和方法，對上述采集到的數(shù)據(jù)實時進行連續(xù)計算和分析，分別得到振動特征指標(biāo)和溫度特征指標(biāo)；振動特征指標(biāo)包括振幅峰值、振幅頻譜、波形指標(biāo)、峰值指標(biāo)、裕度指標(biāo)和峭度指標(biāo)；溫度特征指標(biāo)包括溫度量和溫升量；
(3)將步驟(2)獲得的數(shù)據(jù)與其對應(yīng)的安全允許極限值進行邏輯對比，如果出現(xiàn)下述情況之一，報警或緊急停止生產(chǎn)線，否則轉(zhuǎn)動步驟(1)循環(huán)執(zhí)行
(A1)所有振動測量點的振動特征指標(biāo)中的任何一個值超過其對應(yīng)的安全允許極限值；
(A2)所有振動測量點振動特征指標(biāo)中的任何一個值或多個值的變化率超過其對應(yīng)的安全允許極限值；
(A3)所有溫度測點溫度特征指標(biāo)中的任何一個值超過其對應(yīng)的安全允許極限值。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種乳化器連續(xù)運行安全監(jiān)控方法，步驟為①以乳化器攪拌室的上、下法蘭處作為振動測量點，實時采集同一平面上的二個相互垂直的振動信號，并實時采集物料進、出口處的溫度信號；②利用振動信號分析理論和方法，對上述采集到的數(shù)據(jù)實時進行連續(xù)計算和分析，分別得到振動特征指標(biāo)和溫度特征指標(biāo)；③將步驟②獲得的數(shù)據(jù)與其對應(yīng)的安全允許極限值進行邏輯對比，當(dāng)超過其安全范圍時報警或緊急停止生產(chǎn)線。采用本發(fā)明可以對乳化器方便地實施長期、連續(xù)、可靠的遠程安全監(jiān)測，可及時發(fā)現(xiàn)其故障或預(yù)測零部件失效，盡可能避免意外爆炸等惡性事故出現(xiàn)的方法。本發(fā)明可保證監(jiān)測的實時性和數(shù)據(jù)完整性，提高設(shè)備安全性，降低人員操作的危險性。
文檔編號C06B21/00GKCN101333137SQ200810048375
公開日2008年12月31日 申請日期2008年7月11日
發(fā)明者丁學(xué)俊, 劉根凡, 濤 楊, 秦衛(wèi)國, 賀國強, 偉 高, 黃樹紅 申請人:華中科技大學(xué);湖北凱龍化工集團股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan