磨煤机振声信号分析及基于BP网的料位识别.pdf

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1、第27卷第12期东北大学学报（自然科学版）Vol.27，No.122006年12月JournalofNortheasternuniversity（Naturalscience）Dec.2006!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：1005-3026（2006）12-1319-05磨煤机振声信号分析及基于!"网的料位识别沙毅，曹英禹，郭玉刚（东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110004）摘要：对磨煤机振声信号进行了频谱和功率谱分析，分析表明：低频分量携带磨煤

2、机的料位信息，而高频分量则是由高速电机旋转噪声、排风机噪声以及磨煤机筒体混响噪声引起的；低频料位信号与高频噪声信号是调制关系·利用希尔伯特变换对振声信号进行了解析化处理，分解出低频料位信息，并以振声解析信号的包络为对象，进行料位特征的提取·利用BP神经元网络，建立了磨煤机料位与振声信号的关系模型，从而实现磨煤机料位的自动识别·将模型的计算结果与实测值进行比较，结果表明，料位识别精度在1.5%之内·关键词：磨煤机；振声信号；料位识别；希尔伯特变换；BP神经元网络中图分类号：TP242文献标识码：A磨煤机料位参数是火力发电系统的重要参数应的变化，可以作为料

3、位识别的依据·由于磨煤机之一，对料位的准确检测和有效控制决定了磨煤振声信号的采集比较容易，因此振声信号法是一机的运行状态·料位参数的检测方法有振声信号种比较方便实用的方法［4］·法、有用功率法、筒体径向切向压力法、筒体进出本文对磨煤机的振声信号进行了详细分析，口差压信号法等［1，2］引入希尔伯特变换时域信号处理方法［5］，提取出·其中，有用功率法利用了磨煤机电机的有用功率和球磨机负荷之间的相关表征料位信息的特征向量，并利用BP神经元网络法［6］，建立了料位与振声信号的关系模型，实性：随着磨煤机负荷的增加，电机的有用功率先升后降，此极值可以认为是磨煤机负

4、荷的最佳点，以现磨煤机料位的自动识别·此作为料位的估计·但影响有用功率的因素很多，1磨煤机振声信号产生机理与采集检测精度不高·筒体径向切向压力法是将压力传感器安装在磨煤机顶部和底部，通过测量筒体顶#$#振声信号产生机理部的压力和筒体底部的张力来计算总压力的变磨煤机在筒体转动时，钢球与钢球、钢球与衬化，以此估算磨煤机中的料位，该方法的数据传输瓦之间撞击产生振动，进而发出声音·磨煤机的筒是一大难题，国外有公司利用这种原理制成采用体是一个强反射面，即所谓声学上的硬壁面，入射无线收发技术的测试系统，但设备造价非常昂贵·的声波少部分被吸收，大部分被返回，声波在筒

5、体筒体进出口差压信号法是根据磨煤机进口与出口内被连续反射，建立起一个混合响声场·在磨煤机之间的差压信号变化来间接地测量料位·由于差同一个轴平面上，声压的最大值发生在钢球激励压信号同时受存煤量、通风量、出炉温度以及磨煤点，近场声压值较高，声场的指向性也较强，不同机结构等诸多因素的影响，很难建立起差压与料方向的声压分布变化很大；随着距离的增加，这一位的函数关系，所以此种研究方法已经逐渐被淘趋势逐渐减弱，趋近于脉动圆柱体辐射的声场·汰［3］·在磨煤机内部有很多声发射源，因此，振声信磨煤机的振声信号是由于磨煤机中的钢球做号的组成也非常复杂，但主要的声源由钢球撞

6、击自由落体运动碰到筒体壁发生振动而产生的声音转筒的激励力形成·在一次撞击过程中，传给转筒信号，随着磨煤机中料位的不同，其强度会产生相的能量可由下式计算［7］：收稿日期：2006-01-08基金项目：国家自然科学基金跨科学部交叉重点项目（10433020）·作者简介：沙毅（1959-），男，江苏无锡人，东北大学副教授，博士研究生·1320东北大学学报（自然科学版）第27卷（f）2声音采集卡的采样精度为16位，最高采样频EF/cI［h（f）］df，（1）tI!!fmc率为44.1k~Z，试验用采样频率为8k~Z，采集数0据格式为Wav文件，数据连接到Mat

7、1ab数学仿真其中，F/（f）2是激励力方程的导数的平方，通c环境进行后期运算与处理·过F/（f）2=-!2F2（f）很容易得到，!是角频cc将传声器安装在距磨煤机筒体着力点约1m率，F（f）是频率为f的激励力的幅度；h（f）是cc的位置，在不影响电厂正常生产的前提下，让磨煤转筒的频率响应·设加权系数为a，那么，在单位机工作在料位为40%，50%，60%和70%的状态时间内，磨煤机辐射出的带宽为"f，中心频率为下，并记录此时的振声信号，以及上升阶段的全部f0的声能，可由式（2）计算：振声信号数据·实际连续采集了60min的振声信，"f）INa"rad1

8、$0c号，每种料位持续时间约10min，其时域波形如图E（f02>f0#sd2!$m1所示·F