一种立盘过滤机滤布破损多源融合在线检测系统及方法与流程

本发明涉及固液分离设备在线监测，特别涉及一种立盘过滤机滤布破损多源融合在线检测系统及方法。

背景技术：

1、立盘过滤机是一种连续式真空过滤设备，其核心工作原理为：主轴带动多个滤盘旋转，滤盘在矿浆槽内处于真空抽吸状态，矿浆中的液体透过滤布进入滤盘内部流道，经主轴和分配头汇流至汽水分离器排出，固体颗粒则在滤布表面形成滤饼；滤盘转出矿浆槽后进入吸干区继续抽吸脱水，最后转入卸料区，流道接通压缩气源进行卸料。

2、滤布在长期运行中承受矿浆冲刷、真空压差甚至机械刮擦，不可避免地会出现磨损、撕裂或局部穿孔等破损。滤布一旦破损，矿浆中的固体颗粒将直接穿透进入滤液系统，导致以下问题：精矿流失降低金属回收率；滤液浓度超标，增加污水处理负担；滤液含固量升高加剧过滤系统堵塞与设备磨损。

3、目前检测滤布破损的方法主要是人工目视巡检，依靠操作人员观察滤液清澈度或停机逐个排查，效率低、滞后严重且依赖经验。一些基于滤液浊度或压力的检测方案，往往只能判断是否发生破损，难以定位到具体的流道和滤板，或者受工况波动影响容易误报、漏报。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种立盘过滤机滤布破损多源融合在线检测系统及方法，解决现有人工巡检效率低、无法在线实时定位滤布破损的问题。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、一种立盘过滤机滤布破损多源融合在线检测系统，包括：

4、粒度分析仪，安装于过滤机汽水分离器的总排水管路上，用于在线连续检测排出滤液中固体颗粒的粒级分布与体积浓度；

5、多个压力传感器，一一对应地安装于过滤机主轴各独立流道的壁面开口处，用于实时采集每个流道在过滤机完整旋转周期内的压力信号数据；

6、相位传感器，安装于过滤机主轴，用于实时检测主轴旋转的相位角，确定每个流道当前处于过滤区、吸干区还是卸料区；

7、流量传感器，安装于过滤机吹风总管上，或安装于分配头与压缩气源之间的主吹气管路上，用于实时检测各流道卸料吹风期间的气体流量；

8、控制单元，分别与粒度分析仪、各压力传感器、流量传感器和相位传感器连接，配置运行状态识别模块、传感器故障自检模块、四重并行流道定位逻辑以及预设阈值与判断算法，用于执行滤布破损的整体判定与故障流道定位。

9、具体的，所述的粒度分析仪为激光衍射式在线粒度仪或超声波衰减式粒度仪，其取样口设于汽水分离器总排水管路的垂直下降段或水平段旁通取样环上；以保证样本代表性；

10、压力传感器为具有温度补偿功能的数字式压力变送器，通过主轴滑环或无线传输方式将信号送出；

11、相位传感器为编码器或接近开关，提供至少与流道数目匹配的角分辨率；

12、流量传感器为热式质量流量计、差压式流量计或涡街流量计，响应时间≤50ms。

13、一种立盘过滤机滤布破损多源融合在线检测方法，具体步骤为:

14、s1:运行状态识别与工况自适应；

15、控制单元实时采集过滤机的主轴转速、矿浆槽液位、真空负压、吹风阀门状态，并判断过滤机当前处于停机状态、未生产空载状态或正常生产状态，根据不同状态执行差异化的检测策略；

16、停机状态：不执行滤布破损的在线检测与报警，对所有传感器执行静态自检，记录完好工况基线，传感器异常仅输出维护预警；

17、空载运转或冲洗的未生产状态：采用临时空载基线替代正常生产时的基准值，仅执行压力、流量预检，不启用基于粒度分析仪的整体破损判定；检测到异常的压力或流量特征仅输出预检提醒，不触发紧急停机报警；

18、正常生产状态：控制单元在检测逻辑中采用漏报优先配置，完整执行 步骤s2-s4检测流程，对任何一级逻辑标记的疑似流道均予以确认并输出报警；

19、s2：整机破损感知；

20、粒度分析仪以预设时间间隔周期性采集样本并输出当前颗粒粒度分布数据，控制单元将当前数据与滤布完好状态下基准粒度分布数据进行对比，当粒径大于滤布孔径的颗粒体积浓度达到基准值的2-5倍以上且连续三个及以上的旋转周期存在异常，则判定整机存在滤布破损；

21、s3：四重并行流道故障定位；

22、控制单元在收到破损判定信号后，立即调取当前时刻及此前多个旋转周期内，所有流道的全周期压力数据和吹风总管的气体流量数据，并结合相位传感器的分区信号，执行四重并行流道故障定位逻辑分析，每一重逻辑均独立标记疑似流道；

23、逻辑a：过滤真空期稳态压力异常检测；

24、截取各流道处于过滤区和吸干区时的压力数据，并计算该时段内压力均值，若某流道的过滤区和吸干区的压力均值绝对值低于正常下限，则将该流道标记为一级疑似；

25、逻辑b：卸料压力变化特征异常检测；

26、控制单元识别各流道从吸干区末端转入卸料区的卸料压力曲线，提取卸料压力曲线的压力升到峰值又降低为零的时间、压力峰值，执行双重比对：

27、纵向比对：将当前参数与该流道完好状态下的历史模板比对，偏离值超出阈值则标记为纵向疑似；

28、横向比对：在同一旋转周期内，将所有流道的卸料压力峰值和压力升到峰值又降低为零的时间进行排序；若某流道的峰值显著低于群体中位数，或升压又降压的时间显著短于群体中位数，则标记为横向疑似；

29、若纵向疑似或横向疑似其中任一项被标记，控制单元将该流道标记为二级疑似；

30、逻辑 c：同周期多流道压力横向对比；

31、在同一旋转周期内，将所有流道的过滤区和吸干区压力均值进行横向排序比较，其中一流道压力均值偏离群体中位数且差值的绝对值超过群体标准差2-3倍标准差，无论其绝对值是否触发定位逻辑a的阈值，均标记为三级疑似；

32、逻辑d：卸料吹风流量异常检测；

33、控制单元利用相位传感器获取主轴旋转角度，结合预先标定的相位-流道对应关系，解算出当前时刻正在吹风的流道编号；流量传感器所测得的瞬时流量直接反映当前正在吹风的流道的流量特性，在每个旋转周期内，依次记录每个流道吹风期间流量曲线的特征参数；将当前特征参数与滤布完好时该流道的历史模板进行比对，若任一特征参数超出预设阈值，则将该流道标记为四级疑似；

34、s4：多逻辑综合裁决分级报警；

35、控制单元采用漏报优先规则，综合四重定位逻辑确认的故障流道并输出，具体为：

36、单流道被a、b、c、d任意一重逻辑标记疑似，立即确认该流道为潜在破损点，输出报警并在操作界面显示流道编号及触发逻辑类型；

37、单流道同时被多级逻辑标记则提升报警等级，并在操作界面突出显示；

38、多流道同时被标记，按被标记的逻辑级别数量、偏离程度确定的疑似强度排序输出所有流道；并在操作界面提示。

39、具体的，所述的步骤s1中临时空载基线可通过历史空载运行数据统计得到，或根据当前空载工况下若干周期数据的平均建立。

40、具体的，所述的步骤s2中基准粒度分布在系统投入运行初期，由人工确认滤布完好状态下，统计一段时间内的粒度分布均值及标准差获得。

41、具体的，所述的步骤s3的逻辑a中正常下限根据历史完好工况下各流道压力均值的统计分布设定，取压力均值的绝对值减去3倍标准差；

42、逻辑b中历史模板由该流道完好状态下多次卸料过程的特征参数统计得到；

43、逻辑d中特征参数与阈值比对具体包括：

44、实测峰值q≥基准峰值q0的1.5-3倍；基准峰值q0通过历史完好工况下各流道峰值流量的统计均值确定；

45、流量上升速度加快、下降速度变缓、流量波形宽度增加中的至少一种；

46、累积流量超出正常历史均值的2-4倍。

47、具体的，所述的步骤s4中，为避免瞬时干扰导致过度频繁误报，控制单元设置不超过3个旋转周期的确认延时，故障未消除则每周期重复推送报警。

48、具体的，所述的控制单元定期对各流道压力曲线进行傅里叶变换或小波变换，提取正常工况下的频域特征作为基线模板，当监测到某流道频域特征发生突变时，即使时域压力均值尚未超限，亦提前预警滤布的早期磨损或局部穿孔趋势。

49、具体的，所述的检测方法还包括传感器故障持续在线自检与运行逻辑输出；控制单元定期对粒度分析仪、各压力传感器、相位传感器、流量传感器的信号有效性进行诊断；诊断周期可设为每旋转周期至少一次，或每秒一次。

50、由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

51、1. 多源融合、逐级判断：将滤液粒度信息与流道压力信息有机结合，形成先宏观感知有无破损、再微观定位哪个流道的递进式检测架构，兼顾了检测的实时性与定位的精确性。

52、2. 引入卸料压力变化特征异常检测：突破传统仅依赖过滤区稳态压力的思路，挖掘卸料压力变化特征曲线的形态信息，显著提升了检测灵敏度和鲁棒性。

53、3. 多维交叉验证与漏报优先配置：通过过滤区稳态压力、卸料期压力变化特征、同周期横向对比、吹风流量异常四重判据的交叉验证，控制单元被配置为任何一级逻辑标记疑似即触发报警，并结合传感器故障自检与降级运行机制，将漏检真实破损的风险降至最低。

54、4. 低成本冗余检测：仅需在吹风总管安装一个流量计，配合现有相位传感器即可实现对各流道吹风流量的分时监测，硬件成本低，却能与压力检测形成物理机理完全独立的双重判断依据。

55、5. 微小破损高灵敏度：吹风流量检测对过滤区不易察觉的小破口尤为敏感，实现从微漏到严重破损的全范围覆盖。

56、6. 工况自适应检测策略：系统能够自动识别过滤机的停机、未生产、正常生产三种状态，并分别执行合理的安全或检测逻辑，避免无效报警，同时利用未生产状态实现滤布预检。

57、7. 具备早期预警能力：通过频域分析和趋势监测，可在滤布穿孔扩大至造成显著精矿流失之前发出预警，实现预知性维修。

58、8. 全程在线不停机：设备连续生产过程实时监测，无需停机开盖拆检，节省检修工时，降低精矿流失损耗。

59、9. 改造便捷：仅需总管增设取样口、各流道管壁开孔装压力表、总管加装流量计，主轴安装相位传感器，原有过滤机本体结构不用大范围改动，改造投入低。

60、10.各子流程的输出均送入综合裁决模块，四重逻辑独立并行，体现多维交叉验证思想。