一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法与流程

本发明属于圆盘气流磨控制，具体涉及一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法。

背景技术：

1、圆盘气流磨是超细粉体加工领域的核心装备，广泛应用于锂电池正极材料、涂料、医药及农药等行业的超细粉碎与精密粒度控制。圆盘气流磨以高压压缩空气经环形喷嘴产生超音速气流为动力，驱动颗粒在圆盘形粉碎腔内高速旋转碰撞、相互摩擦粉碎；内置高速分级轮通过离心力与气流曳力的竞争实现粒度分选，合格细粉经出料口进入后级收集系统，粗颗粒循环进入粉碎腔二次粉碎，最终获得粒度分布集中的超细粉体产品。在农药、锂电等高端粉体加工场景中，出料粒度精度直接影响最终产品性能，对粉碎过程的控制精度要求极高。

2、在现有技术中，公开号为cn121198444a的中国发明专利公开了一种用于农药生产的气流粉碎机控制方法及系统。该方案在气流粉碎机粉碎腔内壁均匀布设采样点并安装激光粒度仪，同时在进料口、出料口分别安装激光粒度仪和重量传感器，在分级轮与气流喷嘴的电路中分别接入功耗传感器，实时采集各采样点处的粉料粒度、出料粒度与出料量、进料粒度与进料量、分级轮的功耗与转速以及气流喷嘴的功耗与气压；在每个时刻，根据腔内平均粉料粒度及出料粒度综合评估原料粉碎系数，根据累积进料量与累积出料量的差值归一化后获取反映粉料被二次回收可能性的出料推延系数，进而结合粉碎粒度偏差与功耗异常参数获取分级轮与气流喷嘴之间的协同指数；最终根据原料粉碎系数与协同指数调控分级轮转速，结合出料推延系数及粉料粒度偏差调控气流喷嘴气压，并据此调控进料量。上述方案通过分析分级轮与气流喷嘴之间的协同状态综合评估粉碎效果，在一定程度上提高了气流粉碎机的控制效果。

3、然而，上述现有技术中其协同指数仅反映分级轮与气流喷嘴之间基于功耗与粒度的协调状态，但是，气流喷嘴因长期受高速含尘气流冲蚀，喉部截面面积渐进性增大，导致相同设定气压下的实际气流流速持续下降，粉碎力度衰减，而现有技术基于粒度与出料量的间接评估无法区分粒度偏粗是因为进料过量还是因为喷嘴磨损造成的。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法，解决了现有圆盘气流磨无法区分出料粒度偏粗的根因，导致无法精准纠偏，尤其在喷嘴渐变磨损导致粒度失控时无法进行针对性补偿的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法，包括以下步骤：

3、s1：多维数据实时采集，实时获取粉碎腔内各采样点处的粉料粒度、出料粒度与出料量、进料粒度与进料量、分级轮的功耗与转速、气流喷嘴的功耗与气源压力，以及气流喷嘴前后端差压；

4、s2：特征参数计算，根据出料粒度与所有采样点处的粉料粒度获取原料粉碎系数，根据进料量与出料量获取出料推延系数，根据出料量与对应的粉碎功耗获得粉碎效率，根据气流喷嘴前后端差压与粉碎效率获取喷嘴磨损指数；

5、s3：异常工况识别，将原料粉碎系数、出料推延系数和喷嘴磨损指数构成设备运行特征向量，将所述设备运行特征向量与预先建立的设备运行特征图谱进行匹配，所述设备运行特征图谱划分为正常运行区、预警运行区和异常运行区，当所述设备运行特征向量落入异常运行区且原料粉碎系数低于预设下限阈值时，识别为出料粒度偏粗异常工况模式；

6、s4：执行对应纠偏策略，当识别到出料粒度偏粗异常工况且喷嘴磨损指数超过预设磨损阈值时，上调气源压力；当识别到出料粒度偏粗异常工况且喷嘴磨损指数未超过预设磨损阈值时，调节分级轮转速或给料速率。

7、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤s1中还实时获取分级轮轴承座处的振动加速度信号，在步骤s2中还根据所述振动加速度信号获取振动异常指数，所述设备运行特征向量还包括所述振动异常指数，所述异常工况模式还包括主机剧烈振动和粉体团聚。

8、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤s2中，对所述振动加速度信号进行快速傅里叶变换，提取分级轮转频及其谐波频段的能量占比与宽频振动加速度均方根值，将所述均方根值超出预设振动阈值的程度与所述谐波能量占比相对基准值的偏差进行加权融合，将融合结果映射至sigmoid函数中，得到振动异常指数。

9、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤s3中，在识别到主机剧烈振动异常时，当振动特征频率为分级轮转频及其倍频时，判定为分级轮失衡，当各喷嘴前后端差压分布不均匀时，判定为喷嘴堵塞偏流。

10、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤s2中，在相同给料速率与气源压力设定值条件下，以新喷嘴基准差压与基准效率为基准，将喷嘴前后端差压的相对下降比例与粉碎效率的相对下降比例进行加权融合，将融合结果映射至sigmoid函数中，得到喷嘴磨损指数。

11、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤s2中，将不同采样点之间的空间距离作为关注权重，对各采样点处的粉料粒度进行加权平均，得到腔内平均粉料粒度，根据腔内平均粉料粒度与进料粒度之间的差值绝对值、以及腔内平均粉料粒度相对预设需求粒度的偏差值，获取第一粉碎参数；根据出料粒度与进料粒度之间的差值绝对值、以及出料粒度相对预设需求粒度的偏差值，获取第二粉碎参数，对所述第一粉碎参数与第二粉碎参数加权求和，得到原料粉碎系数。

12、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤s2中，获取每个时刻在预设历史时段内的累积进料量及累积出料量，将所述累积进料量减去累积出料量的差值进行归一化，将归一化结果作为出料推延系数。

13、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤s4中，根据所述喷嘴磨损指数与可补偿区间起始阈值的差值比例线性上调供气压力，当所述喷嘴磨损指数超过更换阈值时，触发更换提示并停止自动气压补偿。

14、作为本发明的一种优选技术方案，还包括：采集粉碎腔内各采样点处的出料粒度分布特征和腔体温度，当所述出料粒度分布特征满足双峰分布条件或粒度分布宽度超过预设宽度阈值，且所述腔体温度超过预设温度阈值时，提高引风机频率并降低气流喷嘴气源压力。

15、本发明的有益效果为：通过喷嘴前后端差压与粉碎效率共同获得喷嘴磨损指数，从而直接反映喷嘴流道状态变化及其对实际粉碎能力的影响，同时当发生出料粒度偏粗时，能够区分喷嘴磨损、给料过量和分级参数不当等不同根因，并分别执行提高供气压力、降低给料速率或者调节分级轮转速的纠偏策略，避免不同异常原因采用相同调节方式造成的误调节，解决了现有圆盘气流磨无法区分出料粒度偏粗的根因，导致无法精准纠偏，尤其在喷嘴渐变磨损导致粒度失控时无法进行针对性补偿的问题。

1.一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法，其特征在于：在步骤s1中还实时获取分级轮轴承座处的振动加速度信号，在步骤s2中还根据所述振动加速度信号获取振动异常指数，所述设备运行特征向量还包括所述振动异常指数，所述异常工况模式还包括主机剧烈振动和粉体团聚。

3.根据权利要求2所述的一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法，其特征在于：在步骤s2中，对所述振动加速度信号进行快速傅里叶变换，提取分级轮转频及其谐波频段的能量占比与宽频振动加速度均方根值，将所述均方根值超出预设振动阈值的程度与所述谐波能量占比相对基准值的偏差进行加权融合，将融合结果映射至sigmoid函数中，得到振动异常指数。

4.根据权利要求2所述的一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法，其特征在于：在步骤s3中，在识别到主机剧烈振动异常时，当振动特征频率为分级轮转频及其倍频时，判定为分级轮失衡，当各喷嘴前后端差压分布不均匀时，判定为喷嘴堵塞偏流。

5.根据权利要求1所述的一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法，其特征在于：在步骤s2中，在相同给料速率与气源压力设定值条件下，以新喷嘴基准差压与基准效率为基准，将喷嘴前后端差压的相对下降比例与粉碎效率的相对下降比例进行加权融合，将融合结果映射至sigmoid函数中，得到喷嘴磨损指数。

6.根据权利要求1所述的一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法，其特征在于：在步骤s2中，将不同采样点之间的空间距离作为关注权重，对各采样点处的粉料粒度进行加权平均，得到腔内平均粉料粒度，根据腔内平均粉料粒度与进料粒度之间的差值绝对值、以及腔内平均粉料粒度相对预设需求粒度的偏差值，获取第一粉碎参数；根据出料粒度与进料粒度之间的差值绝对值、以及出料粒度相对预设需求粒度的偏差值，获取第二粉碎参数，对所述第一粉碎参数与第二粉碎参数加权求和，得到原料粉碎系数。

7.根据权利要求1所述的一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法，其特征在于：在步骤s2中，获取每个时刻在预设历史时段内的累积进料量及累积出料量，将所述累积进料量减去累积出料量的差值进行归一化，将归一化结果作为出料推延系数。

8.根据权利要求1所述的一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法，其特征在于：在步骤s4中，根据所述喷嘴磨损指数与可补偿区间起始阈值的差值比例线性上调供气压力，当所述喷嘴磨损指数超过更换阈值时，触发更换提示并停止自动气压补偿。

9.根据权利要求1所述的一种基于工况感知的圆盘气流磨自适应控制方法，其特征在于，还包括：采集粉碎腔内各采样点处的出料粒度分布特征和腔体温度，当所述出料粒度分布特征满足双峰分布条件或粒度分布宽度超过预设宽度阈值，且所述腔体温度超过预设温度阈值时，提高引风机频率并降低气流喷嘴气源压力。