1.本专利申请属于
破碎机技术领域，更具体地说，是涉及一种分级破碎机自适应在线控制装置和方法，能根据入料量自动调节分级破碎机齿辊转速。
背景技术：
2.分级破碎机是一种将物料分级、破碎成一定大小的设备。目前，分级破碎机通常采用双齿辊形式，两齿辊分别由两电机提供动力，经过减速机或皮带轮减速后驱动，电机在工频下工作，齿辊的转速也是固定不变的。齿辊在工频下的转速是破碎机设计最大处理量工况下的转速，为保障破碎机处理能力，分级破碎 机最大处理量设计时考虑了给料量瞬时过大、破碎物料尺寸偶尔超标等情况，所以破碎机设计处理能力是留有余量的，即破碎机设计处理能力大于实际工作的给料量。
3.破碎机工作的理想状态是物料按最大设计处理量由给料皮带均匀的给入，但实际生产中皮带给料量经常达不到最大处理量，入料量存在波动的情况，甚至存在给料中断的情况。在入料量较小或入料中断时破碎机齿辊仅需较低的转速即可满足破碎的需要，但实际上破碎机一直以额定转速高速运转，不仅造成了电能的浪费和破碎机运转部件不必要的磨损，还会造成物料过度粉碎的不良后果。
技术实现要素：
4.本发明针对现有技术之不足，提供一种分级破碎机自适应在线控制装置，该装置实时监测破碎机入料量，并根据入料量大小自动调节破碎机齿辊的转速，使破碎机始终维持高效节能的运行状态。
5.为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种分级破碎机自适应在线控制装置和方法，包括称重装置、可编程序控制器、第一变频器、第二变频器、第一变频电机、第二变频电机，称重装置安装在位于分级破碎机机头处的给料皮带下方、其用于采集皮带秤的称重信号，称重装置与可编程序控制器的输入端电性连接，可编程序控制器的输出端与第一变频器、第二变频器电性连接，第一变频器与驱动分级破碎机的第一齿辊的第一变频电机相连，第二变频器与驱动分级破碎机的第二齿辊的第二变频电机相连。
6.本发明技术方案的进一步改进在于：称重装置为皮带秤。
7.本发明技术方案的进一步改进在于：皮带秤、第一变频器、第二变频器与可编程序控制器均采用rs485通讯。
8.本发明技术方案的进一步改进在于：皮带秤采用sy/ics
?
zlc型电子皮带秤；可编程序控制器采用西门子s7
?
200sr40；第一变频器、第二变频器均为三晶vm1000h型变频器。
9.一种分级破碎机自适应在线控制方法，利用了上述的装置，通过称重装置对当前通过的物料量进行实时监测称重，并将数据信号传输到可编程序控制器；可编程序控制器通过皮带秤输入的信号判断即将进入分级破碎机的物料量，并根据自适应控制策略输出相
适应的信号控制第一变频器和第二变频器的输出频率，第一变频器驱动第一变频电机，第一变频电机驱动第一破碎齿辊，第二变频器驱动第二变频电机，第二变频电机驱动第二破碎齿辊。
10.本发明技术方案的进一步改进在于：自适应控制策略是指，设定分级破碎机的设计处理能力为u t/h，当给料量达到或超过u t/h时，第一变频电机和第二变频电机以50hz频率运行；当给料量为50 t/h时或更小，第一变频电机和第二变频电机以10hz频率运行；当给料量为50 t/h至u t/h中间时，第一变频电机和第二变频电机运行频率等比例映射到10hz至50hz。
11.在此过程中，第一变频电机和第二变频电机这两个变频电机都同时以相同的频率运行。
12.本发明技术方案的进一步改进在于：分级破碎机的设计处理能力为200 t/h，称重装置为皮带秤。
13.由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：本发明能根据入料量大小自动调节分级破碎机齿辊的转速，在入料量较小或入料中断时能自动降低分级破碎机转速，可降低能耗、减缓分级破碎机运转部件磨损、降低物料的过度粉碎率。
附图说明
14.图1是本发明结构示意图；图2是本发明电原理框图。
15.图中：1、给料皮带，2、皮带秤，3、可编程序控制器，4、第一变频器，5、第二变频器，6、第一变频电机，7、第二变频电机。
具体实施方式
16.下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
17.本发明公开了一种分级破碎机自适应在线控制装置，参见图1和图2，包括皮带秤2、可编程序控制器3、第一变频器4、第二变频器5、第一变频电机6、第二变频电机7。皮带秤2安装在分级破碎机给料皮带1的上皮带下方，位置在分级破碎机一侧的机头附近。皮带秤2与可编程序控制器3的输入端电性连接，可编程序控制器3的输出端与第一变频器4、第二变频器5电性连接，皮带秤2可以采用其他称重装置来代替，只要能实现称重、上传称重信号功能即可。
18.本发明还公开了一种分级破碎机自适应在线控制方法，皮带秤2对当前通过的物料量进行实时监测称重，并将数据信号传输到可编程序控制器3，可编程序控制器3通过皮带秤2输入的信号判断即将进入分级破碎机的物料量，并根据自适应控制策略输出相适应的信号控制第一变频器4和第二变频器5的输出频率，第一变频器4驱动第一变频电机6，第二变频器5驱动第二变频电机7，第一变频电机6驱动第一破碎齿辊，第二变频电机7驱动第二破碎齿辊，最终将分级破碎机的运转控制在合适的范围内。
19.皮带秤2与可编程序控制器3采用modbus/rtu通讯协议，皮带秤2将实时称重的数
据由内部寄存器传送至可编程序控制器3，可编程序控制器3将获取的数据作为分级破碎机的处理量。
20.自适应控制策略是指，以设计处理能力为200t/h的分级破碎机为例，当给料量达到或超过200t/h时，分级破碎机的第一变频电机6和第二变频电机7以50hz频率运行；当给料量为50 t/h时或更小，分级破碎机的第一变频电机6和第二变频电机7以10hz频率运行；当给料量为50 t/h至200t/h中间时，分级破碎机的第一变频电机6和第二变频电机7运行频率等比例映射到10hz至50hz。在此过程中，第一变频电机6和第二变频电机7这两个变频电机都同时以相同的频率运行，保证分级破碎机的正常运转。
21.线性正相关套用的公式为：当给料量为x t/h时，运行频率k=10+40*（x
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50）/（u
?
50）。以设计处理能力为200t/h为例，运行频率k=10+40*（x
?
50）/（200
?
50），如给料量为100 t/h，电机运行频率为23.3hz，即在设计范围内分级破碎机转速和皮带给料量线性正相关。
22.皮带秤2与可编程序控制器3采用rs485接口连接，可编程序控制器3做主站，皮带秤2地址为“1”，第一变频器4与可编程序控制器3采用rs485接口连接，可编程序控制器3做主站，第一变频器4地址为“2”，第二变频器5与可编程序控制器3采用rs485接口连接，可编程序控制器3做主站，第二变频器5地址为“3”。
23.本发明的一个实施案例采用元件如下：皮带秤2采用sy/ics
?
zlc型电子皮带秤；可编程序控制器3采用西门子s7
?
200smart sr40；第一变频器4采用三晶vm1000h型变频器；第二变频器5采用三晶vm1000h型变频器；上述元件取材方便，成本不高，便于现场推广使用。
24.本发明使用后，将能根据入料量大小自动调节分级破碎机齿辊的转速，在入料量较小或入料中断时能自动降低分级破碎机转速，可降低能耗、减缓分级破碎机运转部件磨损、降低物料的过度粉碎率，具有极高的推广应用价值。技术特征：
1.一种分级破碎机自适应在线控制装置，其特征在于：包括称重装置、可编程序控制器、第一变频器、第二变频器、第一变频电机、第二变频电机，称重装置安装在位于分级破碎机机头处的给料皮带下方、其用于采集皮带秤的称重信号，称重装置与可编程序控制器的输入端电性连接，可编程序控制器的输出端与第一变频器、第二变频器电性连接，第一变频器与驱动分级破碎机的第一齿辊的第一变频电机相连，第二变频器与驱动分级破碎机的第二齿辊的第二变频电机相连。2.根据权利要求1所述的一种分级破碎机自适应在线控制装置，其特征在于：称重装置为皮带秤。3.根据权利要求2所述的一种分级破碎机自适应在线控制装置，其特征在于：皮带秤、第一变频器、第二变频器与可编程序控制器均采用rs485通讯。4.根据权利要求3所述的一种分级破碎机自适应在线控制装置，其特征在于：皮带秤采用sy/ics
?
zlc型电子皮带秤；可编程序控制器采用西门子s7
?
200sr40；第一变频器、第二变频器均为三晶vm1000h型变频器。5.一种分级破碎机自适应在线控制方法，其特征在于：利用了权利要求1所述的装置，通过称重装置对当前通过的物料量进行实时监测称重，并将数据信号传输到可编程序控制器；可编程序控制器通过皮带秤输入的信号判断即将进入分级破碎机的物料量，并根据自适应控制策略输出相适应的信号控制第一变频器和第二变频器的输出频率，第一变频器驱动第一变频电机，第一变频电机驱动第一破碎齿辊；第二变频器驱动第二变频电机，第二变频电机驱动第二破碎齿辊。6.根据权利要求5所述的一种分级破碎机自适应在线控制方法，其特征在于：自适应控制策略是指，设定分级破碎机的设计处理能力为u t/h，当给料量达到或超过u t/h时，第一变频电机和第二变频电机以50hz频率运行；当给料量为50 t/h时或更小，第一变频电机和第二变频电机以10hz频率运行；当给料量为50 t/h至u t/h中间时，第一变频电机和第二变频电机运行频率等比例映射到10hz至50hz。7.根据权利要求6所述的一种分级破碎机自适应在线控制方法，其特征在于：分级破碎机的设计处理能力为200 t/h，称重装置为皮带秤。
技术总结
本发明涉及一种分级破碎机自适应在线控制装置和方法，用于根据破碎机入料量自动调节破碎机转速。装置包括皮带秤、可编程序控制器、变频器，皮带秤对当前通过的物料量进行实时监测，并将数据信号传输到可编程序控制器，可编程序控制器针对采集到的皮带秤称重信号，输出相适应的信号控制变频器的输出频率，变频器与驱动分级破碎机齿辊的变频电机相连。本发明能根据入料量大小自动调节破碎机齿辊的转速，在入料量较小或入料中断时能自动降低破碎机转速，可实现降低能耗、减缓破碎机运转部件磨损、降低物料过度粉碎率的效果。降低物料过度粉碎率的效果。降低物料过度粉碎率的效果。
技术研发人员：李朋 陈洪 张明远 陈通 纪东东 李金涛 刘国军 王昱 文柯然 张双江
受保护的技术使用者：中国煤炭科工集团有限公司
技术研发日：2021.08.25
技术公布日：2021/11/9
声明：
“分级破碎机自适应在线控制装置和方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国煤炭科工集团有限公司
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2024年07月26日 ~ 28日 
