[发明专利]一种转炉倾动机构状态监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种转炉倾动机构状态监测方法及系统，该方法包括：构建三维空间坐标系，借助姿态传感器的数据在三维空间坐标系中得到转炉的位置坐标，并基于所获得的数据求出转炉的俯仰角、横滚角、偏航角，建立转炉的实时运动姿态模型；通过振动传感器采集振动信号；基于运动姿态模型和振动信号，结合之前存储的历史数据，对转炉的炉体和倾角齿轮箱可能存在的故障问题作出判断，并结合相关信号的时域、趋势对转炉倾动机构的健康状态作出判断，建立寿命预测模型。由此，该方法利用姿态传感器、振动传感器等，通过采集转炉倾动机构运行的动态数据，合理分析后得到转炉倾动机构寿命预测模型，基于该模型可以优化转炉倾动机构运行效率。

技术领域

本发明涉及工业冶炼钢材技术领域，尤其涉及一种转炉倾动机构状态监测方法及系统。

背景技术

转炉炼钢(converter steelmaking)是以铁水、废钢、合金为主要原料，靠铁水本身的物理热和复杂的化学反应产生的热量使其温度和成分达到出钢要求。

现有技术中，转炉倾动机构是实现转炉炼钢生产的关键设备之一，其承担了不间断工作的任务，目前的转炉倾动机构通常采用4台交流变频电动机驱动，该4台电动机采用4点啮合全悬挂形式，通过扭力杆装置进行力矩平衡。

然而，在炼钢的过程中，电控系统仅能够对转炉倾动机构进行常规的动作逻辑控制以及基本的实时保护控制，其无法判定转炉倾动机构是否处于最佳工作状态，也无法对转炉倾动机构的使用寿命进行评估。而且，转炉在炼钢时需要持续保持运行状态，当转炉因故障出现停机时，会影响炼钢的效率，对钢厂造成十分巨大的损失，同时，炉体的工作对象是高温的液态金属，如果因为故障产生了停机，也会给设备的检修与维护都带来了困难。

因此，为了解决上述问题，有必要研究转炉倾动机构运行的动态数据，对转炉倾动机构的潜在故障进行预警，对其寿命进行预测，避免生产作业过程中的故障停机，提升转炉炼钢的安全系数。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供转炉倾动机构状态监测方法及系统。

本发明的技术方案如下：

在根据本发明的第一方面中，提供了一种转炉倾动机构状态监测方法，所述方法用于监测转炉倾动机构的使用状态，所述转炉倾动机构的转炉托圈安装有姿态传感器，所述转炉倾动机构的转炉倾动轴承、减速机、电机安装有振动传感器，所述方法包括：

S1：构建三维空间坐标系，通过所述姿态传感器输出的三维加速度、三维欧拉角，在所述三维空间坐标系中得到转炉的位置坐标，并基于所获得的数据求出转炉的俯仰角、横滚角、偏航角，建立转炉的实时运动姿态模型；

S2：通过所述振动传感器采集振动信号，并将采集的振动信号经过筛选得到振动的振幅、频率、相位、频谱；

S3：基于所述运动姿态模型和所述振动信号，结合之前存储的历史数据，对转炉的炉体和倾角齿轮箱可能存在的故障问题作出判断，并结合相关信号的时域、趋势对转炉倾动机构的健康状态作出判断，建立寿命预测模型。

可选地，所述姿态传感器包括姿态检测主机、第一姿态检测从机和第二姿态检测从机，所述姿态检测主机安装在转炉控制室中，所述第一姿态检测从机和所述第二姿态检测从机分别安装在所述转炉托圈的不同位置，所述第一姿态检测从机和所述第二姿态检测从机采用无线传输的方式与所述姿态检测主机进行通信，所述S1中包括：借助同步姿态算法实现所述第一姿态检测从机和所述第二姿态检测从机的同步动作，

其中，所述同步姿态算法包括：首先，利用所述第一姿态检测从机和所述第二姿态检测从机分别采集转炉托圈上两个不同位置的空间姿态信息，然后，通过无线传输的方式将相关的空间姿态信息传输给所述姿态检测主机，所述姿态检测主机通过计算得出所述第一姿态检测从机和所述第二姿态检测从机的对应关系，进而实现所述第一姿态检测从机和所述第二姿态检测从机的同步动作。