水泥粉磨是水泥生产中耗电量最大的工序,其多变量、非线性、参数时变性和模型不确定等特点一直是磨机优化控制中难以解决的问题,实现磨机的优化控制是提高生产效率、减少用电量的有效途径。准确检测出磨机实时负荷状是磨机优化控制的关键。本文具体分析了当前国内外磨机负荷的现状,对比了利用电流检测、进出口差压检测、压力检测、振动检测、有用功率检测等方法,对各类检测方式进行提取和总结,针对水泥熟料磨的实际工艺特点,提出了一种通过提取磨机工作时磨音的频谱特性的方法进行磨机负荷的实时检测,为实现磨机的优化控制打好基础。磨机工作在不同工况下的音频特性有明显的区别,本文经过大量实验提取磨机在几种典型工况下的磨音趋势,总结出磨音在各种工况下的基本特性。对磨机工作时的音频信号特征进行提取,并给予去噪、平滑滤波等信号处理,提取能够反映磨机真实负荷状况的音频信号,利用各个频段的能量对比检测出磨机负荷的特征,实现对磨机的当前负荷进行实时的检测。本文利用DSP处理器精度高、速度快的特点,采用DSP作为核心处理器,利用音频传感器现场采集音频信号,通过A/D转换、放大、滤波等进行信号调理,进入DSP数字信号处理器进行分析。本文围绕TMS320VC5502芯片,充分利用其性能高、功耗低、适合音频检测等特点,对其外围电路(频检测电路、电源电路、时钟电路、复位电路、JTAG电路)进行了硬件方面的设计,在软件方面,通过快速傅里叶变换的算法,计算出各个频带的能量,对比几种典型工况下的频带能量分布的关系,实时显示当前磨机工作的音频信息,并且能够与DCS系统进行实时通讯,同时也可以作为单独的测量仪表分析磨机的负荷状况。本文设计的DSP音频检测系统能通过对磨音音频特性的提取,准确及时地反应出磨机的负荷状态,并将负荷状态检测的结果及时的传递给优化控制器,控制器通过及时的调整喂料量、台时产量等关键量,使得磨机能够较长时间的工作在最佳负荷的状态,避免出现饱磨、空磨等非正常工况。具有结构简单、工作可靠、易于实现等优点,以改变以往人工凭经验判断磨机运转情况的不足,实现球磨机的自动控制。本课题以山西大同七峰山水泥厂2#熟料粉磨线DCS的实际应用情况为背景,对现场使用的电耳信号、磨机主电流、磨机进出口的喂料量的等关键测点的分析结合工人在实际现场经验检测磨机的实时负荷状况,达到了预期的目标。DSP音频检测装置具有良好的工程应用前景和价值,对电厂、化工等常见粉磨系统检测设备的设计也可提供参考。