回转窑是一种大型的旋转式工业过程装备,主要用于对颗粒或粉末物料进行混合和热处理,广泛应用于水泥、冶金等行业,它的运行好坏直接影响了企业的生产效率和经济效益。主电机电流是反映回转窑内工况和设备状态的重要参数之一,也是回转窑高效运行和安全生产的重点监测对象。回转窑主电机电流的大小与窑内物料所需的传动功耗、克服回转窑轴心偏移所产生的功耗等诸多因素密切相关。目前,对主电机电流的研究大多是基于生产现场采集到的电流波形,并结合工人经验进行一些定性分析,很少涉及主电机电流的定量分析与模型研究,不利于对窑内工况进行准确判断,也不利于回转窑生产过程的自动控制。针对这一问题,本文通过回转窑实验平台采集主电机电流信号,在实验基础上,对回转窑主电机电流信号进行了时频分析,提取其信号特征;深入分析了影响回转窑主电机传动功率及电流的主要因素,推导了主电机电流与回转窑运行参数的关系模型,具有较高的理论和实际意义。论文首先对回转窑主电机电流开展了实验研究。在直径为0.2米、长度为1.5米的回转筒实验平台上,以棕刚玉为测试物料,进行了10组闭态实验(转筒两端封闭、物料无流动)和5组开态实验(转筒两端开放,物料沿转筒轴向连续流动)。通过电流实时采集系统,获得主电机电流在不同转速和料重下随时间的变化曲线。利用离散傅里叶变换的频域分析方法和标准时频变换方法,对采集到的电流信号进行了分析,提取了其特征量(电流均值、主频及对应幅值)。结果发现,电流信号的主频分量是由转筒轴心偏移引起,且主频与转筒的转动频率一致。然后,详细分析了影响电机传动功率及电流的主要因素,给出物料运动所需功耗、克服筒体轴心偏移所需功耗的计算模型;在此基础上,建立了主电机电流主频分量与回转窑运行参数(轴心偏移量、转筒转速、筒内物料量等)的关系模型。基于所建立的关系模型和现场采集到的主电机电流信号,可以实现对筒体轴心偏移量的估计,为工业回转窑的安全运行监测提供了一种新手段。最后,对所推导的主电机电流关系模型进行实验验证。(1)采用图像处理方法测量了闭态实验中转筒的实际轴心偏移量;然后根据所采集到的电流信号的主频分量以及本文提出的电流关系模型,计算出转筒的轴心偏移量;将本文模型计算出的偏移量与实际测量值进行对比,结果发现,两者的误差均不超过0.4毫米,间接验证了本文所推导的关系模型的有效性。(2)根据本文给出的关系模型,计算出主电机电流的主频分量并与采集到的电流信号主频分量进行对比。五组开态实验结果表明,关系模型预测出的电流主频分量变化曲线与实测曲线吻合良好,说明本文所推导的关系模型是可靠的。本文研究成果为回转窑主电机电流的定量分析提供了一种有效手段。根据本文推导的关系模型和现场采集的电流信号,也可以对回转窑的轴心偏移进行分析判断,为回转窑的安全运行监测提供依据。