摘要：为提升工业生产效率，提高扭矩在线监测质量，文章选取烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统的设计与应用为研究对象，针对在高负荷工作条件下存在的安全隐患和生产效率低下的问题，提出可靠性较强的监测系统来实时监测主轴扭矩。文章目的在于设计基于传感器技术和数据处理算法的在线监测系统，为实现主轴扭矩的实时监测和预警信息，进而保障设备安全运行，提高生产效率。基于相关数据的对比分析，研究结果显示该监测系统能够准确捕捉主轴扭矩的动态变化情况，并及时发出警报，为操作技术人员提供精确化的预警信息。同时，烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统还可记录和分析历史扭矩数据，为后续设备维护和优化提供了技术参考。

　　关键词：烧结单辊破碎机；主轴扭矩；在线监测；系统设计

　　烧结单辊破碎机在工业生产中扮演重要角色，其主轴扭矩的稳定性直接影响到生产线运行效率和安全性。但由于工作环境复杂，加上生产设备运行环境的多样化，主轴扭矩的变化难以被精确监测和控制，进而导致设备故障和生产事故的发生。因此，设计可靠性强的在线监测系统成为工业生产中亟须解决的问题。文章旨在探讨烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统设计与应用，基于将传感器技术和数据处理算法融合一起，可实现对主轴扭矩的实时监测和预警，进而持续性提高设备的安全性和生产效率。

　　1扭矩在线监测现状

　　1.1扭矩在线监测发展现状

　　扭矩在线监测是工业生产过程中关键性环节，尤其是在工业制造、装配及维护过程中发挥着关键作用。随着工业自动化和智能化水平的提高，扭矩在线监测技术应用效果明显。目前，扭矩在线监测的发展现状主要包含以下内容：

　　第一，传感器技术的发展是扭矩在线监测技术实施的关键要点。传感器的精度、灵敏度和功能稳定性的提升，保障扭矩在线监测可精确化实时监测和控制扭矩应力实施的情况。同时，传感器多样化和多功能化的视线，为不同工况下的扭矩监测技术实施更多可能。

　　第二，数据处理方法的进步为扭矩在线监测提供智能化解决策略。基于人工智能、机器学习等技术，可对扭矩监测数据开展动态化的预测优化，进而及时发现并解决潜在问题，提高生产效率和产品质量［1］。

　　1.2计算机辅助测试系统（CATS）

　　计算机辅助测试系统基于计算机技术进行测试、监测和数据处理，其在扭矩在线监测过程中提供技术支持。此系统主要包含软件和硬件两部分，软件负责数据采集、处理与分析，硬件负责传感器的连接与信号采集。在CATS中，软件在计算机辅助管理系统中具备核心作用。其使用功能主要包含以下方面：

　　1.2.1数据采集功能

　　CATS可高效化地通过连接传感器，实时采集和监测扭矩监测数据，并将数据存储和整理优化，为后续详细分析与处理提供技术基础。

　　1.2.2数据处理与分析功能

　　CATS可对采集管理的数据进行处理优化，主要包含数据清洗、滤波、特征提取等技术操作，以获取更加精确化和可靠化的扭矩监测处理结果［2］。

　　1.2.3监测与控制功能

　　CATS可按照用户设定的监测参数实时监测扭矩的变化情况，并基于用户使用需求，例如报警阈值的设计，若检测到异常情况，可即时报警。

　　1.2.4数据分享

　　CATS能够将处理后的数据以图表、曲线等形式直观展示，基于所生成监测报告，为用户提供全面化的数据分析结果。扭矩监测数据曲线如图1所示。

　　由图1中可看出，原始数据波动性大，扭矩最大值达到2.5N·m，最小值在5s时间点，为-2.3N·m，而经过数据处理后，整体数据曲线平滑，波动频率低，数值变动幅度小。

　　2烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统设计思路

　　2.1扭矩传感器原理

　　扭矩传感器基于测量轴承扭矩传感器技术，从具体应用原理上看，基于应变片或电磁感应。应变片型扭矩传感器可选用应变片弹性变形，优化和测量扭矩参数，而电磁感应型传感器则可选用电磁感应定律测量扭矩值。无论基于哪种原理内容，传感器可将扭矩转化为电信号输出，利用数据收集具体操作，系统化地处理和分析数据。

　　2.2传感器关键部件

　　传感器关键组成部件中，从结构体系看，主要包括传感元件、信号调理电路和数据接口。传感元件基于应变片或电磁感应器件，主要可将机械扭矩转化为电信号。信号调理电路用于放大、滤波和线性化传感器输出信号，可最大化地提升信号稳定性传输。数据接口则负责将处理后的信号传输给数据采集系统，后续便于进一步实施数据处理［3］。

　　2.3传感器灵敏度阈值

　　传感器的灵敏度阈值从理论角度看，主要指传感器所能够检测到的最小扭矩值变化量。在设计烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统过程中，可按照实际需求，确定传感器的灵敏度阈值，通过数据分析的结果看，灵敏度阈值相对较低，系统对扭矩变化的监测越敏感，但也会增加误报率，产生误差。基于此，在灵敏度和误报率之间权衡的过程中，需尽可能地满足实际应用需求。误报率、误差率和方差值随灵敏度阈值变化曲线如图2所示。

　　2.4传感器扭矩标定

　　传感器扭矩标定要确定传感器输出与实际扭矩之间准确值，优化关键步骤实施内容。标定过程中主要包括静态标定和动态标定两环节。静态标定基于所能够施加的已知大小化的扭矩并记录传感器输出，明确传感器的灵敏度和零点漂移；动态标定则基于所能够施加系列化不同大小和速率值扭矩来验证传感器线性和动态响应特性。通过标定过程的内容，可确保传感器输出与实际扭矩之间的使用稳定性，进而规范化地提高监测系统可靠性。

　　3烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统设计应用

　　3.1系统组成和原理

　　烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统需要按照传感器技术和数据处理算法的智能化，旨在动态化、实时化监测和控制烧结单辊破碎机主轴的扭矩变化，进而确保设备安全运行，提高生产效率。该系统从使用结构上分析，主要包含扭矩传感器、数据采集模块、数据处理算法和用户界面组成。扭矩传感器可实时采集主轴扭矩数据，数据采集模块将所采集到的数据传输至数据处理算法进行实时、动态化的分析，最终可用于向操作人员提供监测结果和报警信息。系统组成和原理主要内容见下表1。

　　3.2技术应用与特点

　　烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统可选取先进的扭矩传感器技术，实现测量结果的高精度分析。此类型扭矩传感器需选取应变片或电磁感应原理，可将机械扭矩转化为电信号输出。从技术实施的关键特点上看，在于本技术实施过程中的高灵敏度和稳定性特征，能够实时准确地反映主轴扭矩的变化情况。基于合理化设计和精密性的制造工艺，传感器可满足工业生产环境中对高精度扭矩监测数据应用需求，为烧结单辊破碎机的安全运行提供了可靠的技术支持［4］。该系统实施的过程中，可选取先进的数据处理算法，对采集到的扭矩数据进行实时、动态化地分析，实现对扭矩异常情况的及时识别、报警。以上算法主要包含数据滤波、特征提取、模式识别等技术，可对扭矩数据进行有效处理并提取标准化数据信息。基于以上类型算法的运用，系统化、快速准确化地识别出主轴扭矩异常的情况，及时发出报警信号，为操作技术人员选择对应措施，并提供重要的理论依据。

　　3.3实时监测与预警

　　烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统可对主轴扭矩数据信息进行实时化监测，强化预警功能，这对保障设备安全运行和生产效率产生积极作用。基于先进扭矩传感器技术和数据处理算法，可系统化地监测数据采集结构，分析主轴扭矩数据，监测设备运行状态的变化。当监测到主轴扭矩异常情况下，监测与预警管理系统会立即发出警报，提醒操作人员全面化、及时化地处理。以上实时监测和预警机制可大大减少设备故障率，保障工业生产线的连续运行，实现生产效率的稳步提升。

　　为提升数据监测系统应用质量，烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统可选用灵敏度阈值和报警策略。灵敏度阈值基于设备运行情况和技术基础设施要求进行设置，可利用判断主轴扭矩是否异常变化的临界值。系统会按照灵敏度阈值对采集到的扭矩数据，进行实时、动态化的数据监测，若检测到超出阈值的异常情况，立即触发报警机制。同时，系统还可依据不同的报警内容对异常信息和场景进行分类、处理，例如区分临时性波动和持续性异常，以及根据严重程度进行报警级别的划分［5］。

　　3.4数据分析与优化

　　烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统可对扭矩数据进行实时化采集处理，对存在的障碍型数据进行识别，优化数据处理结果。在数据分析与优化的过程中，不仅能够发现设备运行中存在的问题和潜在风险，还能够为设备维护、优化策略提供数据化支持。基于监测主轴扭矩的变化情况，系统可充分性地识别出设备运行中可能存在的异常情况，例如轴承损坏、润滑不良等问题，及时发出警报并提示操作人员进行检修。同时，系统还可以通过对扭矩数据的频谱分析和特征提取，可分析设备运行状态中的具体健康程度，有助于技术管理人员深入了解设备的运行与工作管理情况，制定针对性的维护和优化管理方案。

　　基于对扭矩数据的长期监测和分析，烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统可以发现设备运行状态管理中的变化趋势，为企业实现设备运行的可持续性和高效性，可提供重要的技术参数。系统可动态化地记录和存储历史扭矩数据，并对数据进行趋势分析和统计，发现设备运行中的周期性变化和规律性特征。基于此类数据的分析结果，企业可以及时调整和获取设备运行参数，优化设备工作状态，延长设备使用寿命，提高工业生产效率。此外，系统还可动态化地预测设备所存在的故障和维护周期，有助于工业企业科学合理安排维护计划，降低维护成本，提高生产效率。烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统还可与相关的生产数据进行关联性分析。

　　4结束语

　　综上所述，烧结单辊破碎机主轴扭矩在线监测系统的设计与应用，对于提升工业生产的安全性和效率提升具有重要意义，为今后工业生产中类似设备的监测系统设计，提供有益化的技术参考。

　　参考文献

　　［1］柳万珠，刘强.切削加工过程的在线监测与自适应控制［J］.航空制造技术，2012（14）：86-90.

　　［2］梁宏志.烧结单辊破碎机主轴扭矩在线检测研究［D］.秦皇岛：燕山大学，2003.

　　［3］陈泽慧，李博，李博.基于多模型软测量技术的扭矩在线测量方法［J］.电子测量技术，2021，44（23）：146-150.

　　［4］张城兴，刘岩.旋转轴类设备扭矩在线监测系统研究［J］.煤矿机械，2022，43（9）：59-62.

　　［5］栗增杰，吴聚，李艳辉，等.板材矫直机传动轴扭矩在线监测的研究与应用［J］.宽厚板，2021，27（4）：27-30.