Устройство диагностики состояния рабочего органа роторного экскаватора
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в системах управления роторных экскаваторов для диагностики рабочего органа (РО) при копании. Цель изобретенияповышение долговечности оборудования за счет контроля переменной составляющей нагрузки привода ротора. Во время диагностики РО сигналы от датчика 2 мощности поступают на входы делительного блока (ДБ) 4, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 3 скорости привода ротора. С выхода ДБ 4 сигнал, характеризующий значение момента двигателя 15 привода роторного ковша, через разделительный фильтр 10 и усилитель 11 поступает на вход логического блока (ЛБ) 8. Постоянная составляющая момента с второго выхода фильтра 10 поступает на вход блока 5 регулируемой задержки сигнала, на второй вход которого поступает сигнал с блока 12 управляемых генераторов, связанного с датчиками скорости привода ротора, и датчика 14 скорости конвейера роторной стрелы. Последний связан с двигателем 15 конвейера роторной стрелы. Блок 12 управляемых генераторов подключен также к двум интеграторам 6 и 13. На вход интегратора 6 поступают сигналы с блока 5 регулируемой задержки, а на вход индикатора 13 - сигналы с датчика 1 производительности. В ДБ 7 производится деление выходных сигналов интеграторов 6 и 13. Результирующий сигнал с ДБ 7 поступает на вход ЛБ 8. На второй вход ЛБ 8 поступает сигнал, пропорциональный амплитуде и частоте переменной составляющей, с выхода фильтра 10 через усилитель 11. В ЛБ 8 сигналы с ДБ 7 и усилителя 11 анализируются, и в блоке 9 индикации появляется сообщение о состоянии РО экскаватора и о прочностных свойствах экскавируемой породы. 1 з.п.ф-лы, 7 ил.,1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„Я0„„1479574
А1 (б!! 4 Е 02 F 3/26
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ч % торов яния панин.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМИ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4260274/23-03 (22) 10.06.87 (46) 15.05.89. Бюл. № 18 (71) Криворожский горнорудный институт (72) В.З.Мусарский, А.П.Черный и Д.И.Родькин (53) 621.879.34(088.8) (56) Франко P.Т. и др. Автоматизированная система управления процессом экскавации роторного комплекса высокой производительности. — Горный журнал, 1982, ¹ 5, с.45-47.
Авторское свидетельство СССР № 899763, кл. Е 02 Р 3/26, 1980, (54) УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯ"
НИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА (57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в системах управления роторных экскаваторов для диагностики рабочего органа (PO) при копании. Цель изобретения— повышение долговечности оборудования за счет контроля переменной составляющей нагрузки привода ротора, Во время диагностики PO сигналы от датчика 2 мощности поступают на входы делительного блока (ДБ) 4, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 3 скорости привода ротора.
С выхода ДБ 4 сигнал, характеризующий значение момента двигателя 15
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в системах управления роторных экскавапривода роторного ковша, через разделительный фильтр 10 и усилитель !! поступает на вход логического блока (ЛБ) 8. Постоянная составляющая мо" мента с второго выхода фильтра 1О поступает на вход блока 5 регулируемой задержки сигнала, на второй вход которого поступает сигнал с блока 12 управляемых генераторов, связанного с датчиками скорости привода ротора, и датчика !4 скорости конвейера роторной стрелы. Последний связан с двигателем 15 конвейера роторной стрелы. Блок 12 управляемых генераторов подключен также к двум интеграторам 6 и 13. На вход интегратора
6 поступают сигналы с блока 5 регулируемой задержки, а на вход индикатора 13 — сигналы с датчика 1 производительности. В ДБ 7 производится деление выходных сигналов.интеграторов 6 и !3. Результирующий сигнал с ДБ 7 поступает на вход ЛБ 8.
На второй вход ЛБ 8 поступает сигнал, пропорциональный амплитуде и частоте переменной составляющей, с выхода фильтра 10 через усилитель 11.
В ЛБ 8 сигналы с ДБ 7 и усилителя
11 анализируются, и в блоке 9 индикации появляется сообщение о состоянии PO экскаватора и о прочностных свойствах экскавируемой породы.
1 э.п. ф-лы, 7 ил., l табл. для диагностики состорабочего органа при ко1479574
Цель изобретения — понЪ шение долговечности оборудования за счет контроля переменной составляющей нагрузки привода ротора.
На. фиг.1 представлена структурная схема устройства диагностики состояния рабочего органа роторного экскаватора; на фиг.2 — функциональная схема блока управляемьи(генераторов; на фиг.3 — функциональная схема блока регулируемой задержки сигнала; на фиг,4 — функциональная схема интегратора; на фиг.5 — функциональная схема разделительного фильтра; на фиг.6 — (5 функциональная схема логического блока; на фиг.7 — временные диаграммы работы трехстабильного порогового устройства с элементом НЕ на выходе и логического блока в зависимости 20 от отношения интегральных значений момента к производительности.
Устройство диагностики состояния рабочего органа роторного экскаватора содержит датчик 1 производитель- 25 ности, датчик 2 мощности, датчик 3 скорости привода ротора, делительный блок 4, блок 5 регулируемой задержки, интегратор 6, делительный блок ?, логический блок 8, блок 9 индикации, 30 разделительный фильтр 10, усилитель
11,, блок 12 управляемых генераторов, интегратор 13 и датчик 14 скорости конвейера рото ной стрелы. Позициями
15 и 16 обоз чены двигатели роторного ковша конвейера роторной стрелы.
Блок управляемых генераторов содержит масштабные блоки 17-19, сумматор 20, преобразователь 21 напря- 40 жение - частота, масштабный блок 22, преобразователь 23 напряжение — часто та.
Блок регулируемой задержки сигнала содержит аналого-цифровой преобра- 45 зователь 24 и сдвиговый регистр 25.
Интегратор содержит сдвиговый регистр 26, реверсивный счетчик 27 и цифроаналоговый преобразователь 28.
Раздельный фильтр содержит HH 50 вертор 29, сумматор 30 и конденсатор 31.
Логический блок содержит пороговый элемент 32, сумматор 33, трехстабильное пороговое устройство 34, элементы НЕ 35 — 41, элементы И-НЕ ,42-45, выпрямители 46 и 47, ключевой элемент 48 и компаратор 49 йулевого уровня.
Блок 1.2 управляемых генераторов представляет собой генератор инфранизкой частоты.
Масштабные коэффициенты блоков
17 — 19 соответственно пропорциональны времени разгрузки ковшей до конвейера роторной стрелы, времени подъема горной массы в ковшах ротора до разгрузки и времени перемещения горной массы по конвейеру роторной стрелы до места установки датчика производительности. Таким образом выходной сигнал сумматора 20 пропорционален времени запаздывания в канале измерения производительности
Преобразователь 21 напряжение— частота преобразует аналоговый сигнал в последовательность импульсов инфранизкой частоты, пропорциональной времени запаздывания в канале производительности. Масштабный коэффициент блока 22 пропорционален времени полного оборота роторного колеса. Его выходной сигнал также посредством преобразователя 23 напряжение — частота преобразуется в частотный, характеризующий скорость ротора.
Блок 5 регулируемой задержки сиг- нала сдвигает сигнал нагрузки со скоростью, пропорциональной сумме скоростей вращения ротора, передвижения конвейера роторной стрелы и перемещения породы от места разгруз- ки до конвейера роторной стрелы, так как на второй вход сдвигового регистра 25 подается частотный сигнал от блока 12 управляемых генераторов.
В интеграторе 6 на суммирующий.. вход реверсивного счетчика 27 и на первый вход сдвигового регистра 26 поступает сигнал нагрузки привода ротора, одновременно на второй вход сдвигового регистра 26 поступает частотный сигнал от блока 12 управляемых генераторов, в результате информация в этом регистре сдвигается со скоростью, пропорциональной действительной скорости ротора. Таким образом,.сигнал на выходе регистра 26 содержит информацию, задержанную на время, равное действительному приводу оборота ротора. Этот сигнал поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 27 где производится вычисление разности входных величин этого счетчика и непрерывное опреде1479574
5 ление интеграла во времени от этой. разности, т.е. определение интегра-, :ла от разности входной функции времени (в данном случае нагрузки привода ротора) и в этой же функции, за- 5 паздывающей по отношению к текущему моменту на время, равное действительному периоду оборота ротора. На выходе счетчика 27 образуется, таким образом, непрерывно изменяющийся во времени кодовый сигнал, соответствующий интегралу нагрузки на скользящем временном интервале, равном периоду оборота ротора. Этот сигнал
15 преобразуется в аналоговую величину цифроаналоговым преобразователем 28 .и поступает на вход делительного блока 7. Интегратор 13 выполнен аналогичным образом.
Сигнал нагрузки привода ротора одновременно поступает на конденса" тор 31 и на один вход сумматора 30, переменная составляющая сигнала с конденсатора 31 преобразуется в противофазный, одинаковый по абсолютному значению сигнал через инвертор
29 и поступает йа другой вход сумматора 30.
Устройство работает следующим образом.
Сигналы от датчика 2 мощности поступают на первый вход делительного блока 4, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 3 скорости привода ротора. С выхода, делительного блока 4 значение момента двигателя 15 привода роторного ковша поступает на вход разделительного фильтра 10. Постоянная составляющая мо40 мента с второго выхода разделительного фильтра 10 поступает на первый вход блока 5 регулируемой задержки сигнала нагрузки, где сигнал M(t) задерживается на время запаздывания в канале измерения производительнос45 ти. Выходной сигнал блока задержки
5M{t- i) поступает на первый вход интегратора 6, в то же время на первый вход интегратора 13 поступает сигнал .q(t) от датчика 1 производительности, т.е. выходные сигналы интеграторов 6 и 13 соответствуют одному масштабу времени. Преобразование сигналов осуществляется в соответст, вии с выражениями: 55 . для интегратора 6
1 (t л)
Т- ) для интегратора 13
Qu" (t)= T (.-у $ CI(t)dt рЖ -т ( Ч() - величина текущего значения производительности. В делительном блоке 7 выходной сигнал интегратора 6 делится на выходной сигнал интегратора 13. Выходной сигнал блока 7 соответствует веM ин (t-Л личине соотношения ---- — — — и поо „„,(t) ступает на первый вход логического блока 8. Переменная составляющая момента .с первого выхода разделительного фильтра 10 подается на усилитель 11, формирующий сигнал с частотой и амплитудой, пропорциональной амплитуде и частоте переменной составляющей. Этот сигнал поступает на второй вход логического блока 8. В логическом блоке 8 сигналы с блоков 7 и 11 анализируются и в блоке индикации появляется сообщение о состоянии рабочего органа экскаватора и о прочностных свойствах экскавируемой породы. В работе логического блока 8 возможны четыре режима, на каждый из которых в блоке 9 индикации зажигается световое табло с надписью. Независимо от режима постоянно находятся в работе компаратор 49 нулевого уровня, у которого при наличии сигнала на входе на выходе присутствует сигнал "1", пороговый элемент 32, подающий единичный сигнал, если амплитуда переменной составляющей сигнала превысит максимальное значение, сумматор 33, трехстабильное .пороговое устройство 34 и элемент НЕ 35, причем сигнал на выходе элемента НЕ 35 может принимать значения +U „; 0 -U и (где П р — напряжения "1") в зависимости от величины входного сигнала 11 инт Е-Я Q и" (t) Для компаратора 49 нулевого уровня можно записать (-- — ) О то U Минт tt 1 11 ° Ц инт У Цьiх +9 (— — ) Отой М инт «0» Э алых з инт Для порогового элемента 32 1479574 Mï М„( (— — ) M инт Q инт M инт t Минт () c () Q иит М инт (— — ) Q инт M ннт < (— — ) Q инт "" ЭБ U !!ых = 0 !! !! Минт Минт (— --) ° (— — ) Q инт 0 ин.! то U s!,rx М то U "1!! 31 где M „— амплитудное значение переменной сос тавляющей момента; Работа логического блока поясняется таблицей состояний выходов элементов. 20 Появление "1" на выходе элемента НЕ 38 означает "нарушен режим черпания", на. выходе элемента НЕ 39— !! Il нормальныи режим, на выходе элемента НЕ 40 — "снижение нагрузки", на выходе элемента НЕ 41 — "увеличение нагрузки". Формула и з о б р е т е н и я 1. Устройство диагностики состояния рабочего органа роторного экскаватора, содержащее датчики производительности, скорости привода ротоРа и скоро. и конвейеРа Роторной 35 стрелы, пер А делительный блок, блок регулируемой задержки сигнала, выход которого соединен с первым входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго де- 40 лительного блока, выход второго интегратора соединен с вторым входом второго делительного блока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения долговечности рабочего ор- 45 гана роторного экскаватора за счет контроля переменной составляющей нагрузки привода ротора, в устройство введены блок управляемых генераторов, разделительный фильтр, усилитель, логический блок, блок индикации и датчик мощности, выход которого соединен с первым входом первого делительного блока, вьход которого соединен с входом разделительного фильтра, первый выход которого через усилитель соединен с первым входом логического блока, выход которого соединен с блоком индикации, выход M „, — пороговое значение переменной составляющей момента. Для трехстабильного порогового устройства 34 с инвертором на выходе 1 датчика скорости привода ротора соединен с вторым входом первого делительного блока и первым входом блока управляемых генераторов, первый выход которого соединен с первым входом блока регулируемой задержки сигнала, выход датчика скорости конвейера роторной стрелы соединен с вторым входом блока управляемых генераторов, второй выход которого соединен с вторым входом первого интегратора и первым входом второго интегратора, выход разделительного фильтра соединен с вторым входом блока регулируемой задержки сигнала, выход датчика производительности соединен с вторым входом второго интегратора, выход второго делительного блока соединен с вторым входом логического блока. 2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что ло гический блок содержит семь элементов НЕ, четыре элемента И-НЕ, два выпрямителя, ключевой элемент, трехстабильное пороговое устройство, сумматор, пороговый элемент и компаратор нулевого уровня, выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ и входом первого элемента НЕ, выход компаратора нулевого уровня является вторым входом логического блока и соединен с входом сумматора, выход которого через последовательно соединенные трехстабильное пороговое устройство и вто- рой элемент НЕ соединен с катодом первого выпрямителя и анодом второго выпрямителя, катод которого соеди" 1479574! Выходы Пороговый НЕ Кол-. 35 лекИ-НЕ И-НЕ И-НЕ НЕ НЕ 36 37 НЕ НЕ НЕ НЕ 38 39 40 41 КомпаИ-НЕ 44 ратор нулевого элетор VTI мент 32 уровня 0 0 0 1 1 1- 0 1 0 1 0 0 0 — 1 1 1. 0 1 0 1 0 0 1 0 0 — . 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 Х Х 0 Х Х 1 1 1 0 0 0 П,р и м е ч а н и е. Х вЂ” безразличное состояние, означает, что может присутствовать как "1" так и "0". нен с вторым входом второго элемента И-НЕ и через третий элемент НЕ соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ, анод второго выпрямителя соединен с входом ключевого элемента, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И-НЕ и через четвертый элемент НЕ с третьими входами второго и четвертого элементов И-НЕ, выходы второго, третьего и четвертого эле ментов И-НЕ соединены с входами пятого, шестого и седьмого элементов НЕ, выходы первого, пятого, шестого и седьмого элементов НЕ являются выходом логического блока, выход порогового элемента соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, вход порогового элемента является первым входом логического блока. 1479574 Фиг. 5 1479574 Инмт Оимт Минт Оиит Уых ФиП Составитель Б.Барбараш Редактор T.Ëàçîðåíêî Техред.Л. Сердюкова Корректор Э.Лончакова Заказ 2509/28 Тираж 590 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
