Устройство для диагностики состояния измельчительного агрегата

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА , преимущественно заполнения . агрегата и износа футеровки, включающее акустический датчик, соединенный через усилитель с блоком полосовых фильтров, умножитель часто-, ты, задатчик, пьезопреобразователь, измерительный волновод, экран, установочный механизм, два световода, собирающую пкнзу фотоэлемент, источник света, измерительный блок, блок управления и электронный коммутатор , причем выходы блока поло ,совых фильтров соединены с соответ:ствующими входами электронного коммутатора , выход которого .соединен с первым входом умножителя частоты , второй вход которого-подключен к выходу задатчика, а выход умножителя частоты соединен с пьезопрег образователем, установленным на измерительном волноводе, к одной из поверхностей которого подключен вывод первого световода, а к другой - через экран и установочный механизм ввод второго световода, вывод которого через фотоэлемент соединен с входом измерительного блока, ввод первого световода под .ключен к поверхности собирающей линзы , с противоположной стороны которой установлен источник света, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и надежности диагностики аварийных ситуаций и отказов измельчительного агрегата , оно снабжено блоком синхронизации , тремя блоками памяти, пятью блоками сравнения, тремя § ключевыми элементами, блоком О) измерения скорости изменения параметра , двумя арифметическими блоками , двумя инверторами, тремя элементами И, блоком определения, модуля скорости изменения параметра, блоком прогнозирования, блоком определения знака изменения скорости изменения параметра, вычислительным блоком, элементом ИЛИ и блоком сигнализации и регистрации, причем вы-, ход блока управления соединен с входом блока синхронизации, выход которого соединен с управляющими входами блоков памяти и электронного коммутатора, выход первого блока памяти соединен с первым входом первого блока сравнения, выход, которого соединен с первым входом первого ключевого элемента, к второму входу которого подключен выход второго блока памяти, выход измерительного блока соединен с входами блока измерения скорости изменения параметра и первого арифметй

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1192855 (51) 4 В 02 С 25/00

« 5)

1,«

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3719836/29-33 (22) 04.04.84 (46) 23.11.85. Бюл. У 43 (71) Криворожский ордена Трудового, Красного Знамени горнорудный ин ститут (72) Е.К. Бабец, В.П. Хорольский, В.К. Кагал, С.В. Бабец и А.Ю. Непомнящий (53) 621.926 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

HR 580900, кл. В 02 С 15/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Р 1052260, кл. В 02 С -25/00, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ

СОСТОЯНИЯ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА, преимущественно заполнения агрегата и износа футеровки, включающее акустический датчик, соединенный через усилитель с блоком по.лосовых фильтров, умножитель частоты, задатчик, пьезопреобразователь, измерительный волновод, экран, установочный механизм, два световода, собирающую линзу» фотоэлемент, источник света, измерительный блок, блок управления и электронный коммутатор, причем выходы блока поло,совых фильтров соединены с соответ:ствующими входами электронного коммутатора, выход которого .соединен с первым входом умножителя частоты, второй вход которого подключен к выходу задатчика, а выход умножителя частоты соединен с пьезопре-.. образователем, установленным на измерительном волноводе, к одной из поверхностей которого подключен вывод первого световода, а к дру-: гой — через экран и установочный механизм ввод второго световода, вывод которого через фотоэлемент соединен с входом измерительного блока, ввод первого световода подключен к поверхности собирающей линзы, с противоположной стороны которой установлен источник света, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности диагностики аварийных ситуаций и отказов измельчительного агрегата, оно снабжено блоком синхронизации, тремя блоками памяти, пятью блоками сравнения, тремя ключевыми элементами, блоком измерения скорости изменения параметра, двумя арифметическими блоками, двумя инверторами, тремя элементами И, блоком определения,модуля скорости изменения параметра, блоком прогнозирования, блоком опре-. деления знака изменения скорости изменения параметра, вычислительным блоком, элементом ИЛИ и блоком сигнализации и регистрации, причем выход блока управления соединен с входом блока синхронизации, выход которого соединен с управляющими входами блоков памяти и электрон- . ного коммутатора, выход первого блока памяти соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с первым входом первого ключевого элемента, к вто рому входу которого подключен выход второго блока памяти, выход измерительного блока соединен с входами блока измерения скорости изменения параметра и первого арифмети1192855 ческого блока, выход которого соедн нен с вторым входом первого блока сравнения и с первым входом блока прогнозирования, а выход первого блока сравнения и выход третьего блока памяти соединены соответственно с первым и вторым входами второго ключевого элемента, выход первого элемента И соединен с первым входом третьего ключевого элемента выходы блоков памяти соединены с входами вычислительного блька, выходы которого соединены с первыми входами второго и третьего блоков сравнения, к вторым входам которых. подключен выход блока определения модуля скорости изменения параметра, выход блока определения знака изменения скорости изменения параметра соединен с входом второго арифметического блока, выход которого соединен с вторым входом блока прогнозирования входом блока оп) ределения модуля скорости изменения параметра и входом блока определения знака. изменения скорости изменения параметра, выходы первого и второго блоков сравнения и блока. определения знака изменения скорос1

Изобретение относится к автоматическому регулированию,, а именно к контролю и диагностике процессов измельчения, и может быть использовано в горнорудной, химической, 5 цементной, металлургической отраслях промышленности, в промышленности строительных материалов, на предприятиях которых используются .иэмельчительные и классифицирующие агрегаты.

Цедь изобретения — повышение точности и надежности диагностики аварийных ситуаций и отказов измельчительного агрегата. 15

На.чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит измерительный блок 1, блок 2 измерения скорости изменения параметров, арифме- 20 тические блоки 3 и 4, блоки 5 — 9 ти изменения параметра соединены с соответствующими входами второго и третьего элементов И, выходы которых, а также выходы третьего, четвертого и пятого. блоков сравнения соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого, а также выходы блока прогнозирования, выходы первого, четвертого и пятого блоков сравнения, выход блока синхронизации и выход измерительного блока соединены с входами блока сигнализации и регистрации, выход второго ключевого элемента соединен с вторым входом третьего ключевого элемента и первым входом четвертого блока сравнения, с вторым входом четвертого блока сравнения соединен выход первого арифметического блока, выходы четвертого и пятого блоков сравнения соединены с входами инверторов, выходы которых подключены к входам первого элемента И, выход первого ключевого элемента соединен с третьим входом третьего ключевого элемента, выход которого соединен с третьим входом блока прогнозирования.

2 сравнения, блоки 10 — 12 памяти, вы числительный блок 13, блок 14 синхронизации, ключевые элементы 15 †. 17 инверторы 18 и 19, элементы И 20—

22, блок 23 прогнозирования, блок

24 определения модуля скорости изменения параметра, блок 25 определения знака изменения скорости изменения параметра, элемент ИЛИ 26, блок 27 сигнализации и регистрации, акустический датчик 28, усилитель 29, блок 30 полосовых фильтров, электронный коммутатор 31, блок 32 управления, умножитель 33 частоты с задатчиком 34, пьезопреобразователь 35, установленный на измерительном волноводе 36, световод 37, выход которого подключен к поверхности измерительного волновода 36, а вход к поверхности собирающей лин- зы 38, с противоположной стороны ко-

1192855 переходов видно, что в случае ког1

З0 да скорость изменения параметра х по

В модулю /х/ значительно превышает максимально допустимую скорость изменения при регулировании, т.е.

° м«кс

I хI х с„независимо от знака этой скорости и знака разности х„— х

9Ф*

4х в измельчительном агрегате воз-. никла аварийная ситуация, а следо. макс вательно признак lx1.х ... также является признаком аварийной ситуа0, ции независимо от величины и знака

Ьх, В случаях, когда х„>к „,, или

Х„(Х „, решение о наличии аварийной сйтуации необходимо принимать as анализа как действительной величины скорости изменения параметра к, так и ее знака.

Данная логика определения нали50

3 торой установлен источник 39 света, световод 40, ввод которого через установочный механизм 41 и экран

42 подключен к поверхности измерительного волновода 36, а выход— к фотоэлементу 43.

В блок 10 памяти по входу 44 вводится от системы управления заданное значение контролируемого параметра х „, В блок 11 памяти по входу 45. вводится максимально допустимое значение контролируемого параметмаКс ра х да

В блок 12 памяти по входу 46 вводится минимально допустимое значе- . ние контролируемого параметра х 4„ " „ .

Вход 47 подключен к входу блока прогнозирования, выходом элемента ИЛИ является выход 48.

Величины, вводимые по входам

44 — 46, йе являются постоянными, а зависят от технического и технологического состояния сложного диагностируемого объекта, каким является замкнутый цикл измельчения классификации, руды на обогатительных фабриках, для которого заданное значение заполнения . мельницы исходной рудой и песками классификатора.и допустимые значения (максимальное и минимальное) заполнения и скорости его изменения saвисят от принятых условий измельчения и классификации, от типа перерабатываемой руды и состояния футеровочной брони. мельницы и ее шаровой загрузки.

Арифметические блоки 3 и 4 служат для фильтрации помех и определения текущего взвешенного среднего значения сигнала от датчика контролируемого параметра и сигнала его производной.

Блок 23 прогнозирования служитдля прогнозирования момента зна-. чительного повышения или уменьшения значения контролируемого параметра над заданным значением параметра и момента возникновения аварийной ситуации (превышения значения контролируемого параметра над верхним или нижним допустимым значением). На блок 23 прогнозирования поступает сигнал коррекции прогноза от оператора или системы управления.

15 .20

Если обозначить значение контролируемого параметра в момент времени t через x„, а в момент времени t через х, то считая; что в интервале контроля dt скорость изменения параметра х остается постоянной, можно записать

+ (1)

Аварийной ситуацией будем называть значительное отклонение контролируемого параметра х от его допустимого значения х„ „ . Признаками аварийной ситуаций в измельчительном агрегате являются, значительные превышения х над х„ д, т.е. х р х маю миН ,5 boa 1 х „ х. В этом случае решение однозначно — аварийная ситуация есть.

В случае, когда значение х вьшшо за пределы нормы, т.е. х )х „„ или х (х ад, такой однозначности уже нет. Это вызвано тем,. что в соответствии с выражением (1) в зависимости от динамических свойств объекта -регулирования, значение контролируемого параметра в момент времени tg может занять различное

:положение. Из анализа траектории чия аварийной ситуации заложена в структуру и работу предлагаемого устройства.

Устройство для диагностики рабо тает следующим образок.

Механические перемещения вибрирующей поверхности диагностируемого агрегата передаются на акустический датчик 28. В последнем на- . водится ЭДС, величина которой про1192855

55 порциональна амплитуде вибраций контролируемой поверхности. Принятый сигнал усиливается усилителем 29.

Амплитуда акустического сигнала, излучаемого измельчительным агрегатом на определенных, заранее установленных в результате эксперимен. та частотах, характеризует технологические параметры контролируемого- объекта. Блок 30 полосовых фильт ров, включающий в себя несколько параллельных резонансных каскадов, пропускает колебания только выбранных контролируемых частот.

Для повышения разрешающей способности устройства диагностики в умножителе 33 частоты производится умножение частоты принятых колебаний на постоянный коэффициент, величина которого устанавливается эадатчиком 34.

Пьезопреобразователь 35 вследствие обратного пьезоэффекта,преобразует электромагнитные колебания в механические, излучаемые в измерительный волновод 36, который выполнен из прозрачного материала, например, органического стекла.

При распространении упругих колебаний в измерительном волноводе .36,возникают стоячие волны. Источник 39 света посредством собирающей линзы 38 формирует направлен. ный световой луч.

Для предотвращения влияния теплового луча источника 39 света на процесс измерения он вынесен за пределы зоны контроля, а сформированный световой луч подводится к измерительному. волноводу 36 по световоду 37. При распространении света в измерительном волноводе.36 происходит его дифракция на упругих колебаниях, формируемых пьезопреобразователем 35. При этом на экране 42 возникает дифракционная картина, представляющая собой ряд чередующихся светлых и темных поло количество и интенсивность освещения которых при известной частоте зависят от амплитуды упругих колебаний.

По световоду 40 световой луч, прошедший через экран 42, подводится к фотоэлементу 43, посредством которого интенсивность светового

45 луча преобразуется в электрический ток. Фотоэлемент 43 включен в схему измерительного блока 1, в котором производится усиление сигнала с фотоэлемента 43, а также преобразование его в удобную для регистрации форму. При помощи установочного механизма 41 производится перемещение световода 40 относительно поверхности экрана 42 и дифракционной картины на нем.

Освещенность каждой иэ дифракционных полос характеризует амплитуду вибраций, а вариации освещенности внутри каждой полосы зависят от характеристик спектра колебаний вибрирующей поверхности диагностируемого агрегата.

Поскольку величина дифракционной картины на экране при заданной частоте излучаемых излучающим пьезопреобразователем 35 упругих колебаний зависит от расстояния экрана 42 до измерительного волновода 36, установка световода 40 по отношению к одной из дифракционных полос может быть произведена с любой заранее заданной точностью.

Для оценки спектральной плотности акустического сигнала в выбранном поддиапазоне частот, а также точной подстройки контролируемой частоты посредством установочного механизма 41 производится перемещение световода 40 относительно одной выбранной дифракционной полосы.

Электронный коммутатор 31 подключает каждый из каналов блока 30 полосовых фильтров к умножителю 33 частоты в соответствии с программой, устанавливаемой блоком 32 управления.

Одновременно с переключением электронного коммутатора 31 блок

32 управления подключает соответствующие каналы блоков 10 — 12 и 27 через блок 14 синхронизации, работа которого аналогична работе электронного коммутатора 31. Управляющие импульсы с блока 32 управления поступают на двоичный счетчик > на выходах счетчика формируется сигнал, выражающий в двоичном коде количество поступающих импульсов.

Выходы счетчика подключены к вхо1192855

Если x»„"à х, (хуке, то на выходах блоков 6 и 7 формируются сиг" налы логического "О", а соответственно на выходах инверторов 18 и 19 и элемента И 20 — логическая

"1". Сигнал логической "1" с выход да блока 20 включает ключевой элемент 17, разрешая прохождение на блок 23 прогнозирования сигналов от блоков 11 и 12 памяти через.дам дешифратора. Дешифратор преобразует число импульсов, записанное в счетчике, из двоичного кода в десятичный. Таким образом, номер поступившего на вход счетчика импульса 5 соответствует номеру подключенного выхода дешифратора (т.е.;выхода . дешифратора, на котором в данный момент присутствует сигнал управления). К входам дешифратора подключен одновибратор.

Одновибратор, подключенный к входу дешифратора на котором в данный момент. присутствует сигнал, вырабатывает импульс фиксированной длительности и амплитуды, который отпирает электронный ключ на полевом транзисторе. Транзистор в течение импульса, сформированного одновибратором, пропускает сигнал с соот- 20 ветствующего полосового фильтра (блок 30) на умножитель 33 частоты.

Блок 32 управления представляет собой мультивибратор с регулируемой частотой следования импульса.

Сформированные им импульсы являются управляющими для блока 14 синхронизации. Каждый импульс блока управления через блок 14 синхронизации фактически подключает определен- 30 ный полосовой фильтр блока 31 и соответствующие ему каналы блока 27 регистрации и сигнализаций, . блоков 10 — 12 памяти.

Излучающий пьезопреобразователь

35 на основании прямого пьезоэффекта преобразует электрические колебания в упругие, механические. В качестве пьезопреобразователя 35 использован соответствующий стан- 40 дартный блок, включающий пьезоэлемент из пьеэокерамики и пьезообойму для его крепления. При малых уровнях исследуемого сигнала в пьеэопреобразователь дополнительно вводит-45 ся усилитель мощности.

Таким образом, устройство для диагностики состояния измельчительного агрегата в соответствии с заложенной программой о*ределяет текущее значение технологического параметра.

Сигнал, соответствующий величине . контролируемого параметра, поступает от измерительного блока 1 на входы арифметического блока 3 и вход блока 2 измерения скорости из. менения параметра и далее на вход арифметического блока 4. В блоках 3 производится фильтрация помех и усреднение сигнала, а с выхода блока 3 нормированное значение сигнала поступает на блок 5 сравнения, куда .от блока 10 памяти поступает величина заданного значения параметра.

Блок 5 сравнения двухканальный.

Каждый канал состоит из схемы вычитания и порогового. элемента, причем на выходах пороговых элементов появляется сигнал тогда когда раз"

1 ность сигналов, определяемых в схемах вычитания, больше нуля. На первом выходе блока 5 сигнал появляется если х„ хз„,, а на втором выходе если хз,„д > х„.

Сигналы с первого и второго выходов блока 5 открывают ключевые элементы 15 и 16, соответственно, которые пропускают на блоки 6 и 7 сравнения сигналы максимально допустимого значения параметра х дои от блока 11 памяти и минимально допустимое значение параметра х рой от блока 12 памяти.

В блоке 6 сравнения происходит вычисление значения разности х -х"" ооа

Если данная величина больше нуля макс

l т.е. $ 7XAoa на выходе блока 6 появляется величина логической "1".

В блоке 7 сравнения происходит вычисление разности х ""-х .

Дол

Если величина данной разности больше нуля, т.е. х"„ "„" -х, то на выходе блока 7 формируется величина логической "1" °

Сигналы логической "1" с выходов блоков 6 и 7 поступают на элемент

ИЛИ 26 и в блок 27 сигнализации и регистрации, где осуществляется индикация наличия аварийной ситуации и ее признака.

Сигналы с блоков 6 и 7 сравнения через инверторы 18 и 19 поступают на логический элемент И 20. 1192855 10 рость, при которой значение х; может измениться до Х "„", или X"Ä4Ä от. х

9ао

Если величины й+ и д- не равны, где + макс

"доа "зад мин

Д Хыь - Х ао„) макс ман

X доо (45

AlOllCC X M@8

Х -Х

@оо Аоп

"доп50 соответствующие ключевые элементы

15 и 16.

На блоки прогнозирования также поступают сигналы от арифметических блоков 3 и 4. 5.

В блоке 23 осуществляется прогноз времени наступления аварийной ситуации по,выражению

"акоп

I дос1 1 I ()

Х

1 где а =С -t„ — время до наступления аварийной ситуации; — время контроля;

1 — время наступления

1 аварийной ситуации; х а — допусковое значение контролируемого параметра (максимальное и.миннмальное допусJ тимые значения); х — текущее значение;

1 контролируемого параметра в момент времени t 25

1 — текущее значение ско1 рости изменения параметра в момент вре" мени t

11

II — знак модуля разнос- 30 ти сигналов.

Блок 23 прогнозирования состоит из простейших элементов, выполняющих операции вы итания, деления и определения модуля по выражению (2);

Одновременно с этим сигналы с блоков 10 — 12 памяти поступают в вычислительный блок 13, где осуществляется вычисление значения максимально допустимой скорости из-. щ маКс менения параметра Х,„ и допустимой скорости изменейия параметра к,ос, по выражениям где at — интервал контроля.

Максимально допустимая скорость маке изменения параметра х, а это скорость, при которой значение величины контролируемого .параметра х. из- 55 менится от х"„,„ до к" „ за.период контроля ht, а допустимая скорость " изменения параметра х,> — - это ското х„,„определяется как отношение минимальной из величин к rl+ или к величине периода контроля мин(д+, д )

"AOll1

Техническая реализация блока 13 содержит блоки вычитания и деления, реализующие выражения 3 и 4, или

3, 5, 6 и 7.

° макс

Вычисленные значенияМ,„ и поступают с выходов блока 13 на входы блоков 8 и 9 сравнения, где происходит сравнение данных величин„ с модулем скорости Ix,(изменения ф параметра х,. Если lx„) х„о,,то с выхода блока 8 сравнения сигнал поступает на элемент ИЛИ 26 о сигнализации наличия аварийной ситуации в блоке 27 сигнализации.

Одновременно с этим в блоке 25 определяется знак величины скорости изменения параметра.

Если х)7х с,, X(х а и X (Ор То навходе элемента ИЛЙ 26 поступают сигналы логической "1" от блока 9,. второго выхода блока 5 и второго выхода блока 25, а с выхода элемента И 22 поступает сигнал наличия аварийной ситуации на элемент

ИЛИ 26.

Также если х х,jx()x9оо, x ) О, то сигналы логических "}" поступают на элемент И 21 с первого выхода блока 5, выхода блока 9 и первого выхода блока 25 и с него логическая н1" поступает на элемент 26.

Следовательно, признаками авамакс рийной ситуации будет: X x X *о„— сими м туация 8; х (х,,о — ситуация Яа, (ъЭХ «," - ситуация S5, К X, X 0, f33>X>«СИтуацИя S+ ф Х(Х9„О,ХCO,/Х!ЪХ о„ ситуация Яе ..

В случае наличия одной Hs ситуаций S из множества jS1, S, S S

S ) устройство сигнализирует о наличии аварийной ситуации. В блоке 27 отображается также факт выхода за пределы допуска и за пределы заданных значений величины конт- .

ВНИИПИ Заказ 7203/11 Тираж 583 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

11 1 ролируемого параметра и время до наступления аварии.

Управление работой блоков устройства осуществляется от блока 14. синхронизации.

По выходу 48 кодовые комбинации

"0" и "1" поступают в классификатор.системы управления измельчительным агрегатом, где производится оценка текущей ситуации по множеству контролируемых параметров и их признаков с помощью алгоритмов логического распознавания образов.

Предлагаемая структура построения устройства обеспечивает расширение функциональных возможностей и информативности, повышение надежности и качества выявления аварийных ситуаций, устранение ложных срабатываний устройства за счет уче192855 12 та динамических признаков контролируемых параметров.

Управление процессом измельчения обеспечивает поддержание опти

5 мальной производительности измельчительного агрегата по исходному .питанию с учетом текущих характерис тик измельчительного агрегата и перерабатываемого сырья. При этом

10 улучшается качество управления технологическим процессом sa счет сво. евременного учета и компенсации воз" никающих возмущений.

Выход готового продукта увеличивается на 0,25Х заметно снижаются колебания гранулометричес.кого состава, увеличивается годовое производство концентрата на

0,67., снижаются потери полезного компонента в хвостах на 0,37.