Устройство защиты шахтного подъемника

 

О П И С А Н И Е ()781171

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф

/ г.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. саид-вуJ (22) Заявлено 19.12.78(2! ) 2700211/27-11 (51)M, Кл.

В 66 В 5/12 с присоелинеиием заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гооударстеенный номнтет

СССР ао делам нэобретеннй н открытнй

Опубликовано 23.11.80. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 26.11.80 (53) УДК621.876, ° 11 (088.8) 1

С. Г. Комаров, P. M. Музафаров, Г. К. Григорьев и К. A. Малоземов (72) Авторы юобретения (7!) Заявитель

Красноуральский медеплавильный комбинат им. Серго Орджоникидзе

t; i $ ". ь >

t (54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ШАХТНОГО ПОДЪЕМН1фА."::; -;Ж,;- ;:.:.;- ::" ",!,".".! !

Изобретение относится к подьемнотранспортным устройствам и может быть использовано для зашиты шахтных подьемников от напуска каната, перегрузки, нарушения нормального режима работы направляюшеГо органа каната, например ,заклинивания или же износа его подшипников, Известно устройство защиты шахтных подъемных установок от заклинивания подъемного сосуда, содержащее датчик концевых нагрузок на канате,. установленный под подшипниками копровых ркивов, блоки задания предельных нагрузок на канате, выходы которых через один из переключателей соединены с первым вхо35 дом первого блока сравнения, блок выда« чи сигнала аварии и останова, вход которого подключен к выходу первого блока сравнения, блок памяти, сумматор, блок

20 выдачи трафаретных концевых нагрузок на канате и блок синхронизации, причем вход блока выдачи трафаретных концевых,. нагрузок на канате соединен с выходом

2 блока синхронизации, а выход — с первым входом сумматора, вход блока памяти и первый вход второго блока сравнения через другой переключатель подключены к выходу датчика концевых нагрузок на канате, выход блока памяти соединен со вторым входом сумматора, второй вход второго блока сравнения подключен к выходу сумматора, а выход — ко второму входу первого блока сравнения (,1).

Однако известное устройство не обладает достаточной надежностью защиты подъемных установок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство защиты шахтного подъемника, содержащее силоизмерительный датчик, смонтированный под подшипником направляющего органа каната, задатчик массы опускаемой длины каната, выход которого соединен с блоком компенсации, последовательно соединенные блок разделения сигналов по амплитуде и блок управления, к выходу котся

3 78

РОГО подклточ8ны аварийные снгнаеьны8 блоки и исполнительные органы управления предохранительным тормозом подъемника и ловителем каната 2).

Недостатком указанного устройства является сравнительно невысокая надежность защиты шахтного подъемника от напуска каната, перегрузки из-за влияния механических пульсапий нагрузки на канате и отсутствие защиты от нарушения нормального режима работы направляющего органа каната, что снижает безопасность шахтнОГО пОдъемника В SKOIITVBTQПИК е

Бель изобретения - повышение наде»(ности защиты и безопасности работы подъемника.

Указанная пель достигается ти.л, что силоизмерительный датчик выполнен в виде преобразователя BzycTEI-.(еского сигнала, вырабатываемого подшипником направляющего органа каната в электрический сигнал, причелл устройство снабжено блоком выделения ударных. Нагрузок, узлом контроля наличия враптения привода

"""подъемника, соединенным с блоком управЛ8НИя1 И 6ЛОКОМ BbrgerreHHH ВеСОВОГО Пара метра сигнала преобразователя, подключенным входом K ВыхОду преОбразоват8ля акустического сигнала в электрический сигнал, а выходом - KO !BzogQì блока компенсалии и блока выделения ударных нагрузок, соединенного Выходом с блоком компенс алии, Кроме того тем, что блок выделения ударных нагрузок выполнен на трансформаторе.

И, наконел, тем, что блок управления содержит триггеры, узел Сброса, логический элемент И»!И и логические элементы

И, одни из входов которых соединены с выходом узла контроля наличия Вращения привода подъемника, другие — C выходом блока разделения сигналов по амплитуде, а вьтходьт - с одними из входов соответ ствуютпих триггеров, выход одного из которых соединен с одним из аварийных сигнальных блоков и одним из входов еггементов ИЛИ, а второго — C другим Входом элемента ИЛИ, соединенного выходом с исполнительным органом управлетия предохранительным тормозом подъемника, и с gpyrrw аварийным сигнальньм блоком и с исполнительным органом управления ловителем каната, причем другие входы триггеров соединены с узло !л сброса.

На чертеже показана функпиональная схема устройства.

30

Выход блока 4 ксмпенсалии соединен с блоком 8 разделения сигналов по амплитуде, выполненном в виде первого амплитудного дискриминатора 14 с .инверсным выходом и второго амплитудного дискриминатора 15 с прямым выходом, с общим для них входом, причем |торог пропускаеМОГО сиГнала перВОГО дискрнмипатОра 14 ниже порога Второго дискриминатора 15.

Выходы каждого из дискриминаторов 14 и 15 соединены с блоком 7 управления.

Блок 7 управлетп(я на входе выполнен с первым и вторым логическими элементами И 18 и 1 7, соединенттьтми соответственно с выходами амплитудных дискриминаторов 14 и 15. Выходы логических элементов И 1.8 и 17 соединены соответ! стройство защиты cogep»(HT силбизмерительпьи(датп(к 1 смонтировацный под подшипником направляющего Органа

KBHBTQ! блок 2 Выделения BecoBGIG параM8òpQ cHríQrIQ блок 3 Выделения уgQIpgbIK нагрузок, блок 4 KovrreHCQI arrrÄ BQgQтчик

5 массы опускаемой длины каната„блок

8 разделения сигналов по амплитулт., блок 7 !! IrpQBrrerrrrHg исполнительный ОрГан

8 управления предохра(тт(тельным топмс

I зом подъе) ника аВ Q pHIEHbr e с иГнальны 8

Олот(и 9 и 10 и Hcrrogrrr(Ter(I орган

1 1 упр(гниения ловителе»(каната, Ситтоизклерительньтй датчик 1 Выполнсн в виде преобразователя акустического сигнала, вырабатываемого подшипником

f в электрический сигнал, например пьезоэлeKTpи»еск(от-о преобразователя ускорений кОлебаний подшипника,. и сОединен с блО ком 2 выделения весового Параметра сигнала преобразователя. !

Вл! цк 2 ВьтдeEIQIIHrr Q!- Сового парам!8TpQ сигнала преобразователя выполнен на последОВательно co!. äèíeHíûK полосОВОм фильтре 12 и детектора 13 частоты стт нала, гс*нерт»руемого coygQpeHHQI;r деталей подшипника т» BK>ctr-.!ест!(им KQHQrtokr свя

ЗИ ПОДШИ EHHKB С,СИЛОИЭМ8РИТЕЛЬНЫМ gQT чиком 1, перед фильтром 12 этого блока может быть включен уситпттель.

Блок 3 выделения ударных нагрузок выпо пråí в виде трансформатора, первичIr BB G6MoTK B K0Top0ro подк люч ена K Вых оду детек ора 13 блока 2 выделения весового параметра сигнала преобразователя, а втОричная обмОтка сОединена со ВхОдОм блока 4 компен<-.алии., gpyrrrr тц входами блОк 4 компснсапии сОединен с Выходами детектора 4 и с выходом детектора 13 и задатчика 5 MBccbr Оп;скаомой В стВОл

ДЛИНЫ KQHBTQ. отменно с первьгм и вторым триггерами

18 и 19, выходы которых подключены на входы логического элемента ИЛИ 20, соединенного выходом с исполнительным органом 8 управпения предохранитепьным тормозом подъемника. Выход триггера

,18 соединен - аварийным сигкапьным бпоком 9 и с исполнительным органом управления ловителем каната. Аварийный сигнальный блок 9 предназначен для аварийной сигнапизадии о напуске каната ипи же заклинивании направляющего opraIIa каната. Выход триггера 19 соединен также с аварийным сигнапьньгм блоком 10, квгорый предназначен дпя аварийной сигнапизащ и о перегрузке подьемника ипи же сверхдопустимом износе подшипников направпяющего органа каната. К другим входам элементов И 16 и

17 подключен узел 21 контроля наличия вращения привода подъемника. Установочные входы исходного состояния триггеров

18 и 19 соединены с узлом сброса 22.

Принпип работы устройства основан на том, что величина акустического сигнала, вырабатываемого подшипником направпяющего органа каната мало зависит от скорости вращения вала, но существенно меняется в зависимости от нагрузки.

Чем больше нагрузка на вап, тем сильнее удары в его подшипниках.

Сипа соударения деталей подшипника меняется и от степени износа самого подшипника;вепичины зазоров).

В материале подшипника распространяются также сигналы, возбуждаемые соударением набегающего каната и шкива, несбалансированностью массы шкива.

В то же время колебательное ускорение микроперемещения частик материала подшипника, вызываемое соударением деталей подшипника, значительно больше ускорения из-за неуравновешенности Haffpaaпяющего органа каната и прочих возбужда. ющих Факторов и прямо пропорционально нагрузке.

Сигналы от соударения деталей подшипника поступают в материал обоймы подшипника, которая явпяется акустическим каналом связи и характеризуется своей частотной характеристикой. Произведение спектра соударения деталей подшипника и частотной характеристики канала связи определяет спектр сигнапа; регистрируемого датчиком.

Знапие частоты сигнала, генерируемого соударением деталей подшипника и акустическим каналом связи, позволяет использовать частотную фипьтранию и

11 71 6 детектирование дпя выделения весового параметра сигнала, характеризуемого амплитудой.

Весовой параметр сигнала подвержен ,влиянию механических пульсаций нагрузки, возникающих при переходных режимах работы подъемника, но значительно в меньшей степени из-за выполнения сипоизмеритепьного датчика в виде пьезоэпектри и ческого преобразователя ускорения колебакий подшипника.

Это обусловлено тем, что выходной сигнал пьезоэпектрического преобразователя ускорения колебаний зависит не толь ко от нагрузки на вап, но и от наличия и скорости вращения вала.

Кроме того, частичная компенсадия ударных нагрузок в весовом параметре сигнапа позволяет полностью исключить их влияние на эффективность и надежность защиты шахтного подъемника.

Измерение скорректированного весово-!

ro параметра сигнала при наличии вращения направляющего органа каната, что обусловлено принпипом действия сипоизмерительного датчика, и одновременный контроль наличия вращения привода подьемника, позволяют одним аппаратом осуществить защиту от напуска каната, перегрузки, заклинивания направляющего органа каната и сверх допустимого износа его подшипников.

В исходном состоянии при отсутствии вращения привода подъемника узел 21 контроля наличия вращения привода выдает запрещающее напряжение 0" на работу логических эпементов И 16 и 17. В это время на выходе сипоизмеритепьного датчика 1 напряжение также отсутствует.

Поэтому иа входе блока 6 разделения сиг» нэпов по амплитуде присутствует напряжение, не достигающее порогов пропускаемых сигналов амплитудных дискриминаторов 14 и 15, а с выхода амппитудного дискриминатора 14 с инверсным выходом снимается разрешающее напряжение Т, которое приложено к первому входу погйческого элемента И 16, Однако отсутствие разрешайщего напряжения Т на втором входе погического эпемента И 16, не вызывает изменения выходного напряжения этого эпемента, в связи с чем триггер 18 находится в исходном состоянни. На выходе амппитудного дискриминатора 15 с прямым выходом напряжение отсутствует. На входах логического эпе мента И 17 нег разрешающего напряжения, поэтому триггер 19 находится в исходном состоянии. В исходном состоянии

7811 71

8 как на втором входе уже отсутствует разрешающее напряжение Г".!

7 сходятся также аварийные сигнальные блоки 9 и 10, исполнительные органы 8 и 11 управления предохранительным тормозом подъемника и ловителем каната.-С началом вращения привода подъем- S ника обеспечивается. начало движения системы канат - направляющий орган каната - сосуд. При этом с выхода силоизмерительного датчика 1 начинает поступать сигнал, который проходит через блок 2 выделения весового параметра сигнала преобразователя на вход блока 4 компенсации и через блок 3 выделения ударных нагрузок-также на вход блока 4 . кокптенсации.В результате весовой параметр1 сигнала освобождается на заданную величину от амплитудных пульсаций, вызванных действием на сосуд инерционных и ударных сил; изменением массы опускаемой в ствол длины каната. Выходное на- 20 пряжение блока 4 компенсации поступает на вход блока 6 разделения сигналов по амплитуде.

При нормальной работе, с началом движения системы канат-шкив-сосуд, пос- 25 тупивший сигнал превышает порог срабатывания только амплитудного дискриминатора 14 с инверсным выходом. Поэтому его выходное напряжение понижается до нуля, тем самым выдается запреще- 30 ние на работу логического элемента И

16. После чего скорость привода подъемника достигает определенной минимальной величины, сосуд выходит из зоны погрузочно-разгрузочной площадки и узел

2 1 контроля наличия вращения привода подъемника выдает разрешающее напряжение I" на вторые входы логических элементов И 16 и 17., Однако, выходные напряжения логичес- 4у ких элементов И 16 и 17 изменится не могут из-за отсутствия разрешающего напряжения Т" на их первых входах.

Остальная часть схемы при этом находится в исходном состоянии. Снижение ско- 4 рости привода подъемника до остановки вызывает при определенной минимальной скорости движения срабатывание узла 2 контроля наличия вращения привода подьемника, который выдает запрещающее напряжение 0" на вторые входы логических элементов И 16 и 17.

Затем, после прекращения вращения направляющего органа каната, от амплитудного дискриминатора 14 с инверсным

S5 выходом поступает разрешающее напряжение Х на первый вход логического элемента И 16. Однако это не может изменить выходное его напряжение, так

При зависании сосуда в период движения, а также при заклинивании направляющего органа каната и прекращении его вращения, снижаются выходные напряжения силоизмерительного датчика 1 и детектора 13 блока 2 выделения весового парам етра преобразователя.

Елок 3 выделения ударных нагрузок в совместной своей работе с блоком 4 компенсации фиксирует предельный, параметр сигнала. При этом на выходе блока

4 компенсации напряжение станет ниже заданного значения и порога возвращения амплитудного дискриминатора 14 в исходное состояние. На выходе амплитудного дискриминатора,14 появится напряжение, которое проходит через открытый при этом логический элемент И 16 и перебрасывает триггер 18 в новое состояние.

Сразу же выходное напряжение триггера

18 проходит через логический элемент

ИЛИ 20 на вход исполнительного органа

8 управления предохранительным тормозом подъемника, а также поступает на вход исполнительного органа 11 управления ловителем каната и включает аварийный сигнальный блок 9.

Предохранительный тормоз подъемника и ловитель каната срабатывают одновре менно, осуществляя аварийную остановку подъемника и предотвращая опасный напуск каната в ствол.

Перевод предохранительного тормоза подъемника, ловителя каната и аварийного сигнального блока в исходное состояние станет возможным только после ликвидации причин аварии путем включения узла 22 сброса.

При заклинивании сосуда в период движения, а также при сверхдопустимом износе подшипников направляющего органа каната, возрастают выходные напряже ния силоизмерительного датчика 1, блока 2 выделения весового параметра сит нала преобразователя, а также блока 4 компенсации, При этом срабатывает амплитудный дискриминатор 15, так как поступивший сигнал превышает порог пропускаемого им сигнала. Выходное напряжение амплитуднот о дискриминатора

15 проходит через открытый логический элемент И 17 на вход триггера 19 и переводит его в новое состояние. Выходное напряжение триггера 19 включает аварийный сигнальный блок 10 и через логический элемент ИЛИ 20 — исполниt

781 тельный орган 8 управления предохранительным тормозом подьемника. Г(одьемник затормаживается предохранительным тормозом.

Перевод устройства в исходное состояние производится после ликвидации причин аварии с помощью узла 22 сброса.

Задатчик массы опускаемой длины каната в устройстве защиты выполняется в виде сельсина, кинематически связанно- Io го с указателем глубины.

Блок 4 компенсации выполнен в виде схемы алгебраического суммирования сигналов.

Н lb

Узел 21 контроля наличия вращения привода подъемника выполнен в виде тахогенератора, кинематически связанного с исполнительным двигателем.

Ловитель каната смонтирован ниже направляющего органа каната на пути подъема сосуда.

Формула изобретения

1. Устройство защиты шахтного подьемника, содержащее силоизмерительный датчик, смонтированный над подшипником направляю|пего органа каната, задатчик массы опускаемого каната, выход которого соединен с блоком компенсации, последовательно- соединенные блок разделения сигналов по амплитуде и блок управления, к выходу которого подключены аварийные сигнальные блоки и исполнитель ные органы управления предохранительным тормозом подъемника и ловителем каната, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты

Щ и безопасности работы подъемника, силоизмерительный датчик выполнен в виде преобразователя акустического сигнала, вырабатываемого подшипником направляющего Органа каната в электрический сит нал, причем устройство снабжено блоком

171 10 выделения ударных нагрузок, узлом контроля наличия вращения привода подьемника, соединенным с блоком управления, и блокоьл выделения весового параметра сигнала преобразователя, подключенным входом к выходу преобразователя акустического сигнала в электрический сигнал, а ВыходОм - кО Входам блока ком» пенсации и блока выделения ударных нагрузок, соединенного выходом с блоком компенсации.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок выделения весового параметра сигнала преобразователя выполнен на последовательно соединенных фильтре и детекторе.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок выделения ударных нагрузок выполнен на трансформаторе.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управления содержит триггеры, узел сброса, логический элемент ИЛИ и логические элементы

И, один из входов которых соединен с вътходом узла контроля наличия вращения привода подъемника, другие — с выходом блока разделения сигналов по амплитуде, а выходы - с одними из входов соответствующих триггеров, выход одного из ко торых соединен с одним из аварийных сигнальных блоков и одним из входов элемента ИЛИ, а второго - с другим входом элемента ИЛИ, соединенного выходом с исполнительным органом управле» ния предохранительным тормозом подъемника, и с другим аварийным сигнальным блоком и с исполнительным органом управления ловителя каната, причем другие входы триггеров соединены с узлом c5poca.

Источники информа ции, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 528248, кл. В 66 В 5/14, 31.01.75.

2. Авторское свидетельство СССР № 287268, кл. Q 05 g 15/06, 08.05.69 (прототип).

7811 71

Составитель Н. Ланьков

Редактор A. Шишкина Техред H.Áàáópêà корректор Г. Назарова

Заказ 8064/19 Тираж 932 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откръг нй

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4