Устройство защиты шахтного подъемника

до делам нэобретеннй н открытнй(7) Заявитель Красноуральский медеплавильный комбинат им. Серго Орджоникидзе(54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ШАХТНОГО ПОДЪЕМНфА, :;Ж,; ",:,:.: ".Изобретение относится к подьемнотранспортным устройствам и может бытьиспользовано для зашиты шахтных подьемников от напуска каната, перегрузки,нарушения нормального режима работынаправляюшеГо органа каната, например,заклинивания или же износа его подшипников,Известно устройство защиты шахтныхподъемных установок от заклиниванияподъемного сосуда, содержащее датчикконцевых нагрузок на канате, установленный под подшипниками копровых ркивов,блоки задании предельных нагрузок наканате, выходы которых через один изпереключателей соединены с первым вхот 5дом первого блока сравнения, блок выдачи сигнала аварии и останова, вход которого подключен к выходу первого блокасравнения, блок памяти, сумматор, блок20выдачи трафаретных концевых нагрузокна канате и блок синхронизации, причемвход блока выдачи трафаретных концевых,нагрузок на канате соединен с выходом 2блока 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 (,11.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 котс25 50 И, наконец, тем, что блок управления содержит триггеры, узел вброса, логический элемент ИЛИ и логические элементы И, одни из входов которых соединены с выходом узла контроля наличия вращения привода подъемника, другие - с выходом блока разделения сигналов по амплитуде, а выходы - с одними из входов соответ ствуюшт 1 х триггеров выход одного из которых с 08 динен с Одним из аВарийньех сигнальных блоков и одним из входов элементов ИЛИ а второго - с другим входом элемечта ИЛИ, соединенного выходом с исполнительным органом управлеТия предохранительным тормозом подъемника, и с другТтм аварийным сигнальньам блоком и с исполнительным органом управлекия ловителем каната, причем другие входы триггеров соединены с узлом сброса.На чертеже показана функциональная схема устройства. 3 78РОГО подкл 10 ч 8 ны аВарийные снгнальны 8блоки и исполнительные органы управления предохранительным тормозом подъемника и ловителем каната 2.Недостатком указанного устройстваявляется сравнительно невысокая надежность защиты шахтного подъемника отнапуска каната, перегрузки из-за влияниямеханических Ттульсацттй нагрузки на канате и отсутствие зашитъ 1 от нарушениянормального режима работы направляюшего органа каната, что снижает безопас.ность шахтнОГО пОдъемника В эксплуатаЦИИеБель изобретения - повышение надежности защиты и безопасности работыподъемника.Указанная пель достигается тел, чтосилоизмеоительный датчик выполнен ввиде преобразователя акусттплеского сигнала, вырабатываемого подшипником направляющего органа каната в электрический сигнал, причелл устройство снабженоблоком выделенич ударных нагрузок, узлом контроля наличия вратдения привода "подъемйика, соединенным с блоком управл 8 ния и блоком ВБТдел 8 ния ВесОВОГО параметра сигнала преобразователя, подключенным Входом к выхОду преобразОВат 8 пяакустич 8 скОГО сиГнала В электрическийсигнал, а выходом - ко входам блокакомпенсации и блока выделения ударныхнагрузок, соединенного выходом с блокомкомпенс ащли,Кроме того тем, что блок выделенияударных нагрузок выполнен на трансформаторе.45 5 О 55 Выход блока 4 ксмпенсации 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 порог пропускае- МОГО сиГнала первОГО дтТскримиитора 14 ниже порога второго дискриминатора 15. Выходы каждого из дискриминаторов 14 и 15 соединент.1 с блоком 7 управления.Блок 7 управлетпля на входе выполнен с первым и вторым логическими элементами И 16 и 17, соединенными соответственно с выходами амплитудных дискриминаторов 14 и 15, Выходы логических элементов И 18 и 17 соединены соответ 3 стройство зашиты содержит силоизмерительпый датчик 1 смо 11 тирова 11 ныйпод подштлпником 11 аправляющего орга 11 аканата, блок 2 Выделетля весового параметра стпнала елок 3 ВыделеБия ударныхнагрузок, блок 4 компенсаптплзада тчик5 массы Опускаемой длины канатаблок8 разд 8 л 8 ния сиГналов по амплитудеблок 7 управления, исполнительный орган8 управления предохранительным тормодзом подъемника аВарийБые сиГБальны 8блолси О и 10 и исполТплтельный Орган11 управлед 111 я ловителем каната.Силоизмерительный датчик 1 выполненВ виде преобразователя акустидТескогосигнала, вырабатываемого под 1 пипником(в электрический сигнал, например пьезоэлектрического преобразсвателя ускоренийколебаний подшипника и сОедит 1 РБ с ОПОком 2 выделения весового Параметрасигнала преобразователя.Влок 2 Выделения весоього параметрасигнала преобразовате 1 а выполнен напоследовательно соедин 8 нных пОлосОВОмфильтре 12 и детектора 13 частоты сигнала генер 1 руемого соударением детал 8 йподшипника т акусттг 1 есктпл канатТОм свяМъзи подшипника с,силоиэм 8 рительным датчиком 1, перед фильтром 12 этого блокаможет бытЬ включен уситплтель,Блок 3 выделения ударных нагрузоквыпо ПТен в виде трансформатора первичная Обмота коорого подключена к Выходу детектора 13 блока 2 выделения весового параметра сигнала преобразователя,а вторичная ОбмОтка сОединена со Входомблока 4 компенсаптпл. другими входамибРток 4 комп 8 нса 14 ии соединен с Выходамидетектора 4 и с выходом детектора 13и задат 1 икй 5 массы ОпускаемОЙ В стВОлдлины канатаотменно с первым и вторым триггерами18 и 19, выходы которых подключены навходы логического элемента ИЛИ 20,соединенного выходом с исполнитепьныморганом 8 управпения предохранитепьнымтормозом подъемника, Выход триггера,18 соединен с аварийным сигкапьнымбпоком,9 и с исполнительным органомуправления ловителем каната. Аварийныйсигнальный блок 9 предназначен дляаварийной сигнализации о напуске канатаипи же заклинивании направляющего органа каната. Выход триггера 19 соединен также с аварийным сигнапьньм блоком 10, квгорый предназначен дпя аварийной сигнапизащи о перегрузке подьемника ипи же сверхдопустимом износеподшипников направпяющего органа каната. К другим входам элементов И 16 и17 подключен узел 21 контроля наличиявращения привода подъемника, Установочные входы исходного состояния триггеров18 и 19 соединены с узлом сброса 22.Принцип работы устройства основанна том, что величина акустического сигнала, вырабатываемого подшипником направпяющего органа каната мало зависитот скорости вращения вала, но существен.ко меняется в зависимости от нагрузки,Чем больше нагрузка ка вап, тем сильнее удары в его подшипниках.Сила соударения деталей подшипникаменяется и от степени износа самогоподшипника вепичины зазоров),В материале подшипника распространяются также сигналы, возбуждаемыесоударением набегающего каната и шкива,несбалансированностью массы шкива.В то же время колебательное ускорение микроперемещения частиц материалаподшипника, вызываемое соударением деталей подшипника, значительно больше ускорения из-за неуравновешенности направпяющего органа каната и прочих возбуждающих Факторов и прямо пропорциональнонагрузке.Сигналы от соударения деталей подшипника поступают в материал обоймыподшипника, которая явпяется акустическим каналомсвязи и характеризуетсясвоей частотной характеристикой. Произведение спектра соударения деталей подшипника и частотной характеристики канала связи определяет спектр сигнапа;регистрируемого датчиком.Знапие частоты сигнала, генерируемого соударением деталей подшипника иакустическим каналом связи, позволяетиспользовать частотную фильтрацию и 1171 6детектирование 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 сипоизме.ритепьного датчика в виде пьезоэпектрий ческого преобразователя ускорения колебакий подшипника,Это обусловлено тем, что выходнойсигнал пьезоэпектрического преобразователя ускорения колебаний зависит не толь ко от нагрузки на вап, но и от наличияи скорости вращения вала,Кроме того, частичная компенсацияударных нагрузок в весовом параметресигнапа позволяет полностью исключитьих влияние на эффективность и надежностьзащиты шахтного подъемника,Измерение скорректированного весового параметра сигнала при наличии вращения направляющего органа каната, что обусловлено принципом действия сипоизмерительного датчика, и одновременный контроль наличия вращения привода подьемника, позволяют одним аппаратом осуществить защиту от напуска каната, перегрузки, закпинивания направляющего органа каната и сверх допустимого износа его подшипников.В исходном состоянии при отсутствиивращения привода подъемника узел 21 контроля наличия вращения привода выдает запрещающее напряжение 0" на работу погических эпементов И 16 и 17, В это время на выходе сипоизмеритепьного датчика 1 напряжение также отсутствует.Поэтому на входе блока 6 разделения сит нэпов по амплитуде присутствует напряже.ние, не достигающее порогов пропускаемых сигналов амплитудных дискриминаторов 14 и 15, а с выхода амппитудногодискриминатора 14 с инверсным выходом снимается разреша 1 ощее напряжение "1, которое приложено к первому входу погйческого элемента И 16, Однако отсутствие разрешающего напряжения 1" навтором входе погического эпемента И 16, не вызывает изменения выходного напряжения этого эпементв, в связи с чемтриггер 18 находится в исходном состоянии. На выходе амппитудного дискриминатора 15 с прямым выходом напряжение- отсутствует. На входах логического эпемента И 17 нет разрешающего напряжения, поэтому триггер 19 находится в исходном состоянии. В исходном состоянии7811 718как на втором входе уже отсутствуетразрешающее напряжение Гф,О 7сходятся также аварийные сигнальныеблоки 9 и 10, исполнительные органы 8и 11 управления предохранительным тормозом подъемника и ловителем каната. С началом вращения привода подъемника обеспечивается, начало движениясистемы канат - направляющий орган каната - сосуд. При этом с выхода силоизмерительного датчика 1 начинает поступать сигнал, который проходит черезблок 2 выделения весового параметрасигнала преобразователя на вход блока 4компенсации и через блок 3 выделенияударных нагрузок-также на вход блока 4кокщенсации.й результате весовой параметр 1сигнала освобождается на заданную величину от амплитудных пульсаций, вызванных действием на сосуд инерционных иударных сил; изменением массы опускаемой в ствол длины каната. Выходное напряжение блока 4 компенсации поступаетна вход блока 6 разделения сигналов поамплитуде.При нормальной работе, с началомдвижения системы канат-шкив-сосуд, поступивший сигнал превышает порог срабатывания только амплитудного дискриминатора 14 с инверсным выходом. Поэтому его выходное напряжение понижаетсядо нуля, тем самым выдается запрещение на работу логического элемента И16. После чего скорость привода подъемника достигает определенной минимальной величины, сосуд выходит из зоныпогрузочно-разгрузочной площадки и узел2 1 контроля наличия вращения приводаподъемника выдает разрешающее напряжение ф 1 ф на вторые входы логическихэлементов И 16 и 17.,Однако, выходные напряжения логическихэлементов И 16 и 17 изменится немогут из-эа отсутствия разрешающегонапряжения 1" на их первых входах,Остальная часть схемы при этом находится в исходном состоянии. Снижение скорости привода подъемника до остановкивызывает при определенной минимальнойскорости движения срабатывание узла 2контроля наличия вращения привода подьемника, который выдает запрещающеенапряжение "0" на вторые входы логических элементов И 16 и 17.Затем, после прекращения вращениянаправляющего органа каната, от амплитудного дискриминатора 14 с инверсным55выходом поступает разрешающее напряжение ф 1 на первый вход логическогоэлемента И 16. Однако это не можетизменить выходное его напряжете, так При зависании сосуда в период движения, а также при заклинивании направляющего органа каната и прекращении еговращения, снижаются выходные напряжениясилоизмерительного датчика 1 и детектора 13 блока 2 выделения весового параметра преобразователя.Елок 3 выделения ударных нагрузокв совместной своей работе с блоком 4компенсации фиксирует предельный, параметр сигнала. При этом на выходе блока4 компенсации напряжение станет нижезаданного значения и порога возвращенияамплитудного дискриминатора 14 в исходное состояние, На выходе амплитудногодискриминатора,14 появится напряжение,которое проходит через открытый приэтом логический элемент И 16 и перебрасывает триггер 18 в новое состояние.Сразу же выходное напряжение триггера18 проходит через логический элементИЛИ 20 на вход исполнительного органа8 управления предохранительным тормозом подьемника, а также поступает навход исполнительного органа 11 управления ловителем каната и включает аварийный сигнальный блок 9.Предохранительный тормоз подъемникаи ловитель каната срабатывают одновременно, осуществляя аварийную остановкуподъемника и предотвращая опасный напуск каната в ствол.Перевод предохранительного тормозаподъемника, ловителя каната и аварийного сигнального блока в исходное состояние станет возможным только после ликвидации причин аварии путем включенияузла 22 сброса,При заклинивании сосуда в периоддвижения, а также при сверхдопустимомизносе подшипников направляющего органа каната, возрастают выходные напряжения силоизмерительного датчика 1, блока 2 выделения весового параметра сигнала преобразователя, а также блока 4компенсации, При этом срабатывает амплитудный дискриминатор 15, так какпоступивший сигнал превышает порогпропускаемого им сигнала. Выходное напряжение амплитуднот о дискриминатора15 проходит через открытый логическийэлемент И 17 на вход триггера 19 ипереводит его в новое состояние. Выходное напряжение триггера 19 включаетаварийный сигнальный блок 10 и черезлогический элемент ИЛИ 20 - исполни781тельный орган 8 управнения предохранительным тормозом подьемника. Подьемник 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 го с указателем глубины.Блок 4 компенсации выполнен в виде схемы алгебраического суммирования сигналов.1 15Узел 21 контроля наличия вращенияпривода подъемника выполнен в виде тахо.генератора, кинематически связанного сисполнительным двигателем,20Ловитель каната смонтирован ниженаправляющего органа каната на путиподъема сосуда.25Формула изобретения1, Устройство защиты шахтного подьемника, содержащее силоизмерительный датчик, смонтированный над подшипником направляющего органа каната, звдвтчик 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 бпоки и исполнитель ные органы управпения предохранительным тормозом подъемника и ловителем каната, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты4 а и безопасности работы подъемника, силоизмерительный датчик выполнен в виде преобразователя акустического сигнала, вырабатываемого подшипником направляющего Органа каната в электрический сит- нвл, причем устройство снабжено блоком 171 10выделения ударных нагрузок, узлом контроля наличия вращения привода подьемникв, соединенным с блоком управления, и блоком выделения весового параметра сигнала преобразователя, подключенным входом к выходу преобразователя акустического сигнала в электрический сигнал, а выходом - ко входам блока компенсации 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 выдепения ударных нагрузок выполнен на трансформаторе.4. Устройство по п. 1, о т и 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 выходом 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 которых 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 управпения предохранительным тормозом подъемника, и с другим аварийным сигнальным блоком и с исполнительным органом управления ловителя каната, причем другие входы триггеров соединены с узпомсброса.Источники информв ции,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР528248, кл. В 66 В 5/14, 31.01.75,2. Авторское свидетельство СССР287268, кл. С 05 ( 15/06,08.05,69 (прототип).7811 71 Составитель Н. ЛаньковТехред Н.Бабурка Корректо Шишкина за ро Ва кто каз 806 о/5 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,9 Тираж 932 ВНИИПИ Государственного компо делам изобретений и отк 3035, Москва, Ж, Раушск Подпитета ССръгийя набе д