Устройство для диагностики состояния измельчительного агрегата

/О 2 ИСА ЕН ОБР У овочный меовода,экран и уста второго све го через фот ходом измери первого свет ерхности соб черезм ввод котор о ханивывод 43на Тррудныи элементельноговода подсоед блок е го,вводнкпо рающеи л роны кокл зы отивоположной ст кий ороль и А.Ю вета,м, что е ающе ес явышения точност тли с цель и наных ситуССР77.Р982. льство5/00,ство С25/00,Эренэхо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПЮ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Криворожский ордеКрасного Знамени горноститут(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИСОСТОЯНИЯ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА, преимущественно заполненияагрегата и износа футеровки, включающее акустический датчик, соединенный через усилитель с блоком полосовых фильтров, умножитель частоты, задатчнк,. 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, соединенс первым входом умножителя частоты, второй вход которого подключенк выходу задатчика, а выход умножителя частоты соединен с пьезопре-образователем, установленным наизмерительном волноводе, к однойиз поверхностей которого подключенвывод первого световода, а к дру-: 1192855 А торои установлен источии дежности диагностики аварийаций и отказов измельчительного агрегата, оно снабжено блоком синхронизации, тремя блоками памяти,пятью блоками сравнения, тремяключевыми элементами, блокомизмерения скорости изменения параметра, двумя арифметическими блоками, двумя инверторами, тремя элементами И, блоком определения,модуля скорости изменения параметраблоком прогнозирования, блоком опделения знака изменения скоростименения параметра, вычислительнымблоком, элементом ИЛИ и блоком сигнализации и регистрации, причем выход блока управления соединен свходом блока синхронизации, выходкоторого соединен с управляющимивходами блоков памяти и электрон- .ного коммутатора, выход первогоблока памяти соединен с первым входом первого блока сравнения, выходкоторого соединен с первым входомпервого ключевого элемента, к второму входу которого подключен выход второго блока памяти, выход иэмерительного блока соединен с вми блока измерения скорости изменения параметра и первого арифме1192855 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 1ределения модуля скорости изменения параметра и входом блока определения знака. изменения скорости изменения параметра, выходы первого и второго блоков сравнения и блока. определения знака изменения скорос 1Изобретение 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.ЦеЛь изобретения - повышение точности и надежности диагностики аварийных ситуаций и отказов измельчительного агрегата, 15На.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 ссоответствующими входами второго итретьего элементов И, выходы которых, а также выходы третьего, четвертого и пятого. блоков сравнениясоединены с соответствующими входамиэлемента ИЛИ, выход которого, а также выходы блока прогнозирования,выходы первого, четвертого и пятого блоков сравнения, выход блокасинхронизации и выход измерительного блока соединены с входамиблока сигнализации и регистрации,выход второго ключевого элементасоединен с вторым входом третьегоключевого элемента и первым входом четвертого блока сравнения,с вторым входом четвертого блокасравнения соединен выход первогоарифметического блока, выходы четвертого и пятого блоков сравнениясоединены с входами инверторов,выходы которых подключены к входампервого элемента И, выход первогоключевого элемента соединен с третьим входом третьего ключевогоэлемента, выход которого соединенс третьим входом блока прогнозирования. 2сравнения, блоки 10 - 12 памяти, вычислительный блок 13, блок 14 синхронизации, ключевые элементы 15 в . 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,переходов видно, что в случае, ког 1З 0 да скорость изменения параметра х поВмодулю /х/ значительно превьппает мак.симально допустимую скорость изменения при регулировании, т.е.макс1 х 1 х снезависимо от знака этойскорости и знака разности х - хЗаЛх в измельчительном агрегате возникла аварийная ситуация, а следо. максвательно признак 1 х 1.х , также является признаком аварийной ситуа, ции независимо от величины и знакаЬх,В случаях, когда хк илиХ( Х , решение о наличии аварийной сйтуации необходимо принимать изанализа как действительной величиныскорости изменения параметра к, таки ее знака.Данная логика определения нали 50 3торой 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. вводитсямаксимально допустимое значение контролируемого параметмаКсРа х дадВ блок 12 памяти по входу 46 вводится минимально допустимое значе- . ние контролируемого параметра х".Вход 47 подключен к входу блока прогнозирования, выходом элемен" та ИЛИ является выход 48. Величины, вводимые по входам44 - 46, йе являются постоянными,а зависят от технического и технологического состояния сложногодиагностируемого объекта, какимявляется замкнутый цикл измельчения классификации, руды на обогатительных фабриках, для которого заданное значение заполнения. мельницы исходной рудой и пескамиклассификатора.и допустимые значения(максимальное иминимальное) заполнения и скорости его изменения зависят от принятых условий измельчения и классификации, от типа перерабатываемой руды и состоянияфутеровочной брони мельницы и еешаровой 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 служит: для прогнозирования момента зна-. чительного повьппения 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. 10 13 .20 4Если обозначить значение контролируемого параметра в момент времени С через х, а в момент времени г. через х, то считая; что в интервале контроля ЬСскорость изменения параметра х остается постоянной, можно записать х= х+ лС (1) Аварийной ситуацией будем называть значительное отклонение контролируемого параметра х от его допустимого значения х. Признакаьы аварийной ситуаций в измельчительном агрегате являются. значительные превышения х над хпп, т.е, ххмэи мцпьхх. В этом случае решение однозначно - аварийная ситуация есть. В случае, когда .значение х вьшшо за пределы нормы, т.е. х )хили х (х ад, такой однозначности уже нет. Это вызвано тем,. что в соответствии с выражением (1) в зависимости от динамических свойств объектарегулирования, значение контролируемого параметра в момент времени С может занять различное.положение. Из анализа траектории чия аварийной ситуации заложена вструктуру и работу предлагаемого устройства,Устройство для диагностики работает следующим образок. Механические перемещения вибрирующей поверхности диагностируемого агрегата передаются на акустический датчик 28, В последнем наводится ЭДС, величина которой про 1192855порциональна амплитуде вибрацийконтролируемой 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 несколькопараллельных резонансных каскадов,пропускает колебания только выбранных контролируемых частот,Для повышения разрешающей способности устройства диагностики вумножителе 33 частоты производитсяумножение частоты принятых колебаний на постоянный коэффициент, величина которого устанавливается эадатчиком 34.Пьезопреобразователь 35 вследствие обратного пьезоэффекта,преобразует электромагнитные колебания вмеханические, излучаемые в измерительный волновод 36, который выполнен из прозрачного материала, например органического стекла,При распространении упругихколебаний в измерительном волноводе,36,возникают стоячие волны. Источник 39 света посредством собирающей линзы 38 формирует направленный световой луч.Для предотвращения влияния теплового луча источника 39 света напроцесс измерения он вынесен запределы зоны контроля, а сформированный световой луч подводится кизмерительному. волноводу 36 посветоводу 37. При распространениисвета в измерительном волноводе.36происходит его дифракция на упругих колебаниях, формируемых .пьезопреобразователем 35. При этом наэкране 42 возникает дифракционнаякартина, представляющая собой рядчередующихся светлых и темных поло,количество и интенсивность освещения которых при известной частоте зависят от амплитуды упругихколебаний. По световоду 40 световой луч, прошедший через экран 42, подводится к фотоэлементу 43, посредством которого интенсивность световоголуча преобразуется в электрическийток. Фотоэлемент 43 включен в схемуизмерительного блока 1, в которомпроизводится усиление сигнала сфотоэлемента 43, а также преобразование его в удобную для регистрации форму. При помощи установочного механизма 41 производится перемещение световода 40 относительноповерхности экрана 42 и дифракционной картины на нем.Освещенность каждой иэ дифракционных полос характеризует амплитуду вибраций, а вариации освещенности внутри каждой полосы зависят отхарактеристик спектра колебанийвибрирующей поверхности диагностируемого агрегата.Поскольку величина дифракционной картины на экране при заданной частоте излучаемых излучающим пьезопреобразователем 35 упругих колебаний зависит от расстояния экрана 42 до измерительноговолновода 36, установка световода 40 по отношению к одной из дифракционных полос может быть произведена с любой заранее заданнойточностью.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 дифракционнойполосы.Электронный коммутатор 31 подключает каждый из каналов блока 30полосовых фильтров к умножителю 33частоты в соответствии с программой, устанавливаемой блоком 32 управления. 50 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 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 1 О Если хЯ,",с х, с хикс, то на вы ходах блоков 6 и 7 формируются сиг"налы логического "0", а соответственно на выходах инверторов 18 и 19 и элемента И 20 - логическая "1". Сигнал логической "1" с выход да блока 20 включает ключевойэлемент 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 дли тельности и амплитуды, который отпирает электронный ключ на полевом транзисторе. Транзистор в течение импульса, сформированного одновибратором, пропускает сигнал с соот 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 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 дартный блок, включающий пьезоэлемент из пьеэокерамики и пьезообойму для его крепления. При малых уров. нях исследуемого сигнала в пьеэопреобразователь дополнительновводится усилитель мощности.Таким образом, устройство для диагностики состояния измельчительного агрегата в соответствии с заложенной программой оределяет 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 Э 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" ность сигналов, определяемых в схемах вычитания, больше нуля. На первом выходе блока 5 сигнал появляется если ххна , а на втором выходе если Хза 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 мдои от блока 11 памяти и минимально допустимое значение параметра хоб от блока 12 памяти.В блоке 6 сравнения происходит вычисление значения разности х -хбои Если данная величина больше нулямакс1 т.е. ФтХ,о , на выходе блока 6 появляется величина логической "1",В блоке 7 сравнения происходит вычисление разности х" -х,Доп 1 ф 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 10рость, при которой значение х; может измениться ДОХ Аоа или К 4 оа от Х 9 ь9 аоЕсли величины ахи о- не равны,где,+: ма Аоа зщ минД Хъ 6- Хбоа ) макс манХ"допф 50 соответствующие ключевые элементы15 и 16.На блоки прогнозирования такжепоступают сигналы от арифметических блоков 3 и 4 5,В блоке 23 осуществляется прогноз времени наступления аварийнойситуации по,выражениюХдогг- Х,1 хогг 1 ( )Хгде а=С -й - время до наступления аварийной ситуации;- время контроля;- время наступления1аварийной ситуации;х 0 - допусковое значениеконтролируемого параметра (максимальноеи,миннмальное допустимые значения);х - текущее значение;1контролируемого параметра в момент времени С 25а 1- текущее значение ско 1рости изменения параметра в момент вре"мени Т11- знак модуля разности сигналов.Блок 23 прогнозирования состоитиз простейших элементов, выполняющихоперации вычитания, деления и определения модуля по выражению (2);Одновременно с этим сигналы сблоков 10 - 12 памяти поступают ввычислительный блок 13, где осуществляется вычисление значения максимально допустимой скорости измаксменения параметра Х , и допустимой скорости изменейия параметракогг по выражениям где йС - интервал контроля,Максимально допустимая скоростьмакеизменения параметра хо, а это скорость, при которой значение величины контролируемого .параметра х. из МЕНИтСя От Х", дО Х"а За ПЕрИОд контроля ДС, а допустимая скорость " изменения параметра Х,п - это ското х,определяется как отношение минимальной из величин к + или к величине периода контролямагг (Ь+ ь )Хо ф1ФТехническая реализация блока 13 содержит блоки вычитания и деления, реализующие выражения 3 и 4, или 3, 5, 6 и 7.максВычисленные значенияМо, и Моо поступают с выходов блока 13 на входы блоков 8 и 9 сравнения, где происходит сравнение данных величин с модулем скорости Х, изменения паРаметРа Х Если 1 Ххото 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 1 хх( х , и х (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 ххоа 1 х)х 9 оо, х 1 О то сигналы логических "1" поступают на элемент И 21 с первого выхода блока 5, выхода блока 9 и первого выхода блока 25 и с него логическая н 1" поступает на элемент 26.Следовательно, признаками авамакс рийной ситуации будет: Х 1 х о - симинтУаЦИЯ 8; ХС Х,ОО - СИтУаЦИЯ Яа,Я ) ъЭ Х, - ситуация 85 , ХХ 9, Х х О, Я Х - ситуация 8хнах Хсо,/хМ, ситуация 8В случае наличия одной из ситуаций 8 измножества 8, 8, 85, Я, 8 устройство сигнализирует о наличии аварийной ситуации. В блоке 27 отображается также факт выхода за пределы допуска и за пределы заданных значений величины конт- .одписное 3 ИИПИ Заказ 720 /11 Тираж 5 иал ППП "Патент", г.Ужгород, у оектная,11 1 ролируемого параметра и время донаступления 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 уче 192855 12та 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 О улучшается качество управления технологическим процессом за счет своевременного учета и компенсации воз"никающих возмущений.Выход готового продукта увеличивается на 0,25 Ж, заметно снижаются колебания гранулометричес.кого состава, увеличивается годовое производство концентрата на0,67., снижаются потери полезногокомпонента в хвостах на 0,37.