Способ контроля перегрева горных машин

Способ контроля перегрева горных машин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике безопасности и горной автоматике и предназначено для автоматической диагностики состояния работы горных машин (ГМ). Цель - повышение точности диагностики состояния ГМ за счет дополнительной градации состояния ГМ. Для этого на ГМ наводят пироконную камеру, регистрируют инфракрасное излучение на поверхности ГМ в диапазоне волн 8-14 мкм и формируют термопортрет. Выделяют на нем теплые (светлые) пятна и определяют их площадь S, яркость J и дисперсию D яркости по площади пятен. Задают пороговые значения определяемых параметров S<SB POS="POST">п</SB>, J<SB POS="POST">п</SB> и D<SB POS="POST">п</SB> и сравнивают с ними S, J и D. По результатам сравнения судят о состоянии ГМ и сигнализируют при S*98S<SB POS="POST">п</SB>, J*98J<SB POS="POST">п</SB> и DΔ<SB POS="POST">п</SB> об аварийной перегрузке ГМ, при S*98S<SB POS="POST">п</SB>, J<SB POS="POST">п</SB>*98J<SB POS="POST">п</SB> и DΔ<SB POS="POST">п</SB> - об общем перегреве ГМ, при S*98S<SB POS="POST">п</SB>, J*98J<SB POS="POST">п</SB> - о локальном перегреве, при S*98S<SB POS="POST">п</SB>, J*98J<SB POS="POST">п</SB> и DΔ<SB POS="POST">п</SB> - о местных перегревах, при S*98S<SB POS="POST">п</SB>, J*98J<SB POS="POST">п</SB>, D Δ<SB POS="POST">п</SB> - о нормальной работе ГМ, при S*98S<SB POS="POST">п</SB>, J*98J<SB POS="POST">п</SB> и DΔ<SB POS="POST">п</SB> - о точечных перегревах, при S*98S<SB POS="POST">п</SB>, J*98 J<SB POS="POST">п</SB> и DΔ<SB POS="POST">п</SB> - об общей перегрузке ГМ, а при S*98S<SB POS="POST">п</SB>, J*98J<SB POS="POST">п</SB> и DΔ<SB POS="POST">п</SB> - о локальных перегрузках ГМ. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 Е 21 Г 5/00

ОПИСАНИЕ NSOEPÅTEHÉË

Н A BTOPCHOMY СВИДЕтейьСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4423360/23-03 (22) 18.03.88 (46) 15.01.90. Бол. Р 2 (71) Институт горного дела им. А.А. Скочинского (72 ) А.М. Алек санд ров, И.Л. Гейхм ан, А.М. Онищенко и 10.А. Онищенко (53) 621. 911. 69 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 972142, кл. Е 21 F 5/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР .У 1314121, кл. Е 21 F 5/00, 1985.. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЕРЕГРЕВА ГОРНЫХ

МАП(ИН

{57) Изобретение относится к технике безопасности и горной автоматике и предназначено для автоматической ди.агностики состояния работы горных машин (ГМ). Цель — повышение точности диагностики состояния ГМ за счет дополнительной гоадации состояния ГМ.

Для этого на ГМ наводят пироконную камеру, регистрируют инфракрасное

Изобретение относится к технике безопасности и горной автоматике, а более конкретно к способам автоматической диагностики состояния работы горных машин, и может быть использовано на угольных разрезах, в проходческих и очистных забоях шахт для диагностики состояния роторных экскаваторов, забойных конвейеров, перегружателей, проходческих и очистных комбайнов и других горных машин с целью оптимизации режимов их работы и предотвращения их поломок.

2 излучение на поверхности ГМ в диапазоне волн 8-14 мкм и формируют термопортрет. Выделяют на нем теплые (светлые} пятна и определяют их площадь S, яркость I и дисперсию D яркости по площади пятен. Задают пороговые значения определяемых параметров Sz, I „ и D „ и сравнивают с ними S, Т. и D. По результатам сравнения судят о состоянии ГМ и сигнализируют при S ) S„, I + I „ и D ) D„ об аварийной перегрузке ГМ, при

S S, I,) Т„и D D об общем пепегреве ГМ,. при S а S» I ) I„, D < D „, — 0 локальном перегреве, при

S C Sp> I ) Т, и П ) П,„ — о местных перегревах, при S c. S„, I а I„, D (D — о нормальной работе ГМ, при

8 (БПУ I а Тр и П ) Пр- о точеч ых перегревах, при = > S,-„ I I и

D (D об общей перегрузке ГМ, а при Я) Б, Ic Т„и0 Є— о локальных перегрузках ГМ. 2 ил.

Целью изобретения является повышение точности диагностики состояния горной машины за счет дополнительной градации состояния машины.

На фиг, 1 приведена функциональная схема устраиства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2— функциональная схема блока решающих функций .

Устройство для автоматического контроля перегрева горных машин состоит из пироконной телевизионной камеры 1, аналого-цифрового преобра3 153602 зователя (АЦП) 2, элемента И 3, блока 4 вычисления математического ожидания. блока 5 решающих функций (БРФ), сигналиэаторов б, блока 7 вычисления суммы числа, элементов зоны перегрева

5 блока 8 вычисления дисперсии, задатчиков 9 порогов решающей функции, аналогового компаратора 10 и,задатчика 1 1 пороra сегментации. 10

На фиг. 2 приведена функциональная схема блока 5 решающих функций с сиг нализаторами 6 и с задатчиками 9 порогов решающих функций. В состав блока решающих функций входят аналоговые 15 компараторы 12-14. Задатчик порогов решающих функций состоит из задатчи« ков 15 математического ожидания, задатчика 16 суммы числа элементов зоны перегрева и задатчика 17 дисперсии.20

В состав БРФ 5 входят также инверторы 18-20 и трехвходовые элементы И

21-28. Сигнализаторы б составлены из блока. 29 сигнализации аварийной перегрузки, блока 30 сигнализации об- 25 щего перегрева, блока 31 сигнализации локального перегрева, блока 32 сигнализации местных перегревов, блока 33 сигнализации нормальной работы машины, блока 34 сигнализации точеч- 30 ных перегревов, блока 35 сигнализации общей перегрузки машины и блока 36 сигнализации локальных перегрузок машины.

Способ реализуется следующей после-,5 довательностью операций.

Пироконную камеру наводят на горную машину и регистрируют инфракрасное излучение иэ поверхности горной машины в диапазоне длин волн 8-14 мкм 40 и формируют термопортрет. Выделяют на термопортрете теплые (светлые) пятна. Определяют площадь S теплых пятен, яркость Х пятен и дисперсию

D яркости по площади пятен. Задают пороговые значения площади S„ яркости I è дисперсии D„. Сравнивают значения S,, Т„ и D

50 состоянии горной- машины. .Если S) S; I vI èDr D„то сигнализируют об их аварийной перегрузке горной машины; при S o S„, I ) I „и D (D „сигнализируют об оСщем перегреве машины; при S - Бп, I > I „и D < D д сигнализируют о локальном перегреве; при S с S„, I r I„ и D > D „сигнализируют о местных пе0 4 регревах; при Б(S„, I и D < П„, сигнализируют о нормальной работе машины; при S c Б, I а Т„ и В > D„ сигнализируют о точечных перегревах; при S p S„, I I u D c В„сигналии зируют об общей перегрузке машины; при S > S» I(Х„и D ) Р„сигнализируют о локальных перегрузках машины.

Работа устройства для реализации способа осуществляется следующим образом.

Пироконную передающую телевизионную камеру 1 наводят на контролируемую горную машину, телевизионный, сигнал на выходе камеры 1 в любой момент времени будет являться однозначной мерой температурь1 соответствующей точки поверхности горной машины. Последовательность телевизионных сигналов со всех элементов пирокона за один кадр изображения составляет. термопортрет контролируемой горной машины. Термопортрет определяется распределением температуры на контролируемой поверхности горной машины. Состояние горной машины характеризуется параметрами зон повышенной температуры площадью перегретых ,зон Б, температурой перегретых зон (яркостью пятен Х на термопортрете) и дисперсией температуры в перегретых зонах (дисперсией яркости D пятен на термопортрете).

Зоны повышенной температуры на поверхности горной машины (пятна на термопортрете) выделяются устройством, показанным йа фиг. 1.температуры (S, Х и D) должны быть достаточно представительными, чтобы выявлять изменение состояния горной машмулы.

С другой стороны, зон повышенной температуры должно быть немного, чтобы они характеризовали только перегретые (a не просто немного нагретые) участки горной машины и чтобы их легче обработать сравнительно несложным устройством.

По предлагаемому способу диагностики состояния горных машин применен трехмерный критерий по результатам сравнения S, I и П с заданными для каждой из этих величин пороговыми значениями $„, Т,„ и D„

Выход пироконной телевизионной камеры 1 соединен с входами АЦП 2 и аналогового компаратора 10, к второму входу которого подключен задатчик 11 порога сегментации. Выход

5 15

АЦП 2 и компаратора 10 соединены с входами элемента И 3. Выход компаратора 10 соединен также с входом блока 7 вычисления суммы числа элементов зоны перегрева, выход которого подключен к первым входам блока 5 решающих функций, блока 4 вычисления матема.тического ожидания и блока 8 вычисления дисперсии. Выход элемента

И 3 соединен с вторыми входами блока вычисления математического ожидания и блока 8 вычисления дисперсии. Выход блока 4 вычисления математического ожидания соединен с третьим входом блока 8 вычисления дисперсии и с вторым входом блока 5 решающих функций, к третьему входу которого годключен выход блока 8 вычисления дисперсии, а к четвертому (четвертым) входу (входам) подключен задат чик (задатчики) 9 порогов решающей функции. Выход (выходы) блока 5 решающих функций соединен с сигнализаторами б.

Блок 5 содержит три аналоговых компаратора 12-14, первые входы которых подключены к выходам соответственно блоков 4, 7 и 8, а вторые входы подключены к задатчикам 15-17. Выходы аналоговых компараторов 12-14 (фиг.2) соединены с инверторами 18-20 и с трехвходовыми элементами И 21-28, выходы которых соединены с соответствующими сигнализаторами 29-36.

Распределение уровней черного (холодные участки на горной машине), серого (участки средней температуры на машине) и белого (перегретые участ.ки машины) сказывается на амплитуде телевизионного сигнала на выходе камеры 1 — чем выше температура точки на горной машине, тем больше амплитуда соответствующего этой точке телевизионного сигнала с элемента термопортрета пирокона камеры 1.

Любой кадр телевизионных сигналов (термопортрет) делится на два класса с помощью процедуры сегментации.

Телевизионный сигнал с камеры 1 подается на первый вход аналогового компаратора 10, на второй вход которого с задатчика 11 подается постоянное пороговое напряжение U сегментации °

Компаратор 10 формирует на выходе единичный сигнал,.когда текущий сигнал с выхода камеры 1 о единичном

i-м элементе термопортрета U; превышает порог сегментации U . Таким образом, компаратор 10 выдает на второй

36020 6 вход элемента И 3 единичный сигнал, если U; > V . АЦП 2 преобразует любой i-й элементный телевизионный сигнал в цифровой код. Если на втором

5 входе элемента И 3 присутствует единичный сигнал (при U „ y U ), то элемент И 3 пропускает цифровые телевизионные сигналы с АЦП 2 на входы блоков 4 и 8. Выходные единичные сигналы с выхоца компаратора 10 подаются также на вход блока 7, где вычисляется (суммируется сумма числа элементов зоны перегрева горной машины, 15 когда U ) ис ° Тл Образом, в блоке 7 в течение каждого кадра изображения накапливается число элементов зон перегрева, т.е, формируется сигнал S о площади белых пятен на тер20 мопортрете горной машины. Этот сигнал S с выхода блока 7 подается на входы блоков 4, 8 и 5.

В блоке 4 вычисления математического ожидания осуществляется накопле25 ние (интегрирование) элементных телевизионных сигналов (оцифрованных в

АЦП 2 и прошедших через ИЗ), амплитуда которых U, превышает порог сегментации U, т.е. формируется величина

30 X,U; (где для любого i-ro элемента термопортрета U; > U ), пропорциональная сумме температур всех элементов зон перегрева горной машины. На другой вход блока 4 с выхода блока 7 подается сигнал S численно равный сум35 марному числу элементов в зонах перегрева горной машины. В блоке 4 вычисляется математическое ожидание (среднее значение температуры или яркость

I) яркости зон перегрева по алгорит40 < му I = S П;. Величина яркости

1 (средней температуры) зон перегрева

Х как и величина S вычисляются один раз за каждый кадр, т.е. 24 раза на

45 секунду.

В блоке 8 вычисления дисперсии осуществляется накопление суммы квадратов, разности K (V; — I), так как с на один из входов блока 8 поступают сигналы U :с элемента И 3, а на другой вход с блока 4 поступает сигнал I.

Кроме того, в блок 8 иэ блока 7 поступает сигнал S о количествах элементов в зонах перегрева горной машины. На выходе блока 8 формируется сигнал ($ -1) . (U; — I), численно равный дисперсии D яркости по площади белогд пятна на термопортрете и ха1536020 рактеризующий неравномерность и разброс температуры в зоне перегрева горной машины.

С увеличением разброса температур ,отдельных элементарных участков зоны перегрева значение дисперсии D увеличивается тем сильнее, чем больше перепад температур элементарных участков зоны перегрева и чем меньше число

10 элементов в зоне перегрева с одинаковыми или близкими температурами. Значение дисперсии D в блоке 8 также вычисляется один раз за кадр телевизионного сигнала с выхода камеры 1, т.е. 24 раза за секунду.

Таким образом, на входы компараторов 12-14 с блоков 4, 7 и 8 поступают сигналы I S u D. Ha вторые входы компараторов 12-14 с задатчиков

15-17 поступают соответствующие пороговые сигналы I„, S „ D . На выходе компаратора 12 появляется единичный сигнал при условии I > I„ на выходе компаратора 13 единичный сигнал форми-25 руется при условии S ) S„, если для сигналов D u Dn на входах компаратора 14 выполняется условие 0 ) Dn то на его выходе формируется единичный сигнал. При выполнении обратного услоBHH I + Х „ на выходе компаратора 12 формируется нулевой сигнал. Аналогично нулевые сигналы на выходах компа-. раторов 13 и 14 формируются при выполнении соответственно условий S c S иВ

Инверторы 18-20 формируют нулевые сигналы на выходе при поступлении единичного сигнала на вход и единичные сигналы на выходе при поступлении нулевого сигнала на вход. Каждый из трех входовых элементов И 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 и 28 формирует на выходе единичный сигнал лишь при поступлении на все три его входа единичных сигналов. В любом другом случае на выходе

45 любого из элементов 21-28 появляется нулевой сигнал (сигнал отсутствует).

Блоки 12-36 работают следующим образомм.

Единичные сигналы на всех входах элемента И 21 появляются при выполнении условии S > S» Т ) Т„и D ) Dn.

Это приводит к появлению единичного сигнала на выходе элемента И 21 и загорается сигнализатор 29 "Аварий- 55 ная перегрузка".

При выполнении условий I > Ini

1, S ) Б„и D < Dq аналогично появляется единичный сигнал на выходе элемента И 22 и загорается сигнализатор

ЗО" общий перегрев машины". При $ Я„;

I 0 1 „ и D c D „ срабатывает элемент

И 23 и загорается сигнализатор 31

"Локальный перегрев". При S c S„

I „ и D 7 Вч срабатывает элемент

И 24 и загорается сигнализатор 32

"Местные перегревы". При S c S

I (I u D r D „ срабатывает элемент

И 25 и загорается сигнализатор 33

"Нормальная работа машины". При

8 S„; I (Т„и D c D „срабатывает элемент И 26 и загорается сигнализатор 34 "Точечные перегревы". При

S с S д, I c I „и D ) П„срабатывает элемент И 27 и загорается сигнализатор 36 "Общая .перегрузка машины". При

S > S, I c I „ и D > D срабатывает элемент И 28 и загорается сигнализатор "Локальные перегрузки машины".

Как видно из описанного алгоритма и приведенной на фиг. 2 схемы, одновременное срабатывание двух элементов И (из 21-28-го элементов) или двух блоков сигнализации (из 29-го

36-го блоков) невозможно, поэтому прецлагаемый способ с высокой достоверностью диагностирует любое из восьми наиболее важных состояний горной машины, Формула изобретения

Способ контроля перегрева горных машин, включающий непрерывную регистрацию инфракрасного излучения из поверхности горной машины в виде термопортрета в диапазоне длин воли

8-14 мкм и определение площади S u яркости I пятна на термопортрете, отличающийся тем, что, с целью повышения точности диагностики состояния горной машины за счет дополнительной градации состояния машины, дополнительно определяют дисперсию П яркости по площади пятна, задают пороговые значения площади S> яркости Iz и дисперсии D „, сравнивают значения площади S яркости Х и дисперсии D с пороговыми значениями S„„ I„„ Dg, а о состоянии горной машины судят по результатам сравнения при S r S» I ) Т и D > D „во з никла ав арий ная пер егрузка при S ) Бп I In u D (Dn

1536020

Фигл

Финл

Составитель И. Наэаркина

Техре д М.Дидык Корректор М. Максимишинец

Редактор Т. Парфенова

Заказ 91

Тираж 375

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101 возник общий перегрев машины, при

S (S„, I ) I> и П (0„возник локальный перегрев, при S i S

I ъ I „ и D ) Р„ возник местный пере-.. грев, при S i S„, Ii I„D D>

5 происходит нормальная работа машины, при S i S„, I (?„и D o Р произошел точечный перегрев, при S $д, У (1„ и 0 П„ произошла общая перегрузка машины, а при S Я„, I C I„ D ) Р произошла локальная перегрузка машины.