Методи моніторингу технічного стану та режимів роботи потужних конвеєрних установок

8

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ

Ковальчук Артем Михайлович

УДК 621.311.1.52

МЕТОДИ МОНІТОРИНГУ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ТА РЕЖИМІВ РОБОТИ ПОТУЖНИХ КОНВЕЄРНИХ УСТАНОВОК

Спеціальність 05.09.03 - Електротехнічні комплекси та системи

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук

Київ 2003



Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі електропостачання Інституту енергозбереження та енергоменеджменту Національного технічного університету України "КПІ" Міністерства освіти і науки України, м. Київ.

Науковий керівник - кандидат технічних наук, доцент, Лісовський Володимир Семенович, доцент кафедри автоматизації управління електротехнічними комплексами Інституту енергозбереження та енергоменеджменту Національного технічного університету України “КПІ”.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор, Корчемний Микола Олександрович, професор кафедри автоматизації сільськогосподарського виробництва Національного аграрного університету Кабінету Міністрів України, м. Київ;

кандидат технічних наук, доцент, Халімовський Олексій Модестович, доцент кафедри електропривода і автоматизації промислових установок Національного технічного університету України “КПІ”.

Провідна установа - Одеський національний політехнічний університет МОН України (кафедра електромеханічних систем з комп'ютерним управлінням Інституту електромеханіки і енергоменеджменту).

Захист відбудеться “29” жовтня 2003 р. об 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.187.01 в Інституті електродинаміки НАН України за адресою: 03680, м. Київ-57, проспект Перемоги, 56, тел. 456-91-15.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту електродинаміки НАН України за адресою: 03680, м. Київ-57, проспект Перемоги, 56.

Автореферат розісланий “ 29 ” вересня 2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.С. Федій.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Вступ. Конвеєри належать до високопродуктивного типу транспортних машин, які набули широкого розповсюдження у вугільній та гірничорудній промисловостях. Ефективність використання стрічкових конвеєрів в значній мірі визначається терміном служби їх складових елементів, що залежить від умов їх експлуатації. Неможливість повної автоматизації конвеєрних установок пояснюється консерватизмом галузевих нормативних документів щодо вимог їх експлуатації, що в свою чергу пояснюється відсутністю ефективних систем діагностування технологічних параметрів, контролю та управління. У сучасних системах управління та контролю конвеєрних ліній закладені жорсткі обмеження параметрів робочого режиму, що вцілому знижує ефективність використання конвеєрного транспорту.

Актуальність теми. Особливістю конвеєрної установки як об'єкта діагностування та управління є тісний взаємозв'язок електричних, електромеханічних та механічних пристроїв та елементів, що відрізняються функціональним призначенням та принципом дії.

Дослідження показують, що збільшення довжини окремого конвеєра, що входить до складу конвеєрної лінії, призводить до збільшення коефіцієнта надійності лінії, зменшення часу запуску лінії, зменшення капітальних та експлуатаційних витрат за рахунок зменшення кількості одиниць обладнання (хоча і вимагає використання більш дорогих конвеєрних стрічок). Але із збільшенням довжини конвеєра зростає вплив пружних властивостей стрічки на рівень динамічних зусиль не тільки в самій стрічці, а й у механічних та електромеханічних вузлах установки.

Оптимальне управління конвеєрною установкою з метою зменшення витрат при її експлуатації вимагає врахування складних взаємозв'язків між механічними, електротехнічними та електромеханічними частинами комплексу, а розробка систем захисту конвеєрних установок від аномальних режимів роботи з використанням сучасних методів збору та обробки інформації дозволить мінімізувати втрати при аваріях. Це у свою чергу вимагає розробки та створення систем моніторингу, що виконують функції діагностування, контролю та прогнозування технічного стану та режиму роботи як окремих складових елементів, так і установки вцілому.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у відповідності з державною науково-технічною програмою 5.1.6. “Ресурсозберігаючі електромеханічні системи” у співпраці з інститутом “УкрНДІпроект” та виробничим об'єднанням “Азовмаш” (1992-1996р.р.), НДР “Розробка системи контролю повздовжнього розриву конвеєрної стрічки” (№ ДР 01880003774, 1989 р.).

Мета і задачі наукового дослідження. Метою роботи є створення системи моніторингу технічного стану та режимів роботи складових елементів електротехнічного комплексу з використанням методів прогнозування та розпізнавання ситуацій для зменшення витрат при експлуатації конвеєрної установки.

Для досягнення поставленої мети у роботі вирішуються наступні задачі:

дослідження режимів роботи потужних конвеєрних установок, розробка та аналіз заходів, що сприяють зменшенню витрат при експлуатації конвеєрної установки;

розробка моделей діагностування технічного стану та режиму роботи складових елементів конвеєрної установки;

розробка системи моніторингу технічного стану та режиму роботи всієї конвеєрної установки на основі теорій прогнозування та класифікації;

розробка математичних моделей систем контролю повздовжнього розриву конвеєрної стрічки та дослідження їх властивостей для реалізації комплексного контролю цілісності стрічки, її швидкості, пробуксовки на приводних барабанах та бокового биття;

розробка математичної моделі системи упередженого контролю стану та режимів роботи конвеєрних установок;

дослідження адаптивних властивостей системи упередженого контролю до зміни умов експлуатації конвеєрної установки.

Об'єкт дослідження: процеси діагностування та управління конвеєрних установок, системи захисту стрічкових конвеєрів від аномальних режимів роботи.

Предмет дослідження: методи, алгоритмічні та апаратні засоби визначення фізичного стану та режимів роботи механічних, електротехнічних та електромеханічних елементів, вузлів та агрегатів потужних стрічкових конвеєрів.

Методи дослідження. При виконанні роботи використовувалися положення теорій електромагнітного поля (визначеня взаємних індуктивностей між антенами та елементами струмопровідного контура у стрічці), розпізнавання образів (аналіз спектра сигналу на затискачах приймальної антени для різних режимів роботи установки), методи багатофакторного прогнозування на основі часових рядів динаміки (розробка математичної моделі упередженого контролю параметрів), методи математичного планування експерименту (аналіз факторів, що впливають на стан та режим роботи складових елементів електротехнічного комплексу).

Наукова новизна одержаних результатів:

Отримали подальший розвиток теоретичні та практичні дослідження процесів діагностування, контролю та прогнозування стану та режиму роботи конвеєрних установок з використанням сучасних методів збору та обробки інформації.

Вперше розроблено систему моніторингу та управління режимом роботи конвеєрної установки, яка базується на прогнозних моделях технічного стану та режиму роботи складових елементів усього електротехнічного комплексу. Запропоновано та обґрунтовано класифікаційні моделі стану та режиму роботи вузлів та агрегатів конвеєрної установки.

Розроблено систему контролю цілісності стрічки, яка, на відміну від існуючих, дозволяє локалізувати порив у будь-якій точці конвеєра у його початковій стадії. Вперше досліджено вплив характеристик контура у стрічці на динамічні характеристики сигналу на затискачах приймальної антени.

Доведено доцільність використання спектрального аналізу сигналу на затискачах приймальної антени для визначення показників режиму роботи установки у будь-який момент часу. Розроблено та обґрунтовано критерії класифікації стану та режиму роботи конвеєрної установки.

Вперше застосовано модель експоненційного згладжування для самонавчання системи з метою надання їй адаптивних властивостей до зміни умов експлуатації конвеєрної установки. Запропоновано та обґрунтовано доцільність використання налаштовування коефіцієнта згладжування за методом Чоу.

Практичне значення одержаних результатів. Проведені дослідження дозволили:

створити адаптивну до умов експлуатації систему моніторингу та управління режимом роботи конвеєрної установки, яка дає можливість повної автоматизації конвеєрних ліній;

створити підсистему діагностування стану складових елементів конвеєрної установки шляхом збору статистичних даних про умови їх експлуатації;

підвищити рівень інформаційного забезпечення диспетчерської служби, зв'язаної з керуванням та контролем технологічних процесів транспортування.

На основі проведених досліджень запропоновано нову систему захисту від повздовжніх поривів конвеєрної стрічки (апаратура ДОПЛ), яка була випробувана на шахті №9 “Нововолинська” ВО “Волиньвугілля”. Економічний ефект від впровадження цієї апаратури оцінюється в межах 90 - 200 тис. грн. на рік (в залежності від типу стрічки) на один комплект.

Особистий внесок здобувача. В друкованих працях, що опубліковані в співавторстві, особисто здобувачеві належить: - обґрунтування різних схем закладування у стрічку струмопровідних елементів контролю; - обґрунтування ідеї реалізації функцій комплексного контролю цільності стрічки, її швидкості (пробуксовки на привідних барабанах) та бокового биття; - ідея реалізації комплексного діагностування технічного стану та режиму роботи конвеєрної установки; - обґрунтування можливості реалізації багатофункціонального датчика, що дозволяє контролювати цілісність стрічки, її швидкість та бокове биття.

Апробація результатів роботи. Основні теоретичні положення, результати та висновки дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на:

міжнародній науково-технічній конференції “Машинобудування та техносфера на межі XXI століття” (м. Севастополь, 1999 р.);

міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні проблеми та перспективи розвитку гірничої механіки” (м. Дніпропетровськ, 1999 р.);

науково-технічній раді інституту “УкрНДІпроект” (м. Київ, 1997 р.);

щорічних засіданнях професорсько-викладацького складу кафедри автоматизації управління електротехнічними комплексами НТУУ “КПІ” (м. Київ, 1996 - 1999 рр.);

наукових семінарах кафедр електропостачання та автоматизації управління електротехнічними комплексами НТУУ “КПІ” (м. Київ, 2001, 2003 рр.) за темами: “Система моніторингу при діагностуванні засобів автоматичного управління конвеєрної установки”, “Методи моніторингу технічного стану та режимів роботи потужних конвеєрних установок”.

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи опубліковані у п'яти статтях (чотири статті у провідних фахових виданнях, одна з яких написана самостійно).

Обсяг та структура дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літератури та додатків.



ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність проблеми, сформульовано мету і задачі досліджень, наведено відомості про зв'язок роботи з науковими програмами, наукову новизну і практичну цінність роботи, апробацію і публікацію результатів досліджень та їх впровадження.

У першому розділі розглянуто досвід використання потужних стрічкових конвеєрів у різних галузях промисловості, зокрема у гірничій, не тільки на теренах України, а й за кордоном. Визначено перспективність та тенденції подальшого розвитку цього високопродуктивного типу транспортних машин безперервної дії. Проведено аналіз конвеєрної установки як електротехнічного комплексу, який складається з електродвигуна, джерела живлення, системи регулювання основних параметрів, включаючи датчики та задавачі регульованих величин, пристроїв контролю, захисту та сигналізації, пристроїв автоматизації електроприводу. Проведено аналіз факторів (по схемі Ісікава), що впливають на величину експлуатаційних витрат при використанні конвеєрного транспорту, на основі якого побудовано причинно-наслідкову модель стану електротехнічного комплексу обладнання.

Розглянуто вимоги до технологічного процесу транспортування, приводу конвеєрної установки, пристроїв натягу конвеєрної стрічки, експлуатації конвеєрних стрічок. Показано, що найбільш вразливим і одночасно самим вартісним елементом конвеєрної установки є конвеєрна стрічка, яка одночасно є і несучим, і тяговим органом. З огляду на те, що розриви стрічки є досить частими аваріями, що викликають не тільки прямі втрати - заміна стрічки, що вийшла з ладу (особливо великі - при повздовжньому розриві), а й побічні - зв'язані з простоями на ремонт, проведено аналіз існуючих систем контролю цілісності конвеєрної стрічки, розглянуто досвід їх експлуатації на діючих підприємствах. Показано, що на даний час ні на Україні, ні за кордоном не існує надійного захисту стрічки від повздовжніх розривів - таких систем, які б відключали привід конвеєра на початковій стадії розриву.

На основі аналізу визначено основні тенденції подальшого розвитку систем діагностування, контролю та управління конвеєрними установками, перспективні напрями їх удосконалення, сформульовано основні задачі дослідження.

У другому розділі приведено обґрунтування необхідності створення інтелектуальних систем контролю та діагностування, які б охоплювали не окремі частини конвеєрної установки, а весь комплекс електротехнічних, механічних та електромеханічних засобів для забезпечення оптимального за критерієм мінімуму експлуатаційних витрат режиму роботи як окремої установки, так і всієї конвеєрної лінії. Розглянуто питання діагностування режиму роботи перетворювача, двигуна, фізичного стану конвеєрної стрічки та приведено моделі класифікації. Зокрема, розглядається можливість визначення рівня зносу окремих вузлів конвеєрної установки та прогнозування подальшого терміну їх експлуатації на основі збору статистичних даних про умови їх експлуатації.

Всі теоретичні викладки, приведені у дисертаційній роботі, дають змогу зробити висновок про можливість створення на базі мікропроцесорної техніки інтелектуальної системи управління, діагностування, контролю та захисту конвеєрної установки, з використанням енерго- та ресурсозберігаючих алгоритмів функціонування всіх складових елементів електротехнічного комплексу.

У процесі пуску, роботи та зупинки лінії ця система:

визначає оптимальні режими пуску та гальмування, регулює швидкість стрічки конвеєра;

автоматично регулює величину натягу стрічки, як при запуску та гальмуванні, так і в усталеному режимі роботи для забезпечення постійного коефіцієнта зчеплення приводного барабана зі стрічкою;

контролює цілісність стрічки, слідкує за тенденціями зміни показників робочого режиму конвеєрної установки (швидкість стрічки, її бокове биття та пробуксовка, тощо), прогнозує їх майбутні значення і класифікує майбутні стани як робочий, передаварійний або аварійний;

проводить збір статистичних даних про умови експлуатації конвеєрної установки (продуктивність, рівень динамічних навантажень на стрічку у місці завантаження, видовження стрічки, кількість циклів прокрутки стрічки, кількість пусків, величину натягу стрічки, температуру агрегатів та вузлів, рівень вібрації) і на його основі визначає рівень зносу окремих елементів (зокрема конвеєрної стрічки), вузлів та агрегатів.

Вхідною інформацією при цьому є сигнал на затискачах приймальної антени системи контролю цілісності стрічки, сигнал від живника (конвеєрних терезів або профільного датчика, що вимірює продуктивність попереднього конвеєра) сигнал датчика динамічних навантажень, сигнал, що видається при проході мітки, сигнал тахогенераторного датчика швидкості двигуна, датчика температури лобової частини двигуна, датчика вібрації двигуна.

На дисплеї системи можна продивитися зміну показників режиму роботи конвеєрної установки у часі, що, при необхідності, дасть змогу переглянути історію розвитку аварії та встановити навіть неявні причини її виникнення. Ця інформація може бути переглянута на дисплеї контролера верхнього рівня у будь-який момент часу. Крім цього, у розділі розглянуто можливості системи самостійно визначати місце розриву струмопровідного контуру незалежно від того, чи це відбулося внаслідок повздовжнього розриву, повздовжнього локального видовження стрічки, чи пошкодження контуру з якихось інших причин, не пов'язаних з руйнуванням стрічки.

У третьому розділі розглянуті питання контролю параметрів режиму роботи та діагностування фізичного стану конвеєрної стрічки, приведено математичні моделі цілісності конвеєрної стрічки та їх порівняльний аналіз.

У основу моделі системи контролю цілісності стрічки по всій довжині з використанням рамкових антен покладено, що контролюючим елементом є провідник у вигляді паралельних послідовно з'єднаних петель, висота яких дорівнює ширині стрічки, завулканізований у обкладці стрічки.

Пристрій має передавач та приймач сигналу, що з'єднані відповідно з передавальною та приймальною рамковими антенами, які розміщуються вертикально між вантажною та холостою гілками конвеєра. Передавач являє собою генератор гармонічних коливань. Приймач настроюється в резонанс на частоту генератор, обробляє сигнали передавача і, у випадку необхідності, видає сигнал про порив. Передавальна та приймальна рамкові антени розміщуються на відстані, що виключає можливість прямого електромагнітного зв'язку між ними. - бокові сходу стрічки відповідно біля передавальної та приймальної антен; - відстані від активного провідника антени та відповідно верхнім і нижнім активними провідниками контуру; - відповідно ширина та висота петель контуру у стрічці; - крок петель.

Магнітне поле, що періодично змінюється, у ближній зоні передавальної антени наводить ЕРС у замкнутому струмопровідному контурі, який вкладено у стрічку, і забезпечує гальванічну передачу електромагнітної енергії у зону розміщення приймальної антени. Зв'язок між антенами відбувається за рахунок передачі по провіднику електромагнітної енергії, накопиченої у ближній зоні передавальної антени.

Виникнення повздовжнього розриву або надмірного локального повздовжнього видовження конвеєрної стрічки призводить до руйнування струмопровідного контуру та переривання зв'язку між передавачем та приймачем, внаслідок чого сигнали передавача вже не будуть сприйматися приймачем і пристрій реєстрації видасть команду на відключення приводу конвеєра.

Величина ЕРС на затискачах приймальної антени:



, (1)

конвеєр стрічка двигун потужність

Взаємна індуктивність між передавальною антеною та контуром;

взаємна індуктивність між приймальною антеною та контуром;

- робоча частота;

- ампервитки передавальної антени;

- повний опір контуру, вкладеного у стрічку.

У цьому розділі приведені дослідження впливу бокового сходу стрічки, параметрів петель закладного контуру, довжини конвеєра та частоти генератора на величину сигналу на затискачах приймальної антени. Розрахункові таблиці приведені у додатку А.

Аналіз результатів дослідження дав можливість визначити оптимальні розміри рамкових антен, петель закладного контуру та їх взаємне розташування.

При добротності приймальної рамки 10 _ 30, сигнал на затискачах приймальної антени для частот 1000 _ 4000 Гц знаходиться у межах 57 - 2080 мВ.

У додатках Б і В приведені математичні моделі альтернативних систем контролю цілісності стрічки:

система контролю цілісності стрічки по всій довжині з використанням у якості антен котушок на магнітопроводах, що менш чутлива до бокового биття стрічки і за рахунок меншого потоку розсіювання дає можливість отримати сигнал більш високого рівня ніж попередня система;

система локального контролю цілісності стрічки з використанням рамкових антен та спеціальної конструкції закладного контуру, яка розрізняє прохід цілої та пошкодженої (зруйнованої) петлі без використання дорогих високочутливих індуктивних датчиків.

У розділі також приведено нову конструкцію струмопровідного контуру, який має підвищену механічну міцність і підвищену чутливість до розриву, особливо повздовжнього. У додатках Д, Ж, З приведені розрахунки електричних показників струмопровідного контуру.

У четвертому розділі викладено методи діагностування режиму роботи конвеєрної установки, розглянуті питання реалізації упередженого контролю показників режиму роботи конвеєрної установки та адаптації системи до зміни умов експлуатації конвеєрної установки. Дослідження системи контролю цілісності стрічки по всій довжині конвеєра з використанням рамкових антен в умовах шахти №9 “Нововолинська” ВО “Волиньвугілля” підтвердили її працездатність і виявили додаткові можливості для вимірювання швидкості, пробуксовки та бокового сходу стрічки. Цей матеріал став підгрунттям для створення динамічної математичної моделі системи контролю цілісності стрічки по всій довжині з моделюванням руху стрічки з струмопровідним контуром вздовж антен для дослідження динамічних характеристик сигналу на затискачах приймальної антени. Моделювання на ЕОМ дало можливість отримати залежності сигналів на затискачах приймальної антени для різних режимів роботи конвеєра.

Спектральний аналіз цих сигналів дає можливість з упевненістю сказати, що аналізуючи спектр сигналу на затискачах приймальної антени можна визначати параметри режиму роботи конвеєрної установки.

Показники режиму роботи конвеєрної установки визначаються за допомогою блоку класифікації, у основі якого лежить використання дев'ятивимірного простору станів, ознаками якого є координати чотирьох найбільших максимумів функції спектра сигналу на затискачах приймальної антени та середнє значення сигналу.

За допомогою цього блоку реалізується розпізнавання станів системи, яким відповідають певні (визначені під час процесу навчання та самонавчання) набори значень параметрів (показників) режиму роботи.

Математична модель класифікації забезпечує формування образу ситуації або режиму по значенням вагових коефіцієнтів, які визначаються ознаками класифікаційної моделі, і визначає міру подібності до всіх відомих їй образів. Крім того, вона реалізує процес самонавчання системи, тим самим надаючи їй адаптивні властивості.

Для визначення тенденцій зміни параметрів та показників робочого режиму використовується модель експоненційного згладжування першого порядку з налаштовуванням коефіцієнта згладжування за методом Чоу. Це надає системі адаптивних властивостей до зміни умов експлуатації конвеєрної установки, а економічність процедури обчислень дозволяє використовувати цей метод для рішення задач у реальному масштабі часу.

Дослідження цієї моделі прогнозування для різних варіантів зміни показників режиму роботи конвеєра при різних інтервалах дискретності дало можливість вибрати оптимальні за критеріями якості прогнозу та швидкодії системи інтервал дискретності, кількість точок передісторії та параметр згладжування .

Визначено, що для реалізації дискретності прогнозування 0,1 с необхідно використовувати мікроконтролери, швидкодія яких не менша ніж у мікроконтролерів серії Intel MCS-296. Крім того використання спеціальних команд цифрової обробки сигналів (специфічних для цих контролерів) значно спростить алгоритми функціонування системи прогнозування та класифікації.



ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі розвинута теорія систем діагностування технічного стану та контролю параметрів режиму роботи об'єктів управління, що обумовило рішення науково-технічної задачі підвищення технічного ресурсу конвеєрної установки, яке полягає у розробці системи моніторингу, що дозволяє узгодити режими роботи механічних, електротехнічних та електромеханічних складових частин електротехнічного комплексу конвеєра. При цьому одержані наступні основні результати.

Обґрунтовано доцільність застосування моделі експоненційного згладжування для прогнозування майбутніх станів та режимів роботи обладнання і доведено, що налаштовування коефіцієнта експоненційного згладжування методом Чоу дає можливість адаптації системи упередженого контролю до зміни умов експлуатації електротехнічного комплексу. Кількість точок передісторії повинна бути не менше 10, а коефіцієнт згладжування знаходиться у межах .

Обґрунтована можливість та доцільність використання струмопровідного закладного контура спеціальної конструкції, який охоплює конвеєрну стрічку по всій довжині, що дозволяє реєструвати початкову стадію пориву та локальне видовження стрічки у будь-якій точці конвеєра і тим самим звести до мінімуму втрати при повздовжньому розриві.

Досліджено динамічні характеристики сигналу на затискачах приймальної антени розробленої нової системи контролю цілісності стрічки та доведено, що спектральний аналіз цього сигналу дає можливість оперативно слідкувати за зміною показників режиму роботи конвеєрної установки. Встановлено, що дискретність спостережень повинна бути не більше 0,1 сек.

Доведено, що багатокритеріальний аналіз умов експлуатації складових елементів електротехнічного комплексу (зокрема, конвеєрної стрічки) дозволяє у процесі роботи визначати їх запас працездатності та прогнозувати термін подальшої експлуатації.

Результати дисертаційної роботи використані при створенні системи моніторингу технічного стану та режимів роботи конвеєрних установок. Отримані нові науково обґрунтовані теоретичні та практичні результати є суттєвими для подальшого розвитку нових систем моніторингу та управління складними електротехнічними комплексами з врахуванням їх особливостей.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків, методик та рекомендацій підтверджується збіжністю теоретичних і експериментальних досліджень, коректністю використання апарату прогнозування та класифікації, достатністю об'єму початкової статистичної інформації та експериментальних даних і раніше відомими за літературними джерелами результатами.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Лисовский B.C., Ковальчук А.М. Устройство защиты конвейерной ленты от порывов//Уголь Украины.-1998.-№4.-С.-37-38.

2. Ковальчук A.M. Пристрій захисту конвеєрної стрічки від розривів// Вісник Національного технічного університету України “КПІ”. Серія -Гірництво".-1999.-№1.-С.-130-135.

3. Лисовский B.C., Ковальчук A.M. Контроль целостности несущего органа шахтных ленточных конвейеров // Научн.-техн. сборник Национальной горной академии Украины "Гірнича електромеханіка та автоматика".-1999.-№2.-С.-183-186.

4. Ковальчук А.М., Лісовський В.С., Розен В.П., Литвиненко П.Л. Розширення функціональних можливостей апаратури ДОПЛ// Уголь Украины.-2002.-№6.-С.-27-28.

5. Лисовский B.C., Ковальчук A.M. Устройство контроля движения и целостности конвейерных лент // Труды Международной н.т.к. "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века".-Том 2.-Донецк: Донецкий государственный технический университет.-1999.-С. 123-126.



АНОТАЦІЯ

Ковальчук A.M. Методи моніторингу технічного стану та режимів роботи потужних конвеєрних установок. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 - Електротехнічні комплекси та системи. - Інститут електродинаміки НАН України, Київ, 2003.

Дисертація присвячена питанням моніторингу та управління режимом роботи конвеєрної установки, як електротехнічного комплексу, з метою зменшення витрат при її експлуатації та збільшення терміну служби всіх її складових елементів (механічних, електротехнічних, електромеханічних). Проведені дослідження режимів роботи конвеєрних установок дали можливість розробити комплекс заходів, на основі використання енерго- ресурсозберігаючих алгоритмів функціонування всіх складових елементів електротехнічного комплексу для забезпечення оптимального режиму роботи всієї конвеєрної лінії.

Ключові слова: моніторинг, діагностування та управління режимом роботи; прогнозування та класифікація станів об'єкта управління.



АННОТАЦИЯ

Ковальчук А.М. Методы мониторинга технического состояния и режимов работы мощных конвейерных установок. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы. - Институт электродинамики НАН Украины, Киев, 2003.

Диссертация посвящена вопросам мониторинга и управления режимом работы конвейерной установки, как электротехнического комплекса, с целью уменьшения затрат при ее эксплуатации и увеличения срока службы всех ее составных элементов (механических, электромеханических, электротехнических). Исследования режимов работы конвейерных установок дали возможность разработать комплекс мероприятий с использованием энергоресурсосберегающих алгоритмов функционирования всех составных элементов электротехнического комплекса для обеспечения оптимального режима работы всей конвейерной линии. Результатом этого есть создание системы мониторинга и управления, которая:

определяет оптимальный режим запуска и торможения, регулирует скорость ленты конвейера;

автоматически регулирует величину натяжения ленты, как в моменты пуска и торможения, так и в установившемся режиме работы для обеспечения необходимого коэффициента сцепления барабана с лентой;

отслеживает тенденции изменения показателей рабочего режима конвейерной установки (скорость ленты, ее боковой сход и пробуксовка), прогнозирует их будущие значения и классифицирует будущие состояния как рабочее, предаварийное или аварийное;

контролирует целостность конвейерной ленты по всей длине конвейера и в случае разрушения токопроводящего контура ориентировочно определяет место повреждения;

производит сбор статистических данных об условиях эксплуатации конвейерной установки (производительность, уровень динамических нагрузок, удлинение ленты, количество циклов прокрутки ленты, количество пусков, величину натяжения ленты и др.) и на их основании определяет уровень износа отдельных элементов, узлов и агрегатов и прогнозирует срок их дальнейшей эксплуатации.

Разработана система контроля целостности конвейерной ленты, которая позволяет локализовать порыв в любой точке конвейера в его начальной стадии. Приведены альтернативные системы контроля целостности конвейерной ленты и дан их сравнительный анализ.

Анализ условий эксплуатации конвейерных лент дал возможность разработать и теоретически обосновать новую конструкцию токопроводящего контура, закладываемого в ленту, которая позволяет снизить влияние ударных нагрузок на контролирующий элемент и повысить чувствительность системы к разрывам, особенно продольным. В процессе исследования влияния различных факторов (боковой сход ленты, параметры петель датчика-проводника, длина конвейера, частота генератора) на уровень сигнала на зажимах приемной антенны определены оптимальные размеры и взаиморасположение рамочных антенн и закладного контура в ленте. Установлено, что спектральный анализ сигнала на зажимах приемной антенны дает возможность следить за изменением параметров режима работы конвейерной установки.

Математическая модель классификации обеспечивает формирование образа ситуации или режима по значениям весовых коэффициентов, которые определяются признаками классификационной модели, и определяет меру подобия ко всем известным ей образам.

Для определения тенденций изменения параметров режима работы используется модель экспоненциального сглаживания первого порядка с настройкой коэффициента сглаживания по методу Чоу. Это придает системе адаптивные свойства к изменению условий эксплуатации конвейерной установки и дает возможность осуществлять упреждающий контроль параметров режима работы установки. Исследования этой модели прогнозирования для разных вариантов изменения показателей режима работы конвейера дали возможность определить оптимальные по критериям качества прогноза и быстродействия интервал дискретности, количество точек предыстории и параметр сглаживания.

Ключевые слова: мониторинг, диагностирование и управление режимом работы; прогнозирование и классификация состояний объекта управления.



ABSTRACT

Kovalchuk A.M. The metods of monitoring technical condition and states of working powerful conveyor setting. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering sciences on speciality 05.09.03 - Electrotechnical complexes and systems. - Institute of Electrodynamics of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2003.

The thesis in devoted to the problems of monitoring and duty control of the conveyor setting with the purpose of the diminution of expenditures at its maintenance and magnification of endurance of all its components (mechanical, electromecanical, electrotechnical). The research of the conveyor setting duties has enabled to develop a complex of measures with the use of energy and resources saving operation algorithms of all electrotechnical complex components for security of an optimal duty of the whole conveyor line.

Key words: monitoring, diagnosing and duty control; prediction and classification of condition of the control object.

Размещено на Allbest.ru