Рисунок 1 - Конструкция ТЭП
Блок управления и защиты шахтной конвейерной линией
Кулиш В.А., студент; Гавриленко Б.В., доц., к.т.н.
Донецкий национальный технический университет
В связи с участившимися случаями возгорания конвейерной ленты на ленточных конвейерах наиболее остро ставится вопрос о создании устройства, которое бы контролировало бы температуру приводного барабана ленточного конвейера, как места наиболее вероятного очага воспламенения.
Существующие устройства автоматики имеют ряд недостатков связанных со сложностью наладки и невозможностью сбора информации о температурах приводных барабанов с нескольких ленточных конвейеров линии .
С этой целью разработано устройство позволяющее осуществлять текущий контроль температуры приводных барабанов магистральных конвейеров, и в зависимости от ее значения осуществлять управление конвейерной линией.
В основе устройства лежит принцип дистанционного измерения температуры с помощью термоэлектрического чувствительного элемента (ТЧЭ) многослойной термобатареи. В термоэлектрическом приемнике излучения повышение температуры Тп линии (рис.1.) вызванное поглощением лучистого потока Ф измеряется с помощью миниатюрного ТЧЭ, горячий спай которого находится в хорошем тепловом контакте с мишенью-поглотителем. Наличие избыточной температуры спая по сравнению с температурой То холодных концов ТЧЭ приводит к возникновению на выводах термоЭДС:
Е = етU,
где ет – удельная термоЭДС термоэлектродов.
Рисунок 1 - Конструкция ТЭП
При подключении ТЭП имеющего сопротивление Rт, к измерительной цепи с сопротивлением Rн в цепи притекает ток:
I = E/(Rт + Rн), (1)
по значению которого можно судить о падающем на мишень лучистом потоке Ф [1].
Так как ЭДС генерируемого ТЧЭ прямопропорциональна избыточной температуре υ характеризующей процесс нарастания ЭДС или тока ТЭП:
, (2)
где П – тепловые потери (проводимость) мишени при единичной разности температур;
а1 – интегральный коэффициент поглощения фронтальной поверхности мишени для
рабочего интервала длин волн;
Фст - стационарный лучистый поток.
Установившиеся значения ЭДС и тока определяются из выражений:
Еп.у. =bnт eтυ п.у, (3)
Iп.у. =bnтeтυ п.у/(Rт+Rн), (4)
С учетом (4) и (3) вольт-ваттная и токовая чувствительности приемника имеют вид:
, (5)
Sі = SU/(R
где b – безразмерный коэффициент, меньший единицы и учитывающий оптическую прозрачность материала входного окна ТЭП и поглощающую способность рабочей поверхности мишени [2].
Термобатарея проектируемого устройства включает горячие спаи, которые размещены по периметру круглой мишени диаметром=1,13 мм. Так как обычные органические тонкопленочные подложки имеют стойкость к реагентам участвующим в фотографическом процессе, то для данного ТЭП использована более стабильная пленка Si3N 4-SiO2 толщиной 1 мкм, сформированная на пластинке из монокристаллического кремния. Термобатарея монтируется на цоколе транзисторного корпуса ТО-5. входное окно ТЭП закрыто пластиной КВr. Внутренний объем ТЭП заполнен аргоном, при этом чувствительность составляет 30 – 50 В/Вт, постоянная времени 15 – 40 мс, сопротивление приемника 20 кОм.
Функциональная схема устройства представлена на рисунке 2. Сбор информации о температуре приводных барабанов конвейеров линии осуществляется с помощью ТЧЭ конвейера № 1 – ТЧЭ конвейера № n. Далее сигнал усиливается с помощью усилительных каскадов, собранных на быстродействующих операционных усилителях (К140УД30) и поступает в БМК имеющий встроенный АЦП (Атmega64) и быстродействующий диспетчер контроллера для сетей на базе интерфейсов RS232 и RS485 реализованный с помощью микросхем MAX202, MAX1480В и элементов ИЛИ (74НС32). Модификатор адреса выполнен в виде програмно-доступного регистра, входы которого подтянуты резисторами к питанию и к этим же входам подключены перемычки [3]. В данной телекоммуникационной системе для защиты сети от последствий вмешательства пользователей при некорректном подключении применяется гальваническая развязка линии передачи данных. Все необходимые элементы интерфейса (приемо-передатчики, оптроны, трансформатор и др.) размещены в одном 28-выводном корпусе. Передатчик, собранный на интегральной схеме МАХ1480В имеет пониженную скорость нарастания выходного напряжения, что позволяет снизить электромагнитные наводки и уменьшить отражение сигнала из-за несогласования на концах кабелей. Это обеспечивает уверенную передачу данных на скоростях до 250 кБит/с. Ток потребления в состоянии покоя для микросхемы равен 28 мА. В режиме отключения интегральной схемы МАХ1480В потребляет только 0,2 мкА. Передатчик имеет ограничение выходного тока в случае короткого замыкания на выходе, а также защищена от перегрева (при чрезмерном увеличении рассеиваемой мощности) теплочувствительной схемой отключения. При превышении рабочей температуры эта схема переводит их выходы в высокоимпедансное состояние. Приемник выполнен так, что гарантируется состояние высокого логического уровня на выходе, если его вход не подключено. Такая микросхема может выдержать поданное на нее напряжение со среднеквадратическим значением 1600 В.
Информация о работе конвейеров обрабатывается с помощью БМК1-БМКN, а затем в случае отклонения параметров работы конвейера от установившихся ПБ значений МК дает команду на отключение двигателей конвейеров с помощью пускателей 1ПВВ - NПВВ и подачу команды на устройства сигнализации (УС) с помощью ИБ цепей управления.
В это же время информация о неисправности поступает в центральный контроллерный пункт (ЦКП), где персонал определяет дальнейшие действия по поводу аварии. Визуализация работы конвейера в месте установки БМК осуществляется с помощью 16-разрядного ЖКИ.
Под аварийным режимом работы понимается снижение или повышение скорости движения ленты, повышение температуры более чем на 75 0С, срабатывание датчиков заштыбовки (ДЗ), датчиков КСЛ, КТВ а также датчиков контролирующих силу тока приводных двигателей (ДТ).
Рисунок 2 - Структурная схема системы управления конвейерной линией
Таким образом, решение комплексной задачи оценки фактической температуры несущего органа и приводного барабана ленточного конвейера позволит повысить безопасность его эксплуатации, увеличит производительность, коэффициент готовности и снизит непроизводительные затраты времени.
Перечень ссылок