En
Ua
Ru

Тема роботи: Обгрунтування методу та структурної схеми електронної системи контроля стану шахтного підйомного канату

Факультет компьютерних інформаційних технологій та автоматикики

Кафедра електронної техники

Спеціальність: Електронні системи

Керівник: доцент, к.т.н. Сенько В.Ф.

Реферат
Анімация

Рисунок 1 - Анимаційний процес визначення дефектів шахтного підйомного канату (кількість кадрів - 74; кількість повторень - 10; об'єм - 95 кб.)

Актуальність теми

Безпека шахтних підйомних установок є важливим інженерним і технологічним питанням, особливо актуальним для промислового регіону Донбасу. При забезпеченні безпечного руху кліті по стовбуру шахти необхідно контролювати ряд характеристик і величин, більшість яких пов'язана із станом підйомного канату.

Сталеві канати шахтних вантажопідйомних машин, підйомних кранів і інших механізмів є складними за структурної і відповідальними за призначенням конструкціями, що працюють в достатньо важких умовах. Оскільки руйнування канату може бути пов'язане не тільки з економічними втратами, але і з людськими жертвами, то вимоги, які пред'являються до надійності функціонування кантів вантажопідйомних машин і механізмів в процесі експлуатації, є вельми жорсткими.

В процесі експлуатації підйомного канату, він неминуче піддається наступним видам деформації: зменшенню власного діаметру у зв'язку з процесами окису металу, і обривам окремих проволік. Своєчасний контроль і заміна канату у разі досягнення ним критичного стану сприяє запобіганню аварійним ситуаціям і забезпечує безперервність технологічного процесу.

Вибір методу рішення

Існують наступні методи неруйнівного контролю: акустичний, віхрєтоковий, магнітний, електричний, радіохвильовий, тепловий, оптичний, радіаційний, із застосуванням проникаючих речовин. Для контролю шахтного підйомного канату широко застосовується магнітний спосіб, перевагою якого є можливість застосування контролю без прямого контакту з деталлю.

За допомогою постійного магніту відбувається намагнічення ділянки канату. Дефекти найбільш оптимально визначаються, коли напрям намагнічення деталі перпендикулярний напряму дефекту. За відсутності дефекту створюється рівномірне магнітне поле розсіяння. При обриві проволік у канаті виникає деформація магнітного поля розсіяння, яка реєструється магніточутливою мікросхемою (МЧМС). Мікросхема перетворює значення індукції розсіяння у відповідну напругу, яка аналізується і порівнюється з номінальним. На основі порівняння робиться висновок про дефекти канату і його придатності стосовно подальшої експлуатації. Недоліком методу є складність обґрунтування залежності індукції розсіяння від числа ушкоджень усередині канату. Використовування МЧМС дозволяє збільшити точність контролю порівняно з аналогічними системами, що використовують датчики Холу.

Цілі роботи
  • побудування структурної схеми електронної системи;
  • обґрунтування залежності між індукцією розсіяння і числом дефектів на одиниці довжини канату;
  • обґрунтування вибору пристрою, що намагнічує, місця його розташування щодо канату;
  • вибір магніточутливого елементу для отримання оптимальних метрологічних характеристик;
  • організація мікропроцесорної системи (МПС);
  • обробка результатів МПС з подальшою видачею рекомендацій для досліджуваного канату;
  • оцінка метрологічних характеристик системи і моделювання залежності результатів вимірювань від фізичних умов зовнішнього середовища.
Новизна роботи

Для реєстрації фізичних величин і графічної побудови інформації на шахтах Донбасу в більшості своїй застосовуються морально застарілі паперові самописці. Ці регістратори мають ряд недоліків, оскільки вимагають частого технічного обслуговування: заміни чорнив, паперових діаграм, заводу годинникового механізму, метрологічних перевірок, що зрештою збільшує витрати по технічному обслуговуванню виробництва. Альтернативою паперовим самописцям є електронні регістратори, які відрізняються простотою і зручністю у використовуванні, надійністю, точністю, можливістю викладу інформації на екран і реалізацією зв'язку із стаціонарним ПК.

Як магніточутливий елемент слід використовувати МЧМС, яка забезпечує велику чутливість і точність. Магніточутливі і магнітокеруючі МС містять в одному напівпровідниковому кристалі інтегральний перетворювач магнітного поля (елемент Холу, магнітотранзістор або магніторезістор і т.п.) і електронну схему посилення і обробки сигналу. Таким чином, погрішність розузгодження між різними каскадами зводиться до мінімуму за рахунок виконання каскадів на одному кристалі.

Структурна схема

Структурна схема має вигляд (див. рис.2):

Структурная схема

Рисунок 2 - Структурна схема електронної системи

Датчик довжини канату необхідний для визначення місцеположення знайденого дефекту і побудови дефектограми.

Магнито-електронний пристрій (МЕП) – призначено для намагнічення канату, визначення поля розсіяння і перетворення магнітної індукції, що фіксується, в напругу, яка по лінії зв'язку передається на мультиплексор.

Мультиплексор призначений для почергового опиту від різних джерел інформації.

АЦП – аналого-цифровий перетворювач.

МПП – мікропроцесорний пристрій, призначений для аналізу інформації, її збереження в пам'яті і передачі на стандартний ПК, викладу дефектограми на екран.

ПВІ – пристрій відображення інформації.

Результати і висновки

Шахтні підйомні установки відносяться до небезпечних виробничих об'єктів. Безпека експлуатації шахтних підйомних установок в значній мірі визначається станом вживаних в них сталевих канатів, для яких передбачені спеціальні нормативи і правила контролю. В процесі експлуатації канатів, найпоширенішими стають наступні види деформації - зменшення діаметру канату і обрив окремих проволік. Для контролю цих деформацій застосовуються спеціальні датчики, які дозволяють завчасно виявити аварійний стан канату, що призводить до його заміни і, разом з цим, до запобігання створенню аварійної ситуації при русі кліті.

Як датчики контролю стану підйомного канату використовуються магніточутливі мікросхеми. Важливою задачею є визначення залежності поля розсіяння канату від величини і глибини дефекту.

Для фіксації результатів вимірювань необхідно розробити електронний регістратор що має такі переваги: надійність, простоту включення і управління приладом, а значить, мінімальні вимоги до експлуатуючого персоналу, можливість адаптації регістратора під конкретні потреби замовника. Крім того, електронні регістратори мають широкий спектр технічних характеристик, серед яких: зручний призначений для користувача інтерфейс, великий ЖК-дисплей, наявність в регістраторі універсальних вхідних і вихідних аналогових каналів, цифрових входів, завдяки яким можливий повний контроль всіх найважливіших параметрів виробництва.

Закінчення досліджень і захист роботи запланована на грудень 2010 р.

Перелік посилань
  1. Бараночников М.Л. Магнитоэлектроника – новое направление техники [Электронный ресурс]. - http://radiomaster.ru/books/view/2409
  2. Бараночников М.Л. Микромагнитоэлектроника. Т. 1. – М: ДМК Пресс, 2001. – 544 с.
  3. Tytko A.A and Ridge I.M.L., The Influence of Rope Tension on the LMA Sensor Output of Magnetic NDT Equipment for Wire Ropes [Электронный ресурс]. - http://springerlink.com
  4. Basak D., Pal and Patranabis D.C., In Situ Assessment of Independent Wire Rope Core Ropes in Cage Winders By a Nondestructive Method [Электронный ресурс]. - http://EBSCO.com
  5. Каневская И.Н., Сальникова Е.Н. Неразрушающие методы контроля. – Владивосток: Федеральное агенство по образованию, 2007. – 243 с.
  6. Котельников В.С., Сухоруков В.В. Дефектоскопия канатов грузоподъемных машин// Безопасность труда в промышленности, - 1998. - 280 c.
  7. Найденко И.С., Белый В.Д. Шахтные многоканатные подъемные установки. - М.: Недра, 1979. - 75 c.
  8. Гусев А.И. Путеводитель по выпускам «В помощь радиолюбителю». – М.: ДОСААФ, 1988. - 335 с.
  9. Найденко И.С., Белый В.Д. Шахтные многоканатные подъемные установки. - М.: Недра, 1979. - 75 с.
  10. Л. С. Бабаджанов, М. Л. Бабаджанова Меры и образцы в области неразрушающего контроля: научное издание. - М. : ФГУП "Стандартинформ", 2007. - 207 с.