Реферат по теме выпускной работы
Содержание
- Введение
- 1. Технологический процесс как объект автоматизации. Цель проектирования и требования к разрабатываемому устройству автоматизации
- 2. Критический обзор существующих решений и выбор базовой аппаратуры автоматизации
- 3. Обоснование направления автоматизации технологической установки
- 4. Схемотехническое решение системы автоматизации
- Выводы
- Перечень ссылок
Введение
Анализ пожаров в шахтах на ленточных конвейерах показывает, что возгорание конвейерных лент возможно от двух групп источников возгорания:
- внешних источников, образующихся при возгорании шахтного деревянного крепления, угля или других горючих предметов, когда в зоне горения находится конвейер.
- внутренних источников, которые образуются при работе самих конвейеров, в основном от трения ленты на барабанах конвейера, неисправных роликоопор и др.
Все эти проблемы могут быть решены только в случае использования принципиально новых технических средств и решений в схемах аппаратуры автоматизации - микропроцессоров, математического программного обеспечения. За последние годы проведен ряд работ по совершенствованию серийных изделий, перевода их на новую элементную базу и повышению эффективности использования. К таким серийных изделий относятся: комплекс АУК.2М [6], аппарат КС.1М, датчик ДМ-3, выключатели ВКА, устройства УКТЛ. Но несмотря на введение новейших разработок в шахтах постоянно регистрируются случаи пожаров на ленточных конвейерах, особенно связанные с возгоранием конвейерных лент из-за пробуксовки в местах связи с приводным барабаном. Поэтому актуальной является задача оперативного контроля температуры приводных барабанов ленточных конвейеров шахты. При этом необходимо создать такое устройство, которое было бы концентратором информации о тепловом режиме работы ленточных конвейеров, как мест опасных по возникновению очага пожара.
1. Технологический процесс как объект автоматизации. Цель проектирования и требования к разрабатываемому устройству автоматизации
Объектом исследования является магистральная конвейерная линия, состоящая из двух и более конвейеров.
Для транспортировки горной массы по капитальным (главным) горизонтальным и наклонным выработкам, бремсбергов и наклонным стволам шахт, выпускаются стационарные ленточные конвейеры с лентой шириной 1000 и 1200 мм, созданные в соответствии с типоразмерным рядом.
Это конвейеры большой производительности, мощность привода которых может быть от 500 до 1000 кВт, ширина ленты составляет 1000 и 1200 мм. Конструктивно, от участковых конвейеров отличаются тем, что зажим ленты в них расположен в конце конвейера. В приводах конвейеров применяются асинхронные двигатели, как с короткозамкнутым, так и с фазным ротором. Конвейеры предназначены для эксплуатации в выработках угольных и сланцевых шахт с углом установки от -3° до +18°, то есть могут устанавливаться в горизонтальных и уклонных выработках. Именно на этих конвейерах зарегистрировано большое количество пожаров [7].
Рассмотрим конструкцию и оборудование, установленное на наклонном ленточном конвейере 2ЛУ120 [5].
Производительность конвейера - 1200 т/ч, мощность привода - 500 кВт. Приводная станция выполнена пятибарабанной, причем оба приводных барабана охватываются чистой (нерабочей) стороной ленты.
Рисунок 1 - Внешний вид ленточного наклонного конвейера 2ЛУ120
Став конвейера канатной конструкции с подвесными шарнирными роликоопорами. Приводные барабаны конвейера вращаются двумя приводными блоками, каждый из которых состоит из двух короткозамкнутых двигателей мощностью по 250кВт с гидромуфтами ГПП500, которые обеспечивают необходимую плавность пуска конвейера, редуктора ЦДН710 и колодочного тормоза ТКТГ500 с приводом от электромагнита. Первый по ходу ленты барабан оборудован храповым остановом, который удерживает нагруженную часть ленты от обратного хода при остановке конвейера в аварийных случаях, когда по какой-либо причине не срабатывают колодочные тормоза. Выносной (разгрузочный) барабан смонтирован на консольной раме, что позволяет устанавливать его на отдельном фундаменте на значительном удалении от приводной станции конвейера. Став конвейера состоит из двух параллельных канатов, натянутых вдоль трассы конвейера, переходных, линейных и натяжных стоек, верхних роликоопор и нижних роликов. Натяжная секция является хвостовой частью конвейера. Натяжной барабан смонтирован на раме, имеет четыре катка, на которых она перемещается по направляющим рельсам. Натяжение ленты осуществляется электрической лебедкой, которая канатом через систему блоков связана с рамой натяжного барабана. Конвейеры предназначены для выработок с углом наклона 100 и более, оснащаются ловителями ленты для верхней и нижней ветвей. Унифицированные комплектные группы (рисунок 1) конвейера: 1- выносная головка, 2 - приводная станция, 3 - средняя часть (став), 4 - лента, 5 - загрузочное устройство, 6 - натяжная головка, электрооборудования для автоматизированного управления высоковольтным электроприводом конвейеров КУП 2ЛУ120. Плавность запуска этих конвейеров обеспечивается включением в цепь ротора электродвигателей пусковых сопротивлений с помощью взрывобезопасной станции СУВ2ЛУ120 на номинальное напряжение 660В. Станция управления состоит из пяти секций: четыре предназначены для управления электродвигателями конвейера, пятая для управления тормозной системой и вспомогательным оборудованием конвейера.
В состав электрооборудования конвейера (рисунок 2) входит входит БУ - блок управления аппаратуры АУК-1М, ПУ - пульт управления АУК; ДЗ - датчик заштыбовки; 1УСТ, 2УСТ - устройства сигнализации и телефонной связи; УКПС - устройство контроля проскальзывания и скорости ленты; УКИ - устройство контроля и информации, содержащей релейный блок БР, блок индикации БИ, линейные модули 1ЛМ-16ЛМ; УКПЛ-1 - устройство профилактического контроля прочности конвейерной ленты; АТ-3 - аппаратура автоматизации орошения на перегрузках, в которую входят вентиль управления
Рисунок 2 – Схема размещения электрооборудования на ленточном конвейере
ВУ, датчик ДНМ наличии материала на ленте; 1ПВИ, 2ПВИ, 5ПВИ - пускатели конвейера; 3ПВИ - пускатель тормозов; 4ПВИ - пускатель лебедки натяжения ленты; 1Д - двигатель привода конвейера; 3Д - двигатель лебедки натяжения; 1ПЭТ.2 - электромагнитный привод тормозов конвейера; 1ВПВ - путевой выключатель контроля срабатывания ловцов ленты; КП - кнопочный пост управления натяжного лебедки в местном режиме; 1СВ.1-11СВ.1 - звуковые сигнализаторы; 1ВКА - 11ВКА - аварийные выключатели экстренной остановки конвейера; 1ВКА-01 - 12ВКА-01 - аварийные выключатели контроля схода ленты; БКВ - датчик бесконтактного контроля вращения; Бутсы-блок управления и сигнализации; ДН - датчик натяжения; ДМ - датчик контроля частоты вращения приводного барабана.
В этом случае устройство автоматики и датчики, отмеченные выше - общеизвестные и описаны в [5], [6]. Неизвестным остается устройство контроля температуры приводных барабанов. Дело в том, что для возгорания ленты в ее агрегатном состоянии от внешних источников необходимо длительное воздействие мощного источника с температурой в сотни градусов. Возгорание ленты от источников, которые образуются при работе конвейера (пробуксовка ленты) происходит при относительно малой мощности и более низких температурах. Это объясняется тем, что во втором случае происходит первичное возгорание не целой ленты в ее агрегатном состоянии, а мелкодисперсных частиц, которые образуются при стирании поверхности ленты [8].
Пробуксовка ленты может произойти вследствие выработки футеровки приводных барабанов и при недостаточном натяжении ленты, когда образуется ее «слабина». При пробуксовке теряется механическая связь ленты с барабаном, лента может быть остановлена, тогда как барабан продолжает вращаться, интенсивно стирая поверхность ленты с образованием мелкодисперсных фракций. Эти фракции и пыль оседают внизу барабана, который от трения нагревается. Происходит нагревание мелкодисперсных частиц, что вызывает в начальной стадии тление, а затем и возгорание при температуре 100-150 °С. Таким образом, необходимый контролируемый диапазон измерения температуры приводного барабана должен находиться в пределах 20-90 °С.
Определяем метрологические требования к устройству контроля температуры:
- точность измерения ±5 °С;
- чувствительность при измерении температуры приводного барабана является величиной постоянной;
- из-за того, что возгорание при 100%-й пробуксовке проявляется через 10-15 мин., быстродействия в пределах 3-х минут достаточно для предотвращения возникновения очага пожара.
Особенностью измерения температуры приводного барабана является то, что объект постоянно находится в движении и, чтобы определить температуру необходим дистанционный контроль, так как использование другого вида измерения будет связано с техническими трудностями реализации.
2. Критический обзор существующих решений и выбор базовой аппаратуры автоматизации
Для управления и контроля работы стационарных и полустационарных неразветвленных конвейерных линий, при числе конвейеров в линии до десяти, предназначен комплекс управления конвейерами АУК.1М, который может применяться также для управления разветвленными линиями с числом ответвлений до трех [6].
Структурная схема комплекса АУК.1М приведена на рис.3.
Рисунок 3 - Структурная схема аппаратуры АУК.1М
Аппаратура АУК.1М состоит из следующих элементов:
- пульта управления ПУ;
- не более десяти блоков управления БУ, количество которых соответствует количеству конвейеров в линии;
- кнопочного поста управления КУ;
- вынесенного прибора показывающего ВПП;
- устройства сигнализации и телефонной связи ПСТ;
- блока пусковой аппаратуры БПА, который состоит из пускателей электроприводов конвейеров;
- блока датчиков БД. В состав которого входят датчики скорости ДКС, схода ленты КСЛ, заштыбовки ДЗ и кабель-тросовые выключатели КТВ-2.
Аппаратура АУК.1М выполняет функции:
а) по управлению:
- Автоматическое включение конвейерной линии в направлении, обратном грузопотока;
- Управление конвейерами в ремонтно-наладочном режиме;
- Отключение конвейера с любой точки по его длине;
- Прекращение запуска конвейерной линии с любого блока управления;
б) по блокировках:
- Запрет пуска конвейера при неисправных цепях управления звуковой сигнализации;
- Пуск каждого последующего конвейера только после установления скорости предыдущего конвейера на номинальном уровне;
- Запрет автоматизированного запуска и работы в автоматизированном режиме конвейера, переведенного на ремонтно-отладочный режим, а также всех конвейеров, находящихся за ним;
в) по защите:
- отключение конвейера при сходе ленты, уменьшение скорости ее движения, при заштыбовке конвейера;
- отключение конвейерной линии при к.з. или обрыве линии связи;
- нулевую защиту;
- подачу звукового предупредительного сигнала перед пуском линии и при остановке конвейера;
г) по индикации:
- количество конвейеров, работающих в автоматизированном режиме;
- отключение конвейера средствами защиты или КТВ-2,
- наличие напряжения на блоке БУ;
д) двустороннюю дуплексную телефонную связь.
Для осуществления пуска конвейерной линии необходимо нажать кнопку «Пуск» на пульте ПУ. При этом сигнал о пуске поступают в блок БУ1, который после окончания звуковой сигнализации выдает команду на включение лентой номинальной скорости, выдает сигнал пуска на блок БУ2 и так далее. После включения последнего конвейера в линии блок концевого реле БКР прекращает процесс запуска конвейеров и переводит их в автоматизированный режим работы. При этом контролируется скорость конвейеров, отсутствие заштыбовок и лестницы и отсутствие сигналов от выключателей КТВ-2. Количество работающих конвейеров отображается на ВПП.
Отключение конвейерной линии происходит при срабатывании вышеупомянутых датчиков, обрыве или к.з. линии связи, а также при нажатии кнопки "Стоп" на ПУ или КП.
Блоки БУ располагают, как правило недалеко от электродвигателей привода конвейера. Пульт ПУ размещают в месте нахождения оператора конвейерной линии, у блока БУ1. Там же размещают и ВПП, и КП, и ПСТ. Датчики скорости ленты устанавливают на пустой ветке конвейера, сразу же за приводной головкой. Датчики заштыбовки ДЗ устанавливают в местах пересыпи с одной конвейера на другой. Датчики КСЛ и КТВ-2 устанавливают по всей длине конвейера. Начиная с обводного барабана на расстоянии не более 75 м друг от друга. Аппаратуру ВУК-1М принимаем в качесиве базовой. Разрабатываемое устройство должно работать совместно с ней
На сегодняшний день разработана единственная аппаратура контроля температуры приводных барабанов АКТЛ - 1 [6], [5]. Аппаратура предназначена для контроля обечайки не футерованного приводного барабана ленточного конвейера с целью защиты ленты от возгорания при пробуксовке. Контроль осуществляется как в процессе вращения, так и при неподвижном состоянии барабана.
В состав аппаратуры АКТЛ-1 входят стабилизированный источник питания, высокочастотный генератор сигналов, термодатчик, узел приема - передачи сигналов и блок сигнализации. Схема внешних соединений аппаратуры приведена на рис. 4.
Рисунок 4 - Схема внешних соединений аппаратуры АКТЛ -1
Термодатчик ТД-1 представляет собой пустую стальную шпильку, внутри которой расположен термочувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности с ферритовым сердечником. Термодатчик герметизируется эпоксидным компаундом и встраивается в обечайку барабана. Принцип датчика основан на использовании эффекта резкого уменьшения магнитной проницаемости при нагревании его до определенной температуры. Узел приема - передачи сигналов ферритового сердечника представляет собой трансформатор, состоящий из двух неподвижных и одной подвижной катушек. Неподвижные катушки размещены в блоках ТН - 1, закрепленных на раме конвейера. Подвижная катушка находится в кольцевом блоке ТП-1, закрепленном на валу барабана и вращающемся вместе с ним. В цепь подвижной катушки включена катушка индуктивности датчика ТД - 1.
Как видно аппаратура имеет ряд недостатков:
- Сложность конструкции и принципа действия;
- Невозможность оперативного переноса на другой объект контроля;
- Невозможность согласования с аппаратурой автоматизации конвейерных линий;
- Невозможность управления натяжной станцией ленточного конвейера;
- Невозможность сбора информации о тепловом режиме от нескольких конвейеров в линии;
- Морально устаревшая элементная база устройства.
Таким образом АКТЛ-1 не удовлетворяет требованиям разрабатываемой аппаратуры и не может быть использована как базовая. Базовой же аппаратурой принимаем комплектную аппаратуру автоматизации конвейерных линий - АУК - 1М.
Проведем анализ существующих методов и средств бесконтактного контроля температуры. Для определения типа пирометрического преобразователя рассмотрим ряд распространенных типов и остановим свой выбор на одном из них. Далее, на основании характеристик выбранного термочувствительного элемента будет построена математическая модель устройства автоматизации.
Радиационные термоэлементы (РТЭ)
Разработанные в настоящее время РТЭ предназначены для работы на постоянном и переменном облучении. На постоянном облучении работают в основном биметаллические термоэлементы, хотя и среди них большая часть работает на модулированном потоке с частотой порядка 5 Гц.
Термоэлементы, изготовленные из полупроводниковых материалов, обладают более высокой термо-ЭДС. Металлические и полупроводниковые РТЭ могут быть проводными, штыревыми, ленточными и пленочными. Как правило, все РТЭ изготавливают с компенсационными спаями для повышения стабильности работы.
Радиационный термоэлемент состоит из приемной части (коллектора) и ЧЭ. Исключение составляют анизотропные и некоторые быстродействующие пленочные РТЭ. Как приемная часть быстродействующих РТЭ (30-100 мс) используют тонкую золотую или серебряную фольгу, покрытую золотой чернью. В РТЭ постоянного тока приемной частью может служить конус с медной фольгой, а также клин или сфера.
Для повышения чувствительности РТЭ его ЧЭ помещают в вакуумный корпус. Однако вакуумные РТЭ со временем теряют свою чувствительность из-за попадания воздуха в корпус. РТЭ изготавливают одиночными и многоэлементными. Термостолбики и термобатареи могут состоять из большого числа последовательно включенных термопар (с целью увеличения коэффициента преобразования и упрощения согласования с измерительной схемой).
Много лет РТЭ используют в качестве ЧЭ для оптических приборов ультрафиолетовых, видимых и инфракрасной областей спектра. Благодаря простоте конструкции, надежности в работе, стабильности параметров и экономичности РТЭ не потеряли актуальности и в настоящее время. Они широко применяются в радиационной пирометрии, спектрометрии, радиометрии, в том числе актинометрии, технике и дозиметрии ионизирующих излучений. При измерении температур, близких к комнатным, необходим термостабилизирующий прибор, который усложняет конструкцию и снижает точность измерений.
Болометры. Действие болометра основана на изменении его сопротивления при поглощении падающего потока излучения, что приводит к модуляции напряжения (тока) в измерительной цепи, в которой включен болометр.
Для определения характеристик болометра и их взаимной связи его можно представить, как систему с сосредоточенными параметрами.
Эффект электротепловой связи в болометре обусловлен протеканием тока по чувствительному элементу. Суть его заключается в том, что при изменении сопротивления болометра под облучением в нем дополнительно рассеивается тепло, которое влияет на выходной сигнал.
В настоящее время разработаны металлические, полупроводниковые и диэлектрические болометры. Благодаря использованию криогенных эффектов созданы сверхпроводящие изотермические и неизотермические болометры.
Болометры применяются в ИК радиометрии, спектрометрии и пирометрии, инфракрасной и лазерной технике и в других областях оптического приборостроения [8]. В спектрометрии ближней и средней ИК области (1- 25 мкм) болометры используются как приемники излучения. Однако при медленном сканировании спектра на низких частотах модуляции (5-9 Гц) предпочитают использовать вакуумные радиационные термоэлементы, обладающие такой же чувствительностью, но позволяющие упростить электронную схему. При работе на более высоких частотах модуляции (9-250 Гц) болометры более предпочтительны, чем РТЭ, так как имеют лучшее быстродействие и более высокую чувствительностью.
Пироэлектрические приемники излучения. Имея чувствительность, сопоставимую с чувствительностью других ТПИ при комнатной температуре, пироэлектрические приемники излучения (ППИ) являются быстродействующими [31]. Их ЧЭ, имеющий емкостный характер, можно изготавливать в виде фигур сложной формы с большими размерами приемной площади. В отличие от болометров эти приемники при работе не требуют дополнительных источников питания. ППИ имеют универсальность, состоящий в том, что изменением значения нагрузочного сопротивления можно изменять постоянную времени приемника на много порядков.
Благодаря совокупности своих уникальных свойств ППИ в прошлом десятилетии получили широкое развитие. Этому особенно способствовало быстрое развитие лазерной техники, что привело к расширению диапазона измеряемых потоков излучения более чем на 15 порядков.
Общими во всех одноэлементных ППИ является наличие пироактивного кристалла, двух электродов и поглощающего покрытия, нанесенного на один из них. Электрод, который облучается, может быть изготовлен и без поглощающего покрытия, если он выполнен полупрозрачным. Это особенно существенно при разработке быстродействующих ППИ.
ППИ с чувствительными элементами на тонких, предварительно металлизированных органических пленках, обладают высокой виброустойчивостью.
К дифференциальным координатным ПИ относят двухплощадковые, квадрантные, крестообразные и диагональные приемники. Фотоэлектрические и тепловые дифференциальные приемники излучения известны давно. Принцип их работы основан на возникновении разностного сигнала при смещении пучка относительно центра двух приемников.
Области применения ППИ быстро расширяются [11]. ППИ использовались для энергии и мощности интенсивных потоков в непрерывном режиме мощностью 1—10 Вт/м2, пиковой мощности 102—104 Вт/м2 импульсов наносекундной и посекундной длительностями, преобразования изображения с чувствительностью 10-8- 10 -10 Вт/м2 связанны с использованием биоактивных элементов.
Пирометры с ППИ выпускаются рядом зарубежных фирм. ИК пирометр с пироэлектрическим детектором для области 8-14 мкм предназначен для измерения температуры в диапазоне 0-400 °С при изменении температуры окружающей среды от 0 до 60 °С [11].
Пироэлектрические приемники по выявляющей способности превосходят лучшие тепловые приемники.
Таким образом, рассмотрев существующие на сегодняшний день способы и методы бесконтактного измерения температуры самым подходящим вариантом решения задачи является использование пироэлектрического датчика температуры на основании следующих принципов:
а) пироэлектрические приемники излучения является термоэлектрическими, генераторами тока в отличие от термопар и болометров;
б) ППИ имеют универсальность, которая состоит в том, что изменением значения нагрузочного сопротивления можно изменять постоянную времени приемника на много порядков;
в) высокая чувствительность;
г) недорогая технология;
е) быстродействующие и не чувствительные к постоянным тепловых воздействиям;
ж) пироэлектрические приемники по выявляющей способности превосходят тепловые приемники.
Для построения пирометрического датчика контроля температуры принимаем координатно- чувствительный дифференциальный квадратный пирометрический чувствительный элемент потому что именно он является идеальным решением для построения разрабатываемого устройства автоматизации на основе указанных выше закономерностей.
3. Обоснование направления автоматизации технологической установки
На основании аналитических исследований причин пожаров в шахтах на ленточных конвейерах очевидно, что возгорание конвейерных лент происходит от двух групп источников:
1) внешних источников – при возгорании шахтной деревянной крепи, угля или других горючих предметов, при нахождении конвейера в зоне горения;
2) внутренних источников – при работе самих конвейеров, в основном от трения ленты на приводных барабанах, неисправных роликоопорах и др.
Решить эти проблемы возможно путем использования принципиально новых технических средств и решений в схемах аппаратуры автоматизации – актуальных средств отбора информации, микропроцессорных устройств, математического программного обеспечения. За последние годы проведен ряд работ по совершенствованию серийных изделий, перевода их на новую элементную базу и повышению эффективности использования. Однако, несмотря на введение новейших разработок в области автоматизации ленточных конвейеров на шахтах постоянно регистрируются случаи пожаров, особенно с возгоранием конвейерных лент при пробуксовке в местах контакта с приводным барабаном. Таким образом, актуальной является задача оперативного автоматического контроля температуры приводных барабанов ленточных конвейеров.
Для решения данной проблемы необходимо решить следующие задачи:
- Обосновать метод контроля температуры приводного барабана ленточного конвейера исходя из технологических особенностей работы данного объекта, а также разработать конструктивные решения по данному средству измерения. ;
- Разработать алгоритм работы устройства автоматической температурной защиты ленточного конвейера от возгорания, работа которого была бы интегрирована с базовой аппаратурой автоматизации;
- Разработать структуру и конструктивные решения по данному устройству автоматической температурной защиты.
При решении вопроса создания устройства измерения температуры приводного барабана ленточного конвейера необходимо обеспечивать высоких метрологических и надежностных характеристик. Также разрабатываемое средство измерения должно с требуемой точностью, дистанционно осуществлять текущий контроль температуры, что обуславливает необходимость применения в качестве последнего – пирометра. На его основе становится возможным разработать специализированное устройство, входящее в состав аппаратуры автоматизации ленточных конвейеров, которое в зависимости от текущего значения температуры приводного барабана будет осуществляет управление конвейерной линией.
Рассмотрим принцип работы средства измерения. В термоэлектрическом приемнике инфракрасного излучения объекта измерения повышение температуры Тп мишени в результате поглощения лучистого потока Ф, измеряется с помощью миниатюрного термочувствительного элемента (ТЧЭ), горячий спай которого находится в тепловом контакте с мишенью-поглотителем. Разность температур нагретого спая и температуры Т0 холодных концов ТЧЭ приводит к возникновению на выводах термоЭДС Е = етU, где ет – удельная термо-ЭДС термоэлектродов.
При подключении ТЭП имеющего сопротивление Rт, к измерительной цепи с сопротивлением Rн в измерительной цепи притекает ток:
I = E/(Rт + Rн), (1)
по значению которого можно судить о падающем на мишень лучистом потоке Ф. ЭДС, генерируемая ТЧЭ, прямопропорциональна избыточной температуре ϑ, 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 находят из выражений, соответственно:
Еп.у.=bnтeтϑп.у, (3)
Iп.у.=bnтeтϑп.у/(Rт+Rн) (4)
С учетом (4) и (3) вольт-ваттная и токовая чувствительности приемника имеют вид:
, (5)
Sі = SU/(Rт+Rн), (6)
где b – безразмерный коэффициент, меньший единицы и учитывающий оптическую прозрачность материала входного окна ТЭП и поглощающую способность рабочей поверхности мишени.
Термобатарея проектируемого устройства включает горячие спаи, которые размещены по периметру круглой мишени Æ=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 Si3N4-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
4. Схемотехническое решение системы автоматизации
Для полной автоматизации ленточного конвейера и натяжной станции необходимо разработать систему, позволяющую реализовывать алгоритм управления конвейером согласно информации о температуре приводного барабана.
Разрабатываемая аппаратура управления, должна обеспечивать совместную работу с комплектной аппаратурой автоматизации ленточных конвейеров типа АУК 1М или АУК 2М. Блок управления и пульт управления системы автоматического контроля температуры должны иметь звуковую сигнализацию, в функции которой входит предупредить персонал в аварии на конвейерной линии (блок управления отвечает за подачу аварийного сигнала на протяжности конвейера на которой сработал тепловой датчик; пульт управления - за подачу сигнала аварии на центральном пункте управления конвейерной линии). Аппаратура должна иметь концентратор информации о тепловом режиме работы конвейеров в линии, который должен быть расположен в блоке пульта САКТ. Также надо отметить что концентратор информации (пульт) должен иметь выход на персональный компьютер для внесения изменений работы пульта и получения информации о работе конвейерной линии.
Для предотвращения аварий и обеспечения безопасной работы конвейера проектируемое устройство должно обеспечивать непрерывный контроль температуры приводного барабана в зависимости от натяжения конвейерной ленты. Необходимость быстрой оценки ситуации и принятия решений по управлению при работе конвейера в условиях значительной разносности приводных станций натяжения и конвейера требует от устройства автоматизации обеспечения широких информационных возможностей. Должна предусматриваться следующая индикация:
- Индикация работы приводов конвейера и натяжной станции;
- Индикация натяжения ленты;
- Индикация причины отключения, которое произошло;
- Индикация целостности цепей датчика температуры.
Необходимо также выполнение требований по взрывозащите аппаратов и искробезопасности выходных и входных цепей.
На основании разработанного выше средства измерения становится возможным разработать автоматическую систему температурного контроля. Ее структурная схема представлена на рис.5 и включает в себя: ПДТ – пироэлектрический датчик температуры; ДЗА – датчик загрязнения атмосферы; СНД – схема настройки датчика на объект; СПС – схема усиления сигнала; СИД, СИБУ, СИПУ – схемы интерфейсов датчика, блока управления и пульта управления; МК ДТ, МК БУ, МК ПУ – микроконтроллеры датчика температуры, блока управления и пульта управления; СИ ПД – схема искробезопасности выходных сигналов пироэлектрического датчика; СИСД – схема искробезопасности входных сигналов блока управления; МС – мультиплексор сигналов; СКВС1, СКВС2 – схемы коммутации выходных сигналов блока и пульта управления; КУ1, КУ2 – кнопки управления блока и пульта управления; МИ1, МИ2 – модуль индикации блока и пульта управления; БР1, БР2 – блоки регистров.
Рисунок 5 – Структурная схема системы автоматического температурного контроля
Выводы
В процессе выполнения дипломного проекта доказана необходимость контроля температуры приводного барабана, как места опасного по возникновению очага пожара. При рассмотрении конвейера, как объекта автоматизации, сформулированы основные технические требования к разработанной аппаратуры управления. На основании критического анализа существующих средств контроля температуры установлена необходимость использовании пирометрических датчиков контроля температуры так как именно они осуществляют бесконтактный контроль температуры, а также позволяют учесть запыленность рабочего пространства.
Таким образом, можно сделать вывод, что разработанная аппаратура соответствует предъявляемым требованиям и позволяет осуществлять оперативный автоматический контроль температуры приводных барабанов ленточных конвейеров.
Перечень ссылок
- Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей / Глав. Упр. Гос. Энергетического надзора Минэнерго СССР.- четвёртого изд.- М .: Енергоатомиздат, 1989.- 432с.
- Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. - Шестой изд. пере. и доп. - М: Энергоатомиздат, 1985. - 640 с.
- Правила безопасности в угольных шахтах.- К .: Основа, 1996.- 421 с.
- Автоматизация производства на угольных шахтах / Г.И. Бедняк, В.А., Ульшин, В.П. Довженко и др. - М .: Техника, 1989. - 272 с.
- Батицкий В.А., Куроедов В.И., Рыжков А.А., Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в горной промышленности: Учеб. Для техникумов. - Второй изд., Перераб. и доп. - М .: Недра, 1991.
- Справочник по автоматизации шахтного конвейерного транспорта / Стадник Н.И. и др. М .: Техника, 1992. - 438с.
- Борьба с пожарами на ленточных конвейерах в шахтах. – М.: Углетехихдат, 1959
- Ленточные конвейеры в горной промышленности. В.А. Дьяконов и др. – М.: Недра, 1982 г
- Взрывопожаробезопасность горного оборудования/ С.П. Ткачу, В.П. к – К.: 2000
- Руководство по ревизии, наладке и испытанию ленточных конвейеров и конвейерных линий угольных и сланцевых шахт. М.С. Глухов и др. – М.: Недра, 1983
- Гордов А.И., Жагулло О.М. Основы температурных измерений. – М.: Энергоатомиздат, 1992