CN101573508A - 用于识别喷洒设备的堵塞的方法及实施该方法的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于识别掘进机械或采矿机械的喷洒设备的堵塞的方法，在该方法中，测量待供给至喷洒设备的介质的压力和流量，将测量值供给至评价电路，并与为喷洒设备而测量的、关于无故障的喷洒设备的流量与运行压力的关系的理论特性曲线进行比较。将偏离无故障的喷洒设备的理论特性曲线的偏差加以显示和/或用作用于掘进机械和/或采矿机械的驱动器的控制信号。用于实施该方法的装置的主要特征在于，设置有用于待供给至喷洒设备的介质的压力传感器和流量传感器，该压力传感器和流量传感器的测量值通过信号线路传输给评价电路，且评价电路包括用于无故障的喷洒设备的与压力相关的流量的变化的理论特性曲线的存储器并提供用于允许的偏离理论特性曲线的偏差的特性曲线族，并且，评价电路与显示装置和/或掘进机械和采矿机械的驱动器的控制元件相连接。

Description

用于识别喷洒设备的堵塞的方法及实施该方法的装置

本发明涉及用于识别掘进机械或采矿机械的喷洒设备的堵塞的方法，并涉及用于实施该方法的装置。

在掘进机械和采矿机械中已知的是通过喷嘴将冷却液体供给至掘进工作面或凿刀，这种冷却液体的喷射应能防止在掘进工作面上的所不允许的高温，并通过这种方式消除产生火花及爆炸的可能性。取决于所供给的介质的类型，还可通过这种喷嘴以如此方式来喷射液体，即，避免过量的灰尘产生。然而，由于冷却液体的污染，在这种喷嘴中可能发生喷嘴堵塞，该这种喷嘴堵塞又会导致冷却液体供应不足且不再能够可靠地避免火花产生及爆炸。在EP 188188中可了解到用于从采矿头的喷嘴中喷洒出冷却液体的这种类型的设备，在该设备中，采矿头的凿刀自行对阀进行操纵(betaetigen)，因此，仅当相应的凿刀(相应的喷嘴归属于该凿刀)处于接合中时，才进行冷却液体的喷射。为了在这种情况下也能够发现喷嘴的堵塞，在喷嘴之前接有节流阀，在此，传感器将节流阀之前的空间相对于节流阀之后的空间的压力差用作对以下这点的指示，即，表明是否存在喷嘴堵塞。堵塞发生时，连接在节流阀之后的空间中的压力相对于节流阀之前的压力而升高，从而，在预先给出的足够小的压力差的情况下，可推断出相当可能的堵塞。

除了这种相对较复杂的设备之外，还已知的是，将喷头布置在喷嘴组件(Duesenstoecken)中，并在掘进机械或采矿机械的运行期间持续地通过多个这种喷嘴喷出冷却液体。为了对这种喷洒的充分的效果加以监控，在文件DE 2915176中已经提出，为喷水嘴串接与温度相关的电阻器。从喷嘴射出的水流影响该与温度相关的电阻器，在此，该温度相关的电阻器的信号随后必要时被用于机器的所需的关闭。然而，该文件还涉及安全问题，该安全问题在于，机器可能回避开这种简单的控制措施而仍然处于运行中并由此产生操作错误(Fehlbedienung)。当机器的所被允许的运行仅仅取决于供水是否接通时，这种操作错误同样也是可能的。即，当一个或多个喷水嘴被堵塞或当与该一个或多个喷水嘴相关的阀保持关闭时，这种组件也可使运行成为可能，因为，仅仅对压力进行感测以用于进行控制，并且，即便是对通流量而不是压力进行了感测，管道破裂仍可导致该组件失效。

因此，本发明的目的在于，提供一种开始所提到的类型的方法，通过该方法能够十分有效地监控整个喷嘴梁(Düsenbalken)，并且能够避免操作错误。尤其地，本发明的目的还在于，在供水不以恒定的压力来进行的时候，避免发生机器的停机或不正常工作。这样的监控系统——在该监控系统中，仅流量调控器被手动地调节到临界流量(该临界流量指示出喷嘴的堵塞)——在波动的水压下极其易于出错并导致不受控的控制特性(unkontrollierten Steuerverhalten)，该不受控的控制特性又会导致相对复杂的维护工作和调节工作，以在运行中避免所不希望的机器停机。

为了完成该任务，根据本发明，提出了用于喷洒设备(例如用于切割工具(Schneidwerkzeug)或装料台上的颗粒的喷洒梁)的监控方法和监控系统，该监控系统自动地适应于实际的现场条件，并确保在识别单个喷嘴的失效方面的较高的可靠性。

为此目的，根据本发明，开始所提到的方法具有如下特征，即，测量待供给至喷洒设备的介质的压力和流量，将测量值供给至评价电路(Auswerteschaltung)并与为该喷洒设备而测量的、无故障喷洒设备的关于其流量对运行压力的相关性的理论特性曲线进行比较，并且，将偏离无故障喷洒设备的该理论特性曲线的偏差加以显示和/或将该偏差用作用于掘进机械和/或采矿机械的驱动器的控制信号。通过如下做法，即，在根据本发明的评价或调控(Regelung)中不仅考虑了流量测量值而且考虑了压力测量值，且根据本发明获取了相应的、考虑了流量的与压力相关的改变的特性曲线，则创造了以下可能性，即，预先给出这种呈理论特性曲线形式的特性曲线，并在比较器或评价电路中将相应的实际的测量值(该实际的测量值对应于该特性曲线中的某限定的点)与特性曲线走向进行比较。因此，当压力遭受波动时，相应的在时间单位内的流量的改变尚不一定导致停机——只要所测得的改变保持在被称作与压力相关的每时间单位的流量的改变的范围内。那么，为了保证相对于明确的理论特性曲线的确定的公差(其尚未被评为临界性的)，根据本发明有利地采取如下做法，即，将允许的偏离该理论特性曲线的偏差作为特性曲线族存储于评价电路中，其中，该特性曲线族优选地由这样的特性曲线所限定，该特性曲线对应于在少于一个有缺陷喷嘴的情况下的测量值的偏差。这样，如果不超出预定的阈值，则允许运行，其中，若各个喷嘴的特性曲线实际上已知，则可以达到尤其高的精度，在此，这种特性曲线通常都会在喷嘴的出厂详细说明中。因此，该方法可有利地如此地被实施，即，这些特性曲线作为单个喷嘴的与压力相关的流量特性曲线而被加以确定并作为喷洒设备的实际的数量的喷嘴的与压力相关的流量特性曲线而以计算的方式而被加以获取，以获取该特性曲线族，此时，优选地，设置阈值以用于在达到这样的特性曲线时关闭驱动器，该特性曲线对应于喷洒设备的特性曲线的、在特性曲线值方面为±0.5个喷嘴的偏差。因此，当一喷嘴失效时，能可靠地实现停机，从而，显著地降低对切割马达的与运行有关的停机产生意外影响的可能性的同时，使高度的运行安全性成为可能。

为了在运行中对相应的传感器的可靠的功能进行监控，可有利地采取以下做法，即，通过在有所降低的运行压力下进行的特性曲线的记录(Aufnahme)并通过将该测量值与先前测量的理论值作对比来对传感器进行检查。

在根据本发明的方法中，原则上，过低的供应压力将不能保证用于在甲烷析出(Methanausgasungen)情况下的起火安全性(Abflammsicherheit)的足够的最低压力并因而无法符合相应的安全规程。因此，可以选择针对供应压力的相应的下界限值作为其中一个界限值，在此，例如在管道破裂或供应管路关闭的情况下供应压力的急剧降低可被注意到。其它有待识别的损坏情况涉及如下实际情况，即，喷嘴可由于机械振动而从该梁上脱落，或举例而言，在通流传感器后出现管道破裂。在通流传感器下游的压力管中的泄漏以及被严重冲磨的、带有不再正确的喷射模式的喷嘴将导致，喷嘴组(Duesensatz)必须被更换。

但是，利用根据本发明的方法还可以尤其简单的方式确认喷嘴是否堵塞。在这种情况下，通常将喷嘴加以清洁即已足够，然而当多个喷嘴由于沉积物的原因而具有较低的通流量时，整个喷嘴组必须更换。总体上通过该复杂的关联而表明，可在所记录的特性曲线的范围内限定一特性曲线族为允许的特性曲线族，并且仅有该允许的特性曲线族须被存储于评价电路中并须被检查，以确定实际的测量值是否在该允许的特性曲线族之内变动。在允许的范围内，所需的最低压力及最低压力下的最小流量被监控，在此，特性曲线的计算持续地进行。如果以下条件：

a)最小压力例如地最低为11bar

b)流量传感器测量到大于最小的允许的通流量的量

c)流量传感器测量到小于最大的允许的流量的测量值被满足，且同时确保流量大于在最小压力下的最低通流量，则可以认为喷洒正常。在运行中同样可通过改变水压力来进行传感器的反向检验。当水压降低时，如果压力传感器和流量传感器的表现符合特性曲线，则可以认为功能正常。如果机器在这种情况下停机，则意味着传感器有缺陷。

此处，用于实施该方法的根据本发明的装置的主要特征在于，设置有用于待供给至喷洒设备的介质的压力传感器和流量传感器，该压力传感器和流量传感器的测量值通过信号线路传输给评价电路，该评价电路包括用于无故障喷洒设备的流量的变化(该变化与压力相关)的理论特性曲线的存储器并提供用于所允许的偏离理论特性曲线的偏差的特性曲线族，而且，该评价电路与显示装置和/或掘进机械和采矿机械的驱动器的控制元件相连接。

总体上，根据本发明的装置和根据本发明的方法可得到以下有利之处，即，可省去手动的调节工作，并且，仅是由于供应管路的压力波动以及导致这种压力降低的影响因素而产生的机器停机可尽可能地被避免。还有利的是，喷洒系统可在不同的压力下运行，并且可以这种方式影响水消耗及灰尘沉积，而不会由此导致装置的故障。电子监控元件的数目可在整体上显著减少，并且，由操作人员操纵监控系统的危险可降低。

以下将借助于在附图中示意性地显示的示例性的实施例对本发明进行进一步的说明。其中，图1显示了用于喷洒的根据本发明的电路组件的示意图；图2显示了根据本发明投入使用的喷嘴特性曲线族(Duesenkennfeld)；且图3显示了开关逻辑的示意性图示。

在图1中以标号1示意性地显示了用于切割滚筒的喷洒的喷嘴组件，其中，单个喷嘴用参考标号2表示。这种喷嘴的供应管路中压力通过控制管路3和压力传感器4而被检测。介质通过减压阀5和管路6供给至喷嘴组件1和喷嘴2，在管路6中接入有流量传感器7。然而，现在介质不仅通过管路8供给至喷嘴组件1，而且还通过管路9供给至装料台的喷嘴，以便以这种方式喷洒并冷却颗粒。待调控的电动机且尤其是切割电动机以参考标号10示意性地显示出，并且，两个装载电动机用参考标号11表示。通过对流量传感器和压力传感器的值进行评价(后面还将详细描述)可直接影响切割电动机或装载电动机。

用于获取正确运行参数的特性曲线族作为喷嘴特性曲线族显示在图2中。在图2中，可以明显地看出用参考标号12表示的特性曲线，该特性曲线12反映了对于相应的喷嘴的整体的、基于输入压力(Eingangsdruck)的每时间单位内流量的改变。因此，该特性曲线12对应于整体的喷洒的理论值。现在，如果添加或移去喷嘴，则相应的特性曲线将向上或向下移动，其中，特性曲线13对应于针对n+1个喷嘴的情形，而特性曲线14对应于针对n-1个喷嘴的情形。在这些两界限值之间，相应地居中地以计算或制图的方式获取假设的特性曲线15和16，它们分别地对应于半个喷嘴的偏差。由特性曲线15和16限定的区域称作允许的喷嘴特性曲线族，并且，只要测量值位于该区域内，则可认为功能正常。然而，同时还必须限定下界限值，该下界限值在基于图2的图中由点17的坐标所确定。该点对应于对可靠的功能而言的最低流量和最低压力，在此，在低于这些数值时同样会造成该一个或多个电动机停机。许用特性曲线族由此由以阴影线显示的区域18限定。

图3进一步阐述了开关逻辑。传感器输入的信号被称作P_SSensor和Q_Sensor，并且，一方面被用于对在时间单位内的最小流量或最小压力的检验而另一方面被用来计算相应的理论值，该理论值考虑了流量的压力相关性。Q_Soll的计算基于关系式 $Q_{\mathrm{Soll}}=Q_0\×{\left(\frac{P_{\mathrm{sensor}}}{P_0}\right)}^{0.48}$ 而进行。该计算值与由传感器获取的实际的通流量值的相应比较导致特性曲线族的逻辑查询。流量传感器的测量值Q_Sensor应当 $\≤Q_{\mathrm{Soll}}\×(n+\frac{i}{2})$ 或 $\≥Q_{\mathrm{Soll}}\×(n-\frac{i}{2}),$ 其中i＝1，并且n＝喷嘴的数目，对此，可对特性曲线族的相应的上界限或下界限进行查询。只要Q_Sensor保持在所要求的区域内，则喷洒正常，并且机器可继续运行。超出或低于该数值将相应地导致停机，并导致错误信息(Fehlermeldung)。同时，开始所提到的最小压力和最小的流量的检验将导致相应的特性曲线族的查询。如果 $Q_{\mathrm{Sensor}}\≥Q_0\×n\×{\left(\frac{P_{\min }}{P_0}\right)}^{0.48}$ 并且压力值P_Sensor≥P_min，则机器可继续运行，并且喷洒是正常的。在达不到针对时间单位中的通流量的传感器值以及在达不到该最小压力的情况下，将触发停机，并产生相应的错误信息。

Claims (7)

1.一种用于识别掘进机械或采矿机械处的喷洒设备的堵塞的方法，其特征在于，测量待供给至所述喷洒设备的介质的压力和流量，将所述测量值供给至评价电路并与为所述喷洒设备而测量的、无故障的喷洒设备的关于其流量与运行压力的相关性的理论特性曲线进行比较，并且将偏离无故障的喷洒设备的所述理论特性曲线的偏差加以显示和/或用作用于所述掘进机械和/或采矿机械的驱动器的控制信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将允许的偏离所述理论特性曲线的偏差作为特性曲线族存储于所述评价电路中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述特性曲线族由这样的特性曲线所限定，该特性曲线对应于在少于一个有缺陷的喷嘴的情况下的测量值的偏差。

4.根据权利要求1，2或3所述的方法，其特征在于，为获取所述特性曲线族，所述特性曲线作为针对单个喷嘴的与压力相关的流量特性曲线而被确定并针对所述喷洒设备的喷嘴的实际数目以计算的方式而被获取。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，设定用于在达到这样的特性曲线时关闭驱动器的阈值，所述特性曲线对应于所述喷洒设备的特性曲线的、达±0.5个喷嘴的特性曲线值的偏差。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过在有所降低的运行压力下记录特性曲线并将该测量值与先前测量的理论值作对比，以对所述传感器进行检查。

7.一种用于实施根据权利要求1至6中任一项所述的方法的装置，其特征在于，设置有用于待供给至喷洒设备的介质的压力传感器和流量传感器，所述压力传感器和流量传感器的测量值通过信号线路传输给评价电路，并且，所述评价电路包括用于无故障喷洒设备的流量的与压力相关的变化的理论特性曲线的存储器并提供用于允许的偏离所述理论特性曲线的偏差的特性曲线族，并且，所述评价电路与显示装置和/或掘进机械和采矿机械的驱动器的控制元件相连接。

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