DD218641A1 - Einrichtung zur automatischen ueberwachung von foerdertechnischen anlagen, insbesondere tagebaugrossgeraeten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ueberwachung von foerdertechnischen Anlagen, die unabhaengig vom Bedienpersonal arbeitet. Sie hat das Ziel, ausgehend von der Beanspruchung der Bauelemente die Sicherheit und Zuverlaessigkeit der Anlagen zu erhoehen und eine prozessbezogene Lebensdauerbestimmung zu ermoeglichen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Groesse der Beanspruchung zu erfassen, als Information weiterzuleiten, zu verarbeiten und zu speichern. Sie soll gleichzeitig als Sicherheitseinrichtung gegen Ueberanspruchungen und zur Vermeidung von Havarien verwendbar sein. Die Sensoren erfassen die Beanspruchungsgroessen. Diese Beanspruchungsgroessen werden einer elektronischen Auswerteeinheit als verwertbare Signale zugefuehrt, zu Informationslinien vereinigt, vom Rechner verarbeitet und die verarbeiteten Messwerte einem Speicher zugefuehrt. Die Einrichtung ist gleichzeitig als Sicherung gegen Ueberbeanspruchungen anwendbar. Im Gefahrenfall wird zunaechst ein Warnsignal gegeben, reagiert das Bedienpersonal nicht, werden die Antriebe abgeschaltet. Die Erfindung ist als Diagnose- und/oder Sicherheitseinrichtung bei allen foerdertechnischen Geraeten einsetzbar. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Überwachung von fördertechnischen Anlagen, insbesondere Tagebaugroßgeräten, in Abhängigkeit von der mechanischen Beanspruchung der Bauelemente. Die Einrichtung ist bei Baggern, Abraumförderbrücken, Absetzern, Haldenschüttgeräten, Haldenrückgewinnungsgeräten und Kranen zur Erfassung der tatsächlichen Beanspruchungen für die Diagnose und/oder Sicherheit zum Schutz vor Überbeanspruchungen und ^V.A zur Vermeidung von Havarien anwendbar·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

An Maschinen und Geräten sind Sicherheitseinrichtungen bekannt, die dazu dienen, Gefahrenzustände zu erkennen und Ausfälle oder Havarien zu verhindern. Bei diesen Sicherheitseinrichtungen werden Sensoren, Wandler und spezielle Auswerteeinheiten vorgesehen. Eine derartige Lösung ist in der Patentschrift DD-PS 144693 beschrieben. Die Informationen mehrerer Sensoren werden logisch verknüpft und mit der Information eines weiteren Sensors addiert. Das-ent-( ; standene Informationssignal wird aufbereitet (verstärkt O und umgesetzt), uncL ein Schwellwertschalter stellt das

2'5 überschreiten eines vorgegebenen, hardware-mäßig einge-' stellten Punktes fest. Diese Überschreitung löst optische und akustische Signale aus. Bei der Alarmauslösung ist nicht feststellbar, welche Signa!kombination der einzelnen Sensoren zur Schwellwertüberschreitung führte. Beanspruchungskollektive können mit dieser Anordnung nicht ermittelt werden, weil keine Speichermöglichkeit vorhanden ist und nur zwei Zustände (gut/schlecht) ermittelt werden. Der relativ hohe gerätetechnische Aufwand ist für die Lösung dieser einen Aufgabe festgelegt und kann nur hardware-seitig (durch umbau) geändert werden, wenn zum ' Beispiel andere Betriebsbedingungen auftreten.

Eine weitere "bekannte Lösung ist in der DE-OS 2445929 "beschrieben· Hierbei sprechen die Sensoren auf denselben unerwünschten Zustand an. Die Zustandsüberschreitung löst -^ ein Warnsignal oder einen Steuervorgang aus· Diese Anordnung kann nur als reine Überwacinangseinriehtung für einen speziellem lall eingesetzt werden· Speienermöglichkeiten für die Erfassung von Beanspruchungskollektiven sind nicht vorhanden. Für diese Sicherheitseinrichtung gelten auch alle anderen Nachteile der vorher genannten technischen Lösung, Sie sind beide nicht als Diagnoseeinrichtung geeignet-.

Bekannt ist weiterhin ein Lastmomentbegrenzer aus der Patentschrift DD-PS 149651, der als Alarm- und Abschalteinrichtung von Kranen bei Überschreitung des jeweiligen Lastmoments und für die Anzeige bestimmter'Parameter entwickelt wurde. Vier- Sensoren sind an dem Begrenzer anschließbar.. Die "Verarbeitung der Sensorinformationen erfolgt nach entsprechender Analog-Digital-Wandlung durch eine eingebaute Recheneinheit. Bei diesem System können verschiedene vorprogrammierte Varianten gewählt werden. Abschaltungen des Kranes bei Gefahrensituatiqn und Alarmierung für den Bedienenden erfolgen durch diesen Begrenzer. Die jeweiligen Sensorinformationen werden nach der Auswertung und Reaktionen nach außen (z.B. Alarmierung) durch die folgenden Informationen überschrieben. Die Möglichkeiten zur Bearbeitung eines Diagnoseprogrammsystems und eine Längzeitspeicherung sind mit dieser Anlage nicht möglich. Weiterhin reichen die maximal vier anschließbaren Sensoren nicht für ein Diagnose- und Sicherheitssystem an

30. einem Großgerät aus.

Ziel der Erfindung:

Die Erfindung hat das Ziel, die Zuverlässigkeit und die Sicherheit der fördertechnischen Anlagen,: bezogen auf die

mechanische Belastung der Bauelemente, zu erhöhen, sowie eine prozeßbezogene LebensdauerbeStimmung, -sicherung und -erhöhung zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Überwachungseinrichtung zu entwickeln,'mit der eine Erfassung und Auswertung der tatsächlichen Beanspruchung fördertechnischer Geräte an den signifikanten Bauteilen erfolgt, wobei sowohl eine Speicherung der ausgewerteten und überprüften Ergebnisse für Diagnosezwecke als auch ein Alarmieren des Bedienpersonals und ein Abschalten der Antriebe im Gefahrenzustand gewährleistet sein soll·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei fördertechnischen Anlagen an signifikanten* Bauteilen Meßwertgeber vorgesehen sind, die die Beanspruchung und Bewegung als physikalische Größen und die Stellung der Baugruppen zueinander zur Definition der Lage erfassen und einer elektronischen Auswerteeinheit als verwertbare Signale zuführen· Diese Signale beinhalten Einzelinforma-,tionen, die zu gerätespezifisch aufgebauten Informationslinien zusammengefaßt werden· Ein elektronischer Rechner fragt sämtliche Einzelinformationen gruppenweise nach unterschiedlichen Intervallen ab und bewertet die Eingangssignale komplex nach einem Programm· Die¹ verarbeiteten Meßwerte werden einem Speicher zu Diagnosezwecken zugeführt· Mr das Bedienpersonal ist an die Auswerteeinheit eine optische Anzeige angeschlossen, die den Grad der Auslastung des Gerätes anzeigt· Sobald der Grenzbereich der Betriebsfähigkeit des Gerätes oder einzelner Baugruppen erreicht ist, wird ein Warnsignal gegeben. Wenn das Bedienpersonal in einem angemessenen Zeitraum nicht reagiert, kann ein selbsttätiges Abschalten der Antriebe vorgesehen werden·

Ausführungsbeispiel: . ' \

- Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Pig. 1: einen Bandabsetzer mit Meßstellen, Pig. 2: die Systemkonfiguration für das automatische

Diagnose- und Sicherheitssystem, Pig. 3: Terarbeitungsschema der einzelnen Informationen·

Hach Pig. 1 befinden sich an den signifikanten Stellen des Bandabsetzers die Sensoren 1.1 bis 1.15· Sie erfassen folgende physikalische Großen: . .

- Seilkraft in den'Abspannseilen (Sensoren 1.1 und 1.2),

- Materialdehnung im Oberbau (Sensoren 1.3 und 1.4), - horizontale und vertikale Schwingungen an der Spitze· des Abwurfauslegers (Sensoren 1.5 und 1.6), λ

- Förderbandgeschwindigkeit am Abwurfausleger (Sensor 1.7)j

- Bandbeladung zum Abwurfausleger (Sensor 1.8),

- Stellung des Zwischenförderers (Sensor 1.9) und des Oberbaues (Sensor 1.10),

- Betriebsbereitschaft des Absetzers (Sensor 1.11) ,

—-zurückgelegter Weg und Drehmoment des Raupenfahrwerkes (Sensoren 1.12 bis 1.15).

Die physikalischen Meßgrößen werden vorwiegend durch Dehnungsmeßstreifen als Sensoren 1.3 und 1.4 bzw. mit Meßwertaufnehmern auf der Basis von Dehnungsmeßstreifen 1.1; 1.2; .1.5; 1.6; 1 .8; 1.13; 1.14 und 1.15 aufgenommen. Pur die Aufbereitung der Informationen von den Dehnungsmeßstreifen-Sensoren sind Trägerfrequenzmeßverstärker als Wandler 2 nach Eig. 2 eingesetzt.

Der zurückgelegte Weg des Förderbandes wird über ein spe-' , zielles Reibrad in eine Drehbewegung umgewandelt. Als Sensor 1.7 wird ein Drehzahlgeber vorgesehen, der an einem Drehzahlmeßgerät mit Analogausgang angeschlossen ist. Dabei übt das DrehzahlmeBgerät die Funktion eines Wandlers /aus.

Zur Ermittlung kritischer Stellungen des Oberbaus und des Zwischenförderers dienen induktive Näherungsinitiatoren als/ die Sensoren 1.9 und 1/10· Ein spezielles PositionsmeBgerät ist als Wandler 2 vorgesehen.

Die Information über die Betriebsbereitschaft wird aus dem HauptStromkreis gewonnen. Dabei dient ein Spannungswandler mit galvanischer Trennung als Sensor 1.11, und ein Trigger · gibt als Wandler 2 ein eindeutiges 0- bzw. 1-Signal a^Ls Aussage über die Betriebsbereitschaft ab.

Für die Ermittlung des ..zurückgelegten Weges wird am Antrieb der Raupenfahrwerke die Drehzahl über einen Drehzahlgeber als Sensor 1,12 drehrichtungsabhängig abgenommen und einem Drehzahlmeßgerät mit Analogausgang,als Wandler 2 zugeführt. Jeder der als Wandler 2 eingesetzten Elemente gibt ein ana- löges Einheitssignal (maximale Amplitude der physikalischen Größe entspricht 1 Volt) an die nachgeschalteten Aufbereitungseinheiten 3 (Multiplexer) bzw^;. 4 (Premultiplexer) ab. Mit den Aufbereitungseinheiten 3 (Multiplexer) und 4 (Premultiplexer) erfolgt die Umschaltung und mit der Aufbefei^- tungseinheit 3 (Multiplexer) zusätzlich die Analog-Digital-Umwandlung. In der Aufbereitungseinheit 3 werden acht Eingangskanäle seriell abgefragt, digitalisiert und als Informationssignale an die Auswerteeinheit 5 übergeben. Die Auswerteeinheit 5 besteht aus zwei untereinander gekoppel- ten Mikrorechnersystemen K' 1520, Parallel dazu werden die Steuersignale mit Adreß- und Übemahmebefehlen in die.Auswerteeinheit 5 eingespeist. Die Informationen der Sensoren 1.1 bis 1·7 übernehmen sieben Eingangskanäle von der Aufbereitungseinheit 3. Am achten Eingangskanal ist der Ausgang der Aufbereitungseinheit 4 (Premultiplexer) zugeschalten, der die Informationen der Sensoren 1.8 bis 1.15 erfaßt. Damit liegen die Informationen der Sensoren 1.1 bis 1.7 bei jeder Abfrage (aller 16,6 ms) an der Auswerteeinheit 5 an, die Informationen der Sensoren 1.8 bis 1.15 jedoch nur bei jeder achten Abfrage (aller 132,8 ms).

Von der Auswerteeinheit 5 werden die digitalisierten Informationen einschließlich der Adressen übernommen und entsprechend dem Diagnose- und Sicherheitsprogramm verarbeitet.

Nach Fig. 3 werden die Informationen von den Sensoren 1„1 bis 1.15 in den folgenden Programmodulen 11 ausgewertet:

- 1-parametrische Klassierung 11,1 ,

- 2-parametrische Klassierung 11.2,

- Registrierung und Alarmierung bei Grenzwertüberschrei-. tung 11.3, .

- Verknüpfung zur Fördervolumenbestimmung und -registrierung sowie Augenblickswertbestimmung der

'Bandbeladung einschließlich Feststellung von Überschreitungen, Alarmierung und Registrierung 11.4, - Stellungsüberwachung und Abschaltung der betreffenden Antriebe *11 ,5»

- Aktivierung der Auswerteeinheit und Registrierung der Abschalthäufigkeit 11.6, ·'

- Registrierung des zurückgelegten Weges, getrennt nach Tor- und Sückwärtsfahrt 11.7,

- fahrstreckenabhängige Klassierung 1.1.8.

Die Ergebnisse aus den einzelnen Programmodulen 11 werden auf das Band des Magnetbandkassettenspeichers 6 übertragen. Das Auswechseln der Kassetten erfolgt in zeitlich festgelegten Abständen. Die mit den Aufzeichnungen versehenen Kassetten werden im Betrieb mit einem Mikrorechner K 1520 ausgewertet, um die erforderlichen Aussagen über die tatsächlichen Beanspruchungen 'des Absetzers zu erhalten. ' · ' ' Außerdem besteht die Möglichkeit, über ein spezielles Interface 7 ein kontinuierlich arbeitendes optisches Anzeigegerät 8 und/oder für Überlastungssituationen ein akustisches Warngerät 9 für das Bedienpersonal sowie eine selbsttätig wirkende AbschaIteinrichtung 10 anzuschließen.

Die Kontrolle, daß die einzelnen Informationslinien (vom Sensor 1 bis zur Auswerteeinheit 5) ordnungsgemäß und

störungsfrei arbeiten, übernimmt der Prüfprogrammodul 11.9. Bei diesem Programm wird von der Tatsache ausgegangen, daß bei einem Gerät, welches sich in Funktion befindet, von jedem Sensor 1 ein bestimmter typischer Amplitudenverlauf, infolge der Gerätedynamik als Informationssignal abgegeben wird· Dieser typische Amplitudenverlauf wird von der Auswerteeinheit 5 durch zyklische Alarmleitung des Prüfprogrammoduls überwacht. Sine Informationslinie, die keine Dynamik aufweist oder den zulässigen Amplitudenbereich überschritten hat, wird als defekt erkannt. Diese Feststel-. lung wird registriert und dem Gerätebedienpersonal ange-Γ zeigt. .

Die gespeicherten Informationen sind in vielerlei Hinsicht von Bedeutung. Sie geben beispielsweise Aufschlüsse über die statische, dynamische und leistungsmäßige Auslastung der Geräte, zeigen Besonderheiten bei extremen Einsatzbedingungen auf und helfen ungünstige Überlagerungen von Belastungszuständen und ihre Auswirkungen auf das Gerät zu erkennen. Daraus können Schlußfolgerungen für eine optimale Auslastung der Geräte, ihren Schutz vor.überlastungen und erhöhtem Verschleiß sowie' konstruktive Verbesserungen für neue Geräte abgeleitet werden.

Bei besonderen Ereignissen, wie beispielsweise Havarien, ,'·— kann man die Aufzeichnung zur Ursachenermittlung heranziehen.

Claims (3)

Erfindungsanspruch: .

1. Einrichtung.zur automatischen überwachung fördertechnischer Anlagen, insbesondere Ta gebaugroß geräten, hei der mittels Sensoren an belastungstechnisch signifikanten Bauteilen erfaßte physikalische Größen als verarbeitbare Signale einer elektronischen Auswerteeinheit zugeführt werden, gekennzeichnet dadurch, daß eine komplexe Bewertung der Beanspruchungszustände des Gesamtgerätes und/oder einzelner Baugruppen aus den die Einzelinformationen bildenden und von den Sensoren (1) erfaßten Einflußgrößen derart vorgesehen ist, daß alle Einzelinformationen in der elektronischen Auswerteeinheit (5) zu gerätespezifisch aufgebauten Informationslinien zusammengefaßt sind und darüber hinaus sämtliche Einzelinformationen gruppenweise unterschiedlichen Abfrageintervallen unterliegen und eine Zuführung der verarbeiteten Meßwerte zum Magnetbandkassettenspeicher (6) erfolgt. - _; '

-, . '

2. Einrichtung zur automatischen Überwachung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Auswerteeinheit (5) ein Interface (7) und das optische Anzeigegerät (8) sowie das akustische Warngerät (9) als Signalisiereinrichtungen und die Absehalteinrichtnng (10) als Sicherheitsschalter nachgeordnet sind.

Hierzu'

3 Seiten Zeichnungen