PL159207B1 - Sposób kontroli stanu wlaczenia zaworów elektromagnetycznych,zwlaszcza w elektrohydraulicznych ukladach sterowania obudowa PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób kontroli stanu wlaczenia zawo­ rów elektromagnetycznych, zwlaszcza w elek­ trohydraulicznych ukladach sterowania obu­ dowa itp., poprzez okreslanie indukcyjnosci cewki elektromagnetycznej na drodze pomiaru pradu i analizowania ustalonych wartosci pomiaru za pomoca elektronicznej jednostki analizujacej, znamienny tym, ze po wlaczeniu zasilania pradowego cewki elektromagnesu i osiagnieciu maksymalnego pradu wlaczenia (J1) prad krótkotrwale w chwili (t1) odlacza sie i po uplywie okreslonego przedzialu czasu w chwili (t2) ponownie wlacza sie i jednoczesnie w okreslonej chwili (t2, t3) dokonuje sie pomiaru wartosci pradu. FIG. 2 PL PL PL PL PL PL

Description

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej © OPIS PATENTOWY (21) Numer zgłoszenia: 272353 (22) Data zgłoszenia: 09.05.1988 ® PL @159207 © B1 @ IntCl⁵:

H01F7/18

E21F 17/06 E21D 23/12

UHEllifl f g ó Lm

Sposób kontroli stanu włączenia zaworów elektromagnetycznych, zwłaszcza w elektrohydraulicznych układach sterowania obudową

Pierwszeństwo:

09.05.1987,DE,87 3715591

Uprawniony z patentu:

Gewerkschaft Eisenhtte Westfalia GmbH, Lunen, DE

43) Zgłoszenie ogłoszono:

20.02.1989 BUP 04/89 (⁴⁵) ^O udztelemu ^patentu oroszono:

30.11.1992 WUP 11/92 (7⁴) ^Pe^łnomocnik:

PATPOL Spółka z 0.0., Warszawa, PL

PL 159207 Β1

1. Sposób kontroli stanu włączenia zaworów elektromagnetycznych, zwłaszcza w elektrohydraulicznych układach sterowania obudową itp., poprzez określanie indukcyjności cewki elektromagnetycznej na drodze pomiaru prądu i analizowania ustalonych wartości J pomiaru za pomocą elektronicznej jednostki j*| analizującej, znamienny tym, że po włączeniu j'_Mi zasilania prądowego cewki elektromagnesu i osiągnięciu maksymalnego prądu włączenia j_Q (Jl) prąd krótkotrwale w chwili (tl) odłącza się i po upływie określonego przedziału czasu w chwili (t2) ponownie włącza się i jednocześnie w określonej chwili (t2, t3) dokonuje się pomiaru wartości prądu.

*0

FIG. 2

8'

» ‘2 ‘3 UJ

SPOSÓB KONTROLI STANU WlĄCZ-fAJIA ZAWORÓW ELEKTROMAGNETYCZNYCH, ZWŁASZCZA W EjESKTROHYDRAULICZNYCH UKŁADACH STEROWANIA OBUDOWĄ

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób kontroli stanu włączania zaooróo elektromagnetycznych, zołaszcza o elektrohydraulicznych układach sterowania tbudtoą itp., poprzez określanie indukcyjności cewki elektromagnetycznej na drodze pomiaru prądu i analizowania ustalonych wartości pomiaru za pomocą elektronicznej jednostki analizującej, znamienny tym, że po włączeniu zasilania prądowego cewki elektromagnesu i osiągnięciu maksymalnego prądu włączenia /J1/ prąd krótkotrwale w chwóli /t 1/ odłącza się i po upływie określonego przedziału czasu w chwili /t2/ ponownie włącza się i jednocześnie w określonej chwóli /t2, t3/ dokonuje się pomiaru wartości prądu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny t y m, że ze zmierzonych wartości prądu i ustalonej wstępnie wartości odniesienia prądu /Io/ oraz maksymalnego prądu włączenia /T-y/ określa się poprzez stałą czasową krzywej przebiegu prądu cewki elektromagnesu, stan włączenia danego zaworu elektromagnetycznego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przedział czasu /tt2/, od odłączenia w chudli /t^/ aż do ponownego włączenia w chł^wii /tg/, tak dobiera się żeby przy niesamopodtrzymujących się zaworach elekrromagnetycznych zworaj na podstawie swojej bezwładności, w czasie pomiaru pozostawała w stanie spoczynku.
4. 4. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiar prądu przeprowadza się w zewnętrznym obwodzie prądu zaworu elektromagnetycznego, przed mostkiem * * *

   Wynalazek dotyczy sposobu kontroli stanu włączenia zaworów elektromagnetycznych, zwłaszcza w elektrohydrauiccznych układach sterowania obudową w pracach górniczych lub tym podobnych, poprzez określanie indukcyjności cewki elekrromagiesu na drodze pomiaru prądu i analizowanie ustalonych wrtości za pomocą elektronicznej jednostki analizującej.

   Przy stosowaniu zaworów elektromagnetycznych istnieje w wielu przypadkach konieczność konsoli włączenia tych zaworów, z sygnalizacją zwrotną położenia ich zwory w cewce, zasilanej prądem stałym· Potrzeba ta istnieje zwłaszcza w elektrohydraulicznych układach sterowania obudową w pracach górniczych, w których podczas pracy eksploatacyjnej, w celu przeprowadzenia różnych procesów roboczych, każdej pojedynczej sekcji obudowy, jest przyporządkowanych wiele zaworów elektromagnetycznych, które są sterowane przez zespół sterujący, zaopatrzony w mikroprocesor. W warunkach panujących w górniczej pracy eksploatacyjnej zawory elektromagnetyczne mogą zawodzić lub niepewnie wyłączać się. Zawodność zaworów elektromagnetycznych może powodować istotne zagrożenie dla bezpieczeństwa pracy. Dlatego występuje konieczność natyc^miastowegt ustalenia niewłaściwej pracy zaworu elektromagnetycznego tak, żeby w razie potrzeby istniała możliwość szybkiej wymiany takiego zaworu.

   W zaworach elekrromagnetycznych·, które są przeznaczone do układów sterowania obudową, jest znane z opisu zgłoszenoowego DE nr 2 923 694, umieszczenie w obwodzie prądowym elektromagnesu diod świet-lnych, sygnalizujących uruchomienie włączania zaworu. Za pomocą tych środków jest możliwa jedynie kontrola przepływu prądu przez obwód prądowy zaworu elektromagnetycznego, ale nie można skontrolować, czy zwora zaworu el^ektromnagnety^ci^nego prawidoowo wkonuje ruch włączający, względnie czy pozostaje w stanie zawieszenia.

   Z opisu zgłoszenoowego DE nr 2 602 906 jest znane urządzenie do rozpoznawania błędów w przypadkach, wyposażonych w cewki elektromagnesów, w któiym kontrola działania elektrycznej

   159 207 czynności cewki elektromagnesu jest przeprowadzana w ten apoaób, że jeat wytwarzany sygnał, który wskazuje chwilę, w której zwora dochodzi do swojego ^położenia włączającego. Brak tego ^aygnału ^położ^enia ^w przedziale czasu, ^powoduje wyBłanie sygnału ^błędu. Urządzenie kontrolne zawiera jednostkę wykrywającą, ustalającą przestawianie zwory cewki magnetycznej, .jednostkę ferującą z zes^połeo, który ustala określony wstę^pnie ^przedział czasu dla przesta^wieⁿia ^zwor^y oraz zes^pół wskazując^y, które wskazuje s^ygnał ^błędu. To urzątoenie kontrolne ^jest stosowane do ustalania szybkości ^przestawiania zwory ^przyrządów pracujących z wysokimi prędkościami prz^estawienia. Kontrola działania następuje ^przy czynnej cewce elektromagnesu, to ^zna^czy ^przy włączeniu ^prądu, ^przy Uórjmi jest mierzony przepływ ^prądu ^przez ^cewkę. ^Układ ^p°łączeń d^etektora zwrotnego reaguje na przepływ prądu przez cew^kę elektromagnesu i przeka^zu^je chwilę, w któroj zwora całkowicie przesunęła się w ^położenie nastawcze. tontrola działania następuje więc ^przez pomiar ^prądu i czasu i jest stole związana z warunkami pracy, występującymi w procesie wł^ączania.

   Zróaniem wynalazku jest opracowanie prostego i pewne^go w działaniu sposotiu kontroli, za p°moc^ą którego byłoby możliwe określanie położenia włączania zwory cewki zaworów elektronmgnetycznych, ^w czasowymi uniezależnieniu o^d procesu włączenia cewki elektromagnesu. Dzięki temu ^jest możliwa kontrola tożdego połotonia włączenia zaworów elektroma^gnetyczn^yc^h, w ^żądanyrn czasie.

   Zadanie to rostało rozwiązane według wynalazku dzię^ki ternu, że po wł^ączeniu zasilania prądowego cewkę elektromagnesu i osiągnięciu maksymalnego prądu wł^ączania, prąd krótkotrwale ^w chartli t1 odłącza się i po upływie określonego przedziału czasu w chvri.li t2 ponownie włącza się i jednocześnie w okrojonej chwili t2, t3 dokonuje się pomiaru wartości prąciu.

   Sposoti według wynalazku opiera się na rozpoznaniu, ^że indukcyjnośó cewki elektromagnesu zależy od położenia zwory w cewce. Dzięlci temu przez olcrefenie indukoyjno^ści cewki jest mozli^we ustalenie położenia stanu włączania zaworu elektromagnetycznego i otrzyianie s^ygnału zwrotn^ego o położeniu zwory. Odpato tymi samym rónieczność zastosowania na samym zaworze elektronmgne tycznymi czujnika, odczytującego położenie włączenia zwory. ^Sygnał zwrotny jest Uerowany do zespołu ferującego, mającego elektroniczną jednostkę analizującą, za pomoc^ą fórego s1:eruje się zaworem elektromagnetycznym. Jednostka analizująca w sensie kontroli stanu wł^ączania zaworu analizuje mierzoną wartość prąciu. Indukcyjnośó cewki zaworu elektroma^ettycznego, zależna od położenia zwory sprawia, ^że przy zamknięciu i otwarciu obwo^du stołego cewki, uzyskana w wyniku dokonania pomiarów, krzywa wzrostu prądu i krzywa apa^dku prądu, mają inne przebiegi, przy opadniętej zworze i przy zworze przyciągniętej. Natotoast: nachylenie ^kΓzywyc^h, które zależy o^d tonstrukcji zaworu elektromagnetycznego jest różne. W ktażdym przypadku noaia, przez oke^ślenie przebiegu krzywej, ustalić stałą czasową przebiegu prądu i dzięki temu ston włączania zaworu elektromagnetycznego. ^Kontrolę włączenia można przeprowadzać także niezależnie o^d roboczych wymagań co do chvńli wł^ączania zaworu elektromagnetycznego, np. w ^ka^żdej ^żądanej lub ustalonej chwili.. Zwłaszcza w ulcładach zawierających szereg zaworów elektroma^gnetycznyc^h, które jednocześnie powinny ^byó włączane i przyłączane do wspólnego zasilania prądowe^go, zaleca się tak przeprowadzać róntrolę wł^ączania, to ze zmierzonych wartości prą^du i ustalonej wartróci odniesienie prądu oraz maksymalnego prądu włączania, określa się przez stałą czasową krzywej przebiegu prądu cewki elektromagnesu, stan wł^ączenia danego zaworu elektroma^f yczne^go. Dodatkowo określa się wartość odniesienia prądu, która przy włączeniu danego zaworu elektromagnetycznego tworzy punkt zerowy oraz określa całkowitą wartość prądu wł^ączenia. Określanie wartości odniesienia prądu pozwala uwzglę^dnić włączanie innych zaworów włączenia zaworów elektromagnetyczny^, fórych prącly przy przeprowadzeniu kontroli stanu wł^ączenia zaworów elektromagnetycznych musz^{ą b}yó zawsze brane pod uwagę.

   Sposób według wjyialazku, który ze szczególną zaletą jest stosowany przy sam^pc^di'zy^i^jących zaworach elektromagnetycznych, może być także stosowany przy ni esamopod trzymu jących zaworach elektromagnetycznych. Zawory te w odniesieniu do przestawienia zwory mają wystarczająco dużą bezwładność tak, że istnieje możliwość takiego dobrania przedziału czasu t1-t2 od odłączenia w chwili t1 aż do ponownego włączenia w chwili t2, że zwora na podstawie swojej

   159 207 bezwładności pozostaje w stanie spoczynku. Przy zabezpieczonych wevmę^ę rznie zaworach elektromagnetycznych, jakie przede wszystkim są stosowane w elektrohydraulicznych kładach sterowania w górnictwie węglowym, zaleca się ^przeprowadzanie ^pomiaru ^prądu w zewn^rznyma olbwodzie prą^du, przed mostkiem diodowi^ służącymi do zatiezpieczenia własnego, a więc w samym elektronteznimn zes^pole sterującymi.

   Wynalazek jest rastępfe ^bliżej wyjaśniony w związku z ^przykładem wykonania, pokazanym na rysunku, ^na którymi fig. ¹ przedstawia wykres indultcyjności cewki elektromagnesu, w zależności o^d p°łożeⁿia włączania zwory, a fig. ² - wykres ^prąd-cz^as.

   Na fig. ¹ i ², Ucięta pokazuje przetiieg czasu w milisekundach a rzędna natężenia prądu w żli^^peracli. Jeżeli cewkę elektromagnesu ^podłączy się do źródła prądu stałego, natężenie prądu wzrasta w sposób wykładniczy, stosownie ^do indulccyjnoUi cewki. Indukcyjnośó jest z kolei zależna o^d pozycji i Icierunku ruchu zwory, przemieszczanej sił^i ^pola ferromagnetycznego, wytwarzanego ^przez cewkę. Tak więc ^krzywe I i II pokazują warunki, w których zwora przyjmuje ^dwa skrajne ^położenia. Maksym lny prąd ^J1 jest taki sam dla oty^dwu krzywych. Jeżeli źródło prądu stałego zostanie oclłączone od cewki, natężenie ^prądu ^będzie zrniiejszaó aię w sposób wykłaUiczy i pokazuje podobnie zróżnicowaną zależność o^d ustawienia zwory.

   ^W praktyce, zawory el^el^toOTiagnetyfczne różnych instrukcji stosowane w elektrohydraulicznych ulcładach sterowania o^budową^, s^j wyposaróne w przyna jmniej w jedną cewk:ę z irpusem i zworą, ^dlatego wykres z fig. 1 ma ^do nich zastosowanie. Gdy zwora elektromagnesu jeat poruazana przez siły pola elektromagnetycznego, ^prąd ^płynący przez uzwojenie w cewce ulega zmianie, ponieważ zmianie ulega również indukoja elektromagnetyczna cewki. S^posób według wynalazku kontroluje działanie zaworów elektromagnetycznych poprzez mierzenie zmian natężenia ^prą^du, płynącego przez cewkę.

   Pig. ² polcazuje ^prze^bieg natężenia ^prądu w cewce^, od momentu kiedy cewlca została w Uwili to ^podłączona do źródła prą^du. Natytanie prądu wzrasta, następnie spada i potem znów wzrasta z innym nachyleniem, tworząc cliarakterys tyczny uskok w ^puncie A, spowoUwany przemieszczeniem zwoi·;/. Natężenie prądu następnie ciągle wzrasta, a^ż do osiągnięcia swojej maksymalnej wwrta&i ^J1 w chwili t1. ^Jeżeli zasilanie cewki zostaje odłączone w chwili t1, to natężenie ^źró<iła prądu spada wtówczas do zera ^Jo, natomiast natężenie prądu w cewce s^pa^da zgodnie z krzyw^ą w cz^ęści B. Krzywa w cz^ęści B^przeUtawia spadek natyżenia prądu w przypaku, ^kiedy zwora jest przemieszczana w ^przeciwn;°i ^kierunku niż w przypadku krzywej w cz^ęści B.

   W chudli t2 zasilanie ze ^źró^dła ^prądu zostaje ponownie włączone i natężenie prądu wzrasta o^d punktu J*M1 lub od ·ΙΜΊ w przypadku krzywej 3'. ^Wielko^ści natężeń ^prądów w J*M1 i JM¹ polcazują położenie zwory i stan przełączenia zaworu. Styd przez pomiar natlenia prądu w tym momencie można określić położenie stanu włączenia zaworu. ^W dalszym ciągu natężenie prądu wzrasta zgo^d~ nie z krzywymi C lub Ci pomiar w chudli t3 może więc byó również wykorzystany do określenia położenia zaworu, wslcazywany przez wielkoUi ^J*M2 i JM2. (łeneralnie, po wył^ączeniu teódła prą^du w chwili t1 i następnie włączeniu w chwili t2, oraz wykonaniu jednego lub ^killai pomiarów natężenia prądu, można określić położenie zwory. Przy kontroli zespołu zaworów zasilanych z jednego źródła prądu, natężenie ^źródła prądu nie musi spadać do zera /Jo/, a do niewielkiej wartoUi powyżej zera, tworząc tak zwan^ą wartość odniesienia w stosunku ^do innych wartoUi mierzon^yc^h. To umożliwia pomiar natężenia prądu ^Jo i ^J1 dla zespołu zaworów.

   ^Jeżeli zawory nie są typu samopodtrzymuj^ące^go, a zawory mają dostateczną tozwładnoU, to przedział czasu pomiędzy t1 i t2 tak dobiera się, a^by tył nieznaczny, dzięki czemu zwora cewki pozostaje nieruchoma.