RU2098630C1

RU2098630C1 - Station for monitoring shaft guide parameters

Info

Publication number: RU2098630C1
Application number: RU95113909A
Authority: RU
Inventors: Н.К. Файзулин; А.Ю. Алферов
Original assignee: Открытое акционерное общество Фирма "Геомар"; Файзулин Нагим Касимович; Алферов Александр Юрьевич
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: control of the condition of mine shaft guides and clearances between mine shaft vehicle and shaft equipment. SUBSTANCE: station includes two carriages installed on shaft vehicle. Carriages are provided with units for measuring the bending of guides, guide wear, distance between guides and depth of shaft. All sensing elements of measuring units are made in the forms of spring-loaded rollers, each is connected with transducer registering their motion. Transducer is used in the form of photoelectric converter of angular motions. Attached to vehicle are also devices for measuring safety clearances between vehicle and shaft equipment. Sensor of clearance measuring device is provided with a registering transducer similar to the above-mentioned one. Installed on vehicle in thermostatically controlled body are computer and registering unit whose input is connected will all converters of angular motions of devices measuring parameters of shaft guides. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области контроля за состоянием геометрических параметров жесткой армировки вертикальных стволов шахт, а также может быть использовано для профилировки подкрановых путей промышленных зданий или рельсовых путей железнодорожного транспорта. The invention relates to the field of monitoring the state of the geometric parameters of rigid reinforcement of vertical shaft shafts, and can also be used for profiling subcrane ways of industrial buildings or rail tracks of railway transport.

Известна станция для контроля за состоянием проводников шахтных стволов, включающая приборы для замера ширины колеи проводников, а также величины и места износа проводников. A known station for monitoring the condition of the conductors of mine shafts, including instruments for measuring the gauge of the conductors, as well as the magnitude and place of wear of the conductors.

Контроль указанных параметров осуществляется с помощью лазера, управляемого ЭВМ [1]
Это техническое решение не обеспечивает полноту контроля армировки шахтного ствола так как не измеряются параметры, характеризующие кривизну проводников в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а также не измеряются зазоры безопасности между подъемным сосудом и армировкой шахтного ствола.Monitoring of these parameters is carried out using a computer-controlled laser [1]
This technical solution does not provide complete control over the reinforcement of the mine shaft, since the parameters characterizing the curvature of the conductors in two mutually perpendicular planes are not measured, and the safety clearances between the lifting vessel and the shaft reinforcement are not measured.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является станция контроля параметров проводников шахтного ствола, включающая измерители искривления проводников в двух плоскостях, измерители расстояния между проводниками, измерители износа проводников, измерители глубины шахтного ствола, датчики регистрации перемещений чувствительных элементов измерителей и систему обработки данных измерений [2]
Известная станция неудобна в эксплуатации из-за большого веса, габаритов и многоэлементности входящих в нее отдельных узлов. Кроме того, наличие маятниковых систем в измерителях искривлений проводников приводит к значительным погрешностям при регистрации измеряемых величин отклонений проводников от вертикали. Регистрация параметров измерений на фотопленке и вощеной бумаге требует больших затрат времени и труда при вычислительных и графических работах.The closest technical solution to the invention according to the set of essential features is a monitoring station for the parameters of the conductors of the mine shaft, including measuring the curvature of conductors in two planes, measuring the distance between the conductors, measuring wear of the conductors, measuring the depth of the shaft, sensors for detecting the movement of sensitive elements of the meters and processing system measurement data [2]
The known station is inconvenient in operation due to the large weight, dimensions and multiple elements of its individual nodes. In addition, the presence of pendulum systems in conductors curvature meters leads to significant errors in the recording of measured values of the deviations of the conductors from the vertical. Registration of measurement parameters on photographic film and wax paper requires a lot of time and labor in computational and graphic work.

Задачей настоящего изобретения является разработка станции, обеспечивающей оперативное измерение необходимых параметров проводников с высокой точностью и непосредственную обработку полученных результатов измерения с исключением ручного труда. The objective of the present invention is to develop a station that provides operational measurement of the necessary parameters of conductors with high accuracy and direct processing of the measurement results with the exception of manual labor.

Указанная задача решается за счет того, что чувствительные элементы измерителей искривления проводников выполнены в виде подпружиненных роликов, установленных с возможностью взаимодействия с проводниками и расположенных на равном расстоянии от неподвижных охватывающих проводники роликов, чувствительный элемент измерителей глубины расположен на каретке и выполнен в виде подпружиненного ролика, установленного с возможностью взаимодействия с проводником, измеритель зазоров безопасности выполнен в виде отклоняющегося рычага, подпружиненного с двух сторон и установленного на поворотной оси, в качестве датчика перемещений чувствительных элементов всех измерителей используют фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений, а система обработки полученной информации имеет блок-регистратор и компьютер, причем величину диаметра подпружиненного ролика измерителя глубины выбирают в соответствии с зависимостью

,
где d диаметр подпружиненного ролика измерителя глубины, мм;
L базовая длина каретки, мм;
n целое число, подбираемое конструктивно.This problem is solved due to the fact that the sensitive elements of the curvature meters are made in the form of spring-loaded rollers installed with the possibility of interaction with the conductors and located at an equal distance from the stationary rollers covering the conductors, the sensitive element of the depth gauges is located on the carriage and made in the form of a spring-loaded roller, installed with the possibility of interaction with the conductor, the safety clearance meter is made in the form of a deflecting lever, fixed on both sides and mounted on the rotary axis, a photoelectric transducer of angular displacements is used as a displacement sensor for the sensitive elements of all gauges, and the information processing system has a recorder and a computer, and the diameter of the spring-loaded roller of the depth gauge is selected in accordance with the dependence

,
where d is the diameter of the spring-loaded roller of the depth gauge, mm;
L is the base length of the carriage, mm;
n is an integer selected constructively.

Кроме того, блок-регистратор содержит счетчик-преобразователь импульсов, двоично-десятичный преобразователь с последовательно соединенным с ним индикатором, узел сопряжения, выполненный в виде асинхронного последовательного интерфейса, узел термостатирования и узел питания, соединенный выходами со входами питания счетчика-преобразователя импульсов, двоично-десятичного преобразователя, индикатора, узла сопряжения, узла термостатирования, причем вход счетчика-преобразователя импульсов является информационным входом блока-регистратора, выход счетчика преобразователя импульсов соединен со входом двоично-десятичного преобразователя, выход индикатора соединен со входом асинхронно-последовательного интерфейса узла сопряжения, а выход последнего предназначен для соединения с компьютером. In addition, the recorder unit contains a pulse counter-converter, a binary-decimal converter with an indicator connected in series with it, a coupler made in the form of an asynchronous serial interface, a temperature control unit, and a power unit connected by outputs to the power inputs of the pulse-converter, binary - decimal converter, indicator, interface unit, temperature control unit, and the input of the pulse counter-converter is the information input of the register block torus, the output of the counter of the pulse converter is connected to the input of the binary decimal converter, the output of the indicator is connected to the input of the asynchronous-serial interface of the interface node, and the output of the latter is designed to connect to a computer.

На фиг. 1 показан общий вид станции для контроля параметров проводников шахтного ствола; на фиг. 2 схема измеряемых параметров; на фиг. 3 - измерительная каретка, вид сбоку; на фиг. 4 то же вид сверху; на фиг. 5 - общий вид измерителя зазоров безопасности; на фиг. 6 схема блока обработки информации. In FIG. 1 shows a general view of a station for monitoring the parameters of the conductors of a mine shaft; in FIG. 2 diagram of the measured parameters; in FIG. 3 - measuring carriage, side view; in FIG. 4 the same top view; in FIG. 5 is a general view of a safety clearance meter; in FIG. 6 is a diagram of an information processing unit.

Станция для контроля параметров проводников 1 шахтного ствола 2 включает закрепленные на подъемном сосуде 3 две каретки 4 (фиг. 1). The station for monitoring the parameters of the conductors 1 of the shaft 2 includes two carriages 4 mounted on the lifting vessel 3 (Fig. 1).

Измеряемые параметры схематично показаны на фиг. 2, где а, б, в, г - отклонения проводников 1 от вертикали; д колея проводников 1; е, ж износ проводников; з, и, к, л зазоры от крепи (армировки) до подъемного сосуда 3. Каретки 4 расположены диаметрально друг против друга и имеют узел прижатия их к проводнику, выполненный в виде подпружиненной штанги, одним концом связанной с подъемным сосудом, а другим со средней частью корпуса каретки (на чертеже не показаны). На каждой каретке установлен измеритель искривления проводника, чувствительные элементы которого выполнены в виде имеющих возможность взаимодействия с проводником 1 подпружиненных роликов 5 и 6, (фиг. 3, 4), расположенных относительно друг друга во взаимно перпендикулярных плоскостях. На концах каретки 4 установлены неподвижные ролики 7 для обхвата проводника 1. Расстояние между роликами 7 является базовой длиной L каретки, а ролики 5 и 6 установлены между роликами 7 в середине каретки, то есть на равном расстоянии от роликов 7. На каретке 4 расположен измеритель глубины шахтного ствола, чувствительный элемент которого выполнен в виде подпружиненного ролика 8, установленного на конце каретки с возможностью взаимодействия с проводником 1. Величину диаметра d ролика 8 выбирают в соответствии с зависимостью

где d диаметр подпружиненного ролика, мм;
n целое число, подбираемое конструктивно.The measured parameters are shown schematically in FIG. 2, where a, b, c, d are the deviations of the conductors 1 from the vertical; q track of conductors 1; f, wear of conductors; h, and, k, l gaps from the lining (reinforcement) to the lifting vessel 3. The carriages 4 are diametrically opposed to each other and have a node for pressing them to the conductor, made in the form of a spring-loaded rod, one end connected with the lifting vessel, and the other with the middle part of the carriage body (not shown in the drawing). A conductor curvature meter is installed on each carriage, the sensitive elements of which are made in the form of spring-loaded

rollers

5 and 6, having the possibility of interaction with the conductor 1 (Fig. 3, 4), located relative to each other in mutually perpendicular planes. At the ends of the carriage 4, fixed rollers 7 are installed to grip the conductor 1. The distance between the rollers 7 is the base length L of the carriage, and the

rollers

5 and 6 are installed between the rollers 7 in the middle of the carriage, that is, at an equal distance from the rollers 7. There is a meter on the carriage 4 the depth of the shaft, the sensitive element of which is made in the form of a spring-loaded roller 8 mounted on the end of the carriage with the possibility of interaction with the conductor 1. The diameter d of the roller 8 is selected in accordance with the dependence

where d is the diameter of the spring-loaded roller, mm;
n is an integer selected constructively.

На каретке 4 также расположен изменитель износа проводников с чувствительным элементом, выполненным в виде подпружиненного ролика 9. A wear changer of conductors with a sensitive element, made in the form of a spring-loaded roller 9, is also located on the carriage 4.

Станция имеет измеритель расстояния между проводниками, выполненный в виде троса 10 (фиг. 1), один конец которого закреплен неподвижно на одной из кареток, а другой свободный конец расположен на чувствительном элементе в виде вращающегося шкива 11 (фиг. 4) и подпружинен относительно каретки. The station has a distance meter between the conductors, made in the form of a cable 10 (Fig. 1), one end of which is fixedly mounted on one of the carriages, and the other free end is located on the sensing element in the form of a rotating pulley 11 (Fig. 4) and is spring-loaded relative to the carriage .

На краях подъемного сосуда 3 (фиг. 1) закреплены измерители зазоров безопасности, выполненные в виде отклоняющегося рычага 12 (фиг. 5), установленного на поворотной оси 13, связанной с датчиком 14, являющимся фотоэлектрическим преобразователем угловых перемещений. Рычаг 12 поджат пружиной 15 относительно неподвижного основания снизу и имеет расположенную с верхнего его конца пружину 16 аварийного сброса. Каждый чувствительный элемент (ролики 5, 6, 8, 9 и шкив 11) измерителей искривления, глубины, износа и расстояния между проводниками связан с датчиком 17, 18, 19, 20 и 21 (фиг. 3, 4) соответственно, в качестве которых используется фотоэлектрический преобразователь (ПУФ) (см. Техническое описание и инструкцию по эксплуатации преобразователя угловых перемещений модель BE 178A5. Фотоэлектрический Оршанский инструментальный з-д). At the edges of the lifting vessel 3 (Fig. 1), safety clearance meters are fixed, made in the form of a deflecting lever 12 (Fig. 5) mounted on a rotary axis 13 connected to the sensor 14, which is a photoelectric transducer of angular displacements. The lever 12 is preloaded by a spring 15 relative to the fixed base from the bottom and has an emergency reset spring 16 located at its upper end. Each sensitive element (rollers 5, 6, 8, 9 and pulley 11) of the measuring instruments for curvature, depth, wear and distance between the conductors is associated with a sensor 17, 18, 19, 20 and 21 (Fig. 3, 4), respectively, as a photoelectric transducer (PUF) is used (see Technical Description and Operating Instructions for the Angular Displacement Transducer Model BE 178A5. Photo-electric Orsha Instrument Plant).

Станция имеет блок-регистратор 22 и компьютер 23, который может быть скомпонован вместе с блоком-регистратором в термостатированном корпусе 24 (фиг. 1), а также может быть установлен на поверхности. В этом случае между блоком-регистратором и компьютером ставятся цифровой радиопередатчик 25 и цифровой радиоприемник 26 с усилительными антеннами. The station has a recorder 22 and a computer 23, which can be combined with the recorder in a thermostatic housing 24 (Fig. 1), and can also be installed on the surface. In this case, a digital radio transmitter 25 and a digital radio receiver 26 with amplification antennas are placed between the recorder unit and the computer.

Блок-регистратор 22 (фиг. 6) содержит счетчик-преобразователь импульсов 27, двоично-десятичный преобразователь 28, индикатор 29, узел сопряжения 30, выполненный в виде асинхронного последовательного интерфейса, узел термостатирования 31 и узел питания 32. The recorder 22 (Fig. 6) contains a pulse counter-converter 27, a binary-decimal converter 28, an indicator 29, an interface unit 30 made in the form of an asynchronous serial interface, a temperature control unit 31, and a power unit 32.

Блок-регистратор выполнен следующим образом. Информационный вход блока предназначен для соединения с выходами фотоэлектрических датчиков и является входом счетчика преобразователя импульсов, выход которого соединен с двоично-десятичным преобразователем последовательно соединенным с индикатором, выходы которого соединены со входом асинхронного последовательного интерфейса узла сопряжения, а выход последнего предназначен для соединения со входом компьютера. Выхода узла питания соединены со входами питания счетчика-преобразователя импульсов, узла термостатирования и компьютера. The block recorder is made as follows. The information input of the unit is designed to connect to the outputs of the photoelectric sensors and is the input of the pulse converter counter, the output of which is connected to the binary-decimal converter in series with the indicator, the outputs of which are connected to the input of the asynchronous serial interface of the interface node, and the output of the latter is designed to connect to the computer input . The outputs of the power unit are connected to the power inputs of the pulse counter-converter, thermostat unit and the computer.

Станция работает следующим образом. The station operates as follows.

Перед началом работы шаблоном измеряются величины отклонений первых двух метров отрезков каждого из проводников в двух направлениях в лобовой плоскости и боковой. Before starting the work with the template, the deviations of the first two meters of the segments of each of the conductors are measured in two directions in the frontal plane and side.

Рулеткой и линейкой измеряются все начальные параметры: расстояние между проводниками, ширина каждого проводника, зазоры между подъемным сосудом и армировкой шахтного ствола. All initial parameters are measured with a tape measure and a ruler: the distance between the conductors, the width of each conductor, the gaps between the lifting vessel and the shaft shaft reinforcement.

Все измеренные величины вносятся в компьютер, т.е. "зануляются" установочные положения всех датчиков ПУФ. All measured values are entered into the computer, i.e. the installation positions of all the PUF sensors are “nullified”.

Затем подъемный сосуд перемещают со скоростью от 0,3 1 м/с. Then the lifting vessel is moved at a speed of 0.3 to 1 m / s.

При движении подъемного сосуда датчик 19, связанный с роликом 8 измерителя глубины через промежутки пути, равные половине базы каретки (L/2), выдает сигнал на блок-регистратор 22, по которому производится регистрация показаний всех ПУФ. Сигнал от блока-регистратора передается на датчики 17 и 18 роликов 5 и 6, которые регистрируют параметры проводника, отражающие его искривление в двух плоскостях. Обеспечение регистрации параметров проводника через промежутки, равные L/2, происходит за счет того, что диаметр ролика 8 выбирают в соответствии с зависимостью

,
где L базовая длина каретки;
n целое число, подбираемое конструктивно.When the lifting vessel moves, the sensor 19, connected to the roller 8 of the depth gauge at intervals of the path equal to half the base of the carriage (L / 2), gives a signal to the block recorder 22, by which the readings of all the PUFs are recorded. The signal from the recorder is transmitted to the

sensors

17 and 18 of the

rollers

5 and 6, which record the parameters of the conductor, reflecting its curvature in two planes. Ensuring the registration of the parameters of the conductor at intervals equal to L / 2, due to the fact that the diameter of the roller 8 is selected in accordance with the dependence

,
where L is the base length of the carriage;
n is an integer selected constructively.

Одновременно с измерением искривления проводников в процессе движения подъемного сосуда происходит взаимодействие чувствительных элементов измерителей износа проводников, измерителей расстояния между проводниками и измерителей зазоров безопасности с контролируемыми поверхностями шахтного ствола. Все измерения воспринимаются датчиками 17 21, которые выдают сигнал на блок регистрации, где принятые сигналы преобразуются в форму, удобную для обработки компьютером. Along with the measurement of the curvature of the conductors during the movement of the lifting vessel, the sensitive elements of the conductive wear gauges, distance gauges between the conductors and safety clearance meters interact with the controlled surfaces of the mine shaft. All measurements are perceived by sensors 17 21, which provide a signal to the registration unit, where the received signals are converted into a form convenient for processing by a computer.

Чувствительные элементы измерителей не реагируют на изменение скорости движения подъемного сосуда, остановки, толчки, вибрации, так как в них отсутствуют маятниковые и др. инерционные измерительные системы. The sensitive elements of the meters do not respond to changes in the speed of movement of the lifting vessel, stops, shocks, vibrations, since they do not have pendulum and other inertial measuring systems.

Перемещения чувствительных элементов измерителей кинематически передаются на вал каждого ПУФа, при вращении которого на выходе ПУФа формируется прямоугольный импульс и инверсный прямоугольный импульс, формируемый при вращении вала датчика в обратную сторону. The movements of the sensitive elements of the meters are kinematically transmitted to the shaft of each PFV, during rotation of which a rectangular pulse and an inverse rectangular pulse are generated at the output of the PFV, which is formed when the sensor shaft rotates in the opposite direction.

Счетчик-преобразователь принимает прямоугольные импульсы от ПУФа, определяет знак направления вращения, суммирует полученные импульсы в двоичном коде. С помощью двоично-десятичного преобразователя осуществляют перевод двоичного кода в десятичный и выводят его значение на цифровой индикатор, который соединен со входом асинхронного последовательного интерфейса узла сопряжения, где полученный сигнал преобразуется в последовательность байт, последние циклически передаются на компьютер для определения цифрового значения параметров проводника шахтного ствола. The counter-converter receives rectangular pulses from the PFF, determines the sign of the direction of rotation, sums the received pulses in binary code. Using a binary-decimal converter, the binary code is converted to decimal and its value is displayed on a digital indicator, which is connected to the input of the asynchronous serial interface of the interface node, where the received signal is converted into a sequence of bytes, the latter are cyclically transmitted to a computer to determine the digital value of the parameters of the mine conductor the trunk.

Один цикл передачи соответствует набору показаний фотоэлектрических датчиков на каждом метре пройденного пути. One transmission cycle corresponds to a set of readings of photoelectric sensors on each meter of the distance traveled.

Узел питания работает от внешних аккумуляторов и обеспечивает подачу стабилизированного напряжения на счетчик-преобразователь, двоично-десятичный преобразователь, индикатор, узел сопряжения, узел термостатирования и компьютер. The power supply unit operates from external batteries and provides a stabilized voltage supply to the counter-converter, binary-decimal converter, indicator, interface unit, thermostatic control unit and a computer.

Узел термостатирования обеспечивает заданный температурный режим внутри корпуса, в котором расположены узлы блока-регистратора и компьютер. Температурный режим должен соответствовать условиям нормальной работы электронных элементов блока, а также компьютера в случае его установки в термостатированном корпусе. The temperature control unit provides a predetermined temperature regime inside the case in which the units of the recorder unit and the computer are located. The temperature regime must correspond to the conditions of normal operation of the electronic elements of the unit, as well as the computer if it is installed in a thermostated case.

Claims

1. A station for monitoring the parameters of the conductors of the mine shaft, including two carriages diametrically mounted on the lifting vessel of the mine shaft, each of which has a node for pressing it against the conductor, fixed rollers for grasping the conductor, located at the ends of the carriage, conductor curvature meters containing sensitive elements located in mutually perpendicular planes, and installed between the stationary rollers, a distance meter between the conductors, containing a cable fixed motionlessly on one of the a handle and a spring-loaded free end connected with a sensing element in the form of a rotating pulley located on another carriage, and a shaft depth gauge with a sensing element, safety clearance meters with a sensing element mounted on the shaft barrel of the mine shaft, a wear gauge of conductors containing the sensing element in the form spring-loaded roller, displacement sensors of the sensitive elements of the meters and the processing system of the received information, characterized in that the curvature gauge’s measuring elements are made in the form of spring-loaded rollers installed with the possibility of interaction with the conductor and located at an equal distance from the fixed rollers, the depth gauge measuring elements are located on the carriage and made in the form of a spring-loaded roller installed with the possibility of interaction with the conductor, safety clearance meters in the form of a deviating lever, spring-loaded on both sides and mounted on a rotary axis associated with the sensor displacements of the sensing element, moreover, a photoelectric converter of angular displacements is used as a displacement sensor of the sensing elements of all the meters, and the processing system of the received information has a block recorder and a computer connected in series.

2. The station according to claim 1, characterized in that the diameter of the spring-loaded roller of the depth meter is selected in accordance with the dependence

where d is the diameter of the spring-loaded roller of the depth gauge, mm;
L is the base length of the carriage, mm;
n is an integer selected constructively.

3. The station according to claims 1 and 2, characterized in that the recorder unit contains a pulse counter-converter, a binary-decimal converter with an indicator connected in series with it, an interface unit made in the form of an asynchronous serial interface, a temperature control unit and a power unit, connected by the outputs to the power inputs of the pulse counter-converter, binary-decimal converter, indicator, interface unit of the thermostatic control unit, and the input of the pulse counter-converter is information onnym input-recorder unit, pulse-counter output inverter connected to the input of the BCD converter output indicator coupled to an input asynchronous-serial interface interfacing node and the output of the latter is intended for connection to a computer.