SU948454A1 - Способ интегральной диагностики состо ни привода барабанной мельницы - Google Patents

Description

Изобретение относится к области автоматического контроля технологических процессов в горной промышленности и может быть использовано в промышленности, где применяются барабанные мельницы, работающие как в открытых, так 5 и в замкнутых циклах с классифицирующи- ми аппаратами, и использующие в качестве привода синхронные и асинхронные двигатели.

Известен способ определения дефектов ¹⁰ в деталях машин, основанный на регистрации их вибрации, заключающийся в том, что фиксируют величину максимального пикового значения вибросигнала и сдвиг его частоты и по величине этого сдвига ¹⁵ судят о степени износа деталей машин [1].

Наиболее близким по технической сущности является способ определения дефектов в деталях машин, основанный на ₂₀ регистрации, измерении и анализе амплитуды вибраций деталей,в котором сравни- . вают характеристики вибрации в процессе эксплуатации машин . t

В этом способе для определения износа деталей устанавливают информативную полосу частот, в которой фиксируют вибрацию, определяют и запоминают уровень ее средневытгрямленного значения, в течение последующего времени измерения определяют величину математического ожидания вибрации и сравнивают ее с установленным уровнем средневыпрямленного значения вибрации. Превышение установленного уровня позволяет делать вывод о наличии дефектов в деталях машин. Однако используемая информация далеко не полностью позволяет судить о дефектах привода барабанной мельницы. Кроме того, данный способ не предусматривает возможности использования его для наладки барабанной мельницы при ее монтаже.

Цель изобретения - повышение точности диагностики.

Достигается это тем,,что в способе интегральной диагностики состояния при вода барабанной мельницы, при ее монтаже и эксплуатации, включающем измерение динамической составляющей мощности приводного двигателя и вибрационных колебаний механической системы, допои- 5 нительно измеряют динамическую составляющую мощности приводного двигателя, а измерение вибрационных колебаний осуществляют на подшипниках подвенцовой шестерни барабана мельницы, из сиг- Ю нала, пропорционального динамической составляющей мощности приводного двигателя, выделяют сигналы на частоте автоколебаний цапф барабанной мельницы в подшипниках скольжения и ее трех гар- ¹⁵ мошках, а из сигнала, пропорционального вибрационным колебаниям подшипников, выделяют сигналы на частоте сопряжения зубцов подвенцовой и венцовой шестерен и ее трех нечетных гармоник, а о состоя- 20 нии привода барабанной мельницы судят по интегрируемой за заданный период времени сумме взвешенных выделенных сигналов.

Сущность способа заключается в еле— 25 дующем.

В спектре сигналов активной мощности, потребляемой приводами барабанных мельниц, сигналы на вышеуказанных частотах имеют большой удельный вес. 30

Преобладающими в спектрах являются сигналы на частоте автоколебаний цапф мельниц в подшипниках скольжения. Значительной мощностью также обладают сигналы на высших гармониках этой час- ₃₅ тоты. В спектре сигналов, пропорциональных вибрационным колебаниям подшипников подвенцовой шестерни, преобладают сигналы на частотах сопряжения зубцов подвенцовой и венцовой шестфЕН и ее третьей гармоники.

Амплитуды сигналов на указанных частотах в значительной степени зависят от точности монтажа мельницы и редуктора, а также от состояния и степени ₄₅ износа деталей привода.

Из анализа спектрограмм можно сделать вывод, что амплитуды указанных составляющих в различной мере отражают состояние привода (амплитуды одних ₅₀ частот с износом деталей привода увеличиваются, а других - уменьшаеются), в связи с чем целесообразно использовать дая контроля состояния привода интегральную функцию вида ₅₅ о

где 1 - значение интегральной функции для заданного интервала времени интегрирования tjaδ, ί т t _n - амплитуды гармонических составляющих частот автоколебаний мельницы на подшипниках; £η₄₁ т t w “ амплитуды гармонических > составляющих частоты сопряжения зубцов подвенцовой и венцовой шестерен; Сф 4 a_m - коэффициенты пропорциональности (весовые коэффициенты), которые могут иметь как положительные, так и отрицательные значения.

Количество гармонических составляющих и значения весовых коэффициентов зависят от типа мельниц и определяются для каждой мельницы экспериментальным путем. Так, например, для мельниц МГР 55x75 целесообразно использовать первые четыре гармонические составляющие частоты автоколебаний мельницы в поцигитгниках, а для ММС ЭОхЗОА — две.

Оценка правильности монтажа и состояния привода производится согласно выражению (критерию).

! уст з где 1уст - установленное пороговое значение интегральной функции, при котором резким работы мельницы выходит за пределы нормального.

На фиг. 1 приведена схема устройства дая реализации описанного способа интегральной диагностики; на фиг. 2 работа блока сравнения устройства.

Синхронный электродвигатель 1 с помощью муфты 2 приводит во вращение быстроходный вал редуктора 3. Тихоходный вал редуктора через муфту 4 соединен с приводной шестерней 5, которая с помощью цилиндрического зубчатого венца 6 передает вращение барабану мельницы 7. Мощность приводного двигателя измеряется преобразователем 8. С вибродатчика 9, установленного на подшипнике подвенцовой шестерни, вибросигнал, пропорциональный колебаниям механической системы барабан мельницы - привод, поступает на виброаппаратуру 10. С виброаппаратуры 10 и преобразователя мощности 8 сигналы поступают на узкополосные фильтры (11, 12, 13 и 14, 15 и 16), после чего на блоках согласования, усиления и детектирования (17, 18, 19, 20, 21 и 22) преобразуются в сигналы постоянного тока, уровень которых равен значениям амплитуд сигналов на контролируемых частотах 1₄ ? t _т·

В сумматоре 23 с заданными весовыми коэффициентами ОЦ т сигналы суммируются и сумма поступает на интегратор 24, где происходит его интегрирование за заданный интервал времени £ _ίσιΑ. В блоке 25 производится фиксация значения Интегральной функции (1), сравнение его с установленным значением по выражению (2) и выдача на индикатор 26. Работу блока сравнения иллюстрирует фиг. 2. Если значение интегральной функции меньше Ц_ст ( I _ί < * Iyer график I ), то мельница работает в нормальном режиме. Если ее значение превысит !уст ( Ц > ^уст , кривая Ш ), то необходимо либо точно сбалансировать мельницу, либо произвести замену изношенных деталей (шестерен) привода.

Экономический эффект от применения предложенного способа для задач диагностики состояния привода барабанных мельниц средней и большой мощности ориентировочно может составить 50 тыс. рубйей в год только для одной мельницы. Учитывая широкий масштаб использования в народном хозяйстве барабанных мельниц, суммарный экономический эффект может достигнуть нескольких миллионов рублей в год.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к области автоматасческого контрол  тезснопогвческих процессов в горной промьшотенности и может бьиъ использовано в промьпиленносга , где примен ютс  барабанные мельннды , работающие как в открытых, так и в замкнутых циклах с классифицирующи-ми аппе атами, и использующие в качестве привода синхронные и асинхронные двигатели Известен способ определени  дефектов в детал х машин, основанный на регистрации их вибрации, заключающийс  в том, что 4шксируют величину максимального пиковогчэ значени  вибросигнала и сдвиг его частспы и по величине этого сдвига суд т о степени износа деталей машин l Наиболее близким по технической сущности  вл етс  способ опредепени  дефектов в детал х машин, основанный на регистрации, измерении и анализе амшштуды Езгбраций деталей,в котором сравнивают характеристики вибрации в процеосе эксплуатации машин Г2 В этом способе дл  определени  износа деталей устанавливают информативную полосу частот, в которой фиксируют вибрацию , oпpeдeлsпoт и запоминают у1Ювень ее средневыгср мленного значени , в течение последующего времени измерени  определ ют величину математического онаэдани  вибрации и сравнивают ее с установленным уровнем средневыпр мленного значени  вибрашш. Превышение установленного уровн  позвол ет делать . вывод о наличии дефектов в детал х машин . Рднако используема  информаци  далеко не полностью позвол ет судить о дефектах привода барабанной мельницы. Кроме того, данный способ не предусматривает возможноега использовани  его дл  наладки барабанной мельницы при ее монтаже. Цель изобретени  - повышение точности диап остики. Достигаетс  это тем, ,гго в способе интегральной диагностшси состо пи  при30 вода барабанной мет,пп1ы, itpn ее монта же и экстшуаташга, включающем измере1Ше динамической составл ющей монетости приводного двигател  и вибршшонных колебавши механической системы, дополнительно измер ют шшамическую составл ющую мощности приводного двигател , а измерение вибрацио шых колебаний осуществл ют на пвдшипниках подвенцовой щестерни барабана мельницы, из сиг нала, пропорционального динамической составл ющей мснцности приводного двигател , ньщелс ют сигналы на частоте автоколебаний цапф барабанной мельницы в подилппшках скольжени  и ее трех гармониках , а из сигнала, лропорционалх-ного вибрахшонным колебани5гм подшипников, вьщел ют сигналы на частоте сопр жени  зубцов подвенцовой и венцовой щестерез и ее трех нечетных гармоник, а о состо  НИИ привода барабашюй мельницы суд т по интегрируемой за заданный периог времени сумме взвешенных вьщеленных отналов. Сущность способа заключаетс  в еледующем . В спектре сигналов активной мощное- ш, потребл емой приводами барабанных мельниц, сигналы на вьш1еуказанных частотах имеют большой удельный вес. Преобладающими в спектрах  вл5потс  сигналы на частоте автоколебаний цалф мельниц в подщзшниках скольжени . Значительной мощностью также обладают сигналы на высших гармгзниках этой частоты . В спектре сигналов, пропорциональных вибрационным колебани м подншгашков подве цовой шестерни, преобладают сигналы на частотах сопр жени  зубцов подвенцовой и венцовой шестерен и ее третьей гармоники. Амплитуды сигналов на указанных частотах в значительной степени завис т от точности монтажа мельницы и редуктора , а также от состо ни  и степени износа деталей привода. Из анализа спектрограмм можно сделать вьгеод, что амплитуды указанных составл ющих в различной мере отражают состо ние привода (амплитуды одних частот с износом деталей привода увеличиваютс , а других - уменьшаеютс ), в св зи с чем целесообразно использовать да  контрол  состо ни  привода интеграль ную функцию вида , 1 ia,Vajt,..+a,tn+a,,...amtJ(it 44 где - значение интет-ральной функции да  задашюго интервала времаш интегрировани  t зад, ; t t f, - амплитуды гармоничесшсх сое1 авл ю1иих частот а&amp;токопебаний мелышцы на подшгипниках; П41 Г м а - литуды гармонических ; составл ющих частоты сопр жени  зубцов подвенцовой и вез шовой шестерен; Q,( ; Orn коэффициенты пропорциональности (весовые коэффициенты), которые могут иметь как положительные, так и отрицательные значени . Количество гармонических составл ющих и значени  весовых коэффициентов завис т от типа мельниц и определ5потс  дл  каждой мельшщы экспериментальным путем. Так, например, дл  мельниц МГР 55x75 целесообразно использовать первые четьфе гармонические составл кжшё частоты автоколебаний мельницы в подшипниках, а дл  ММС ЭОхЗОА две . Оценка правильности монтажа и состо ни  привода производитс  согласно выражению (критерию). С) (где lycT - устанобленное пороговое значение интегральной функции, при котором режим работы мельницы выходит за пределы нормального. На фиг. 1 приведена схема устройст- . ва дл  реализации описанного способа шггегральной диагностики; на фиг. 2 работа блока сравнени  устройства. Синхронный электродвигатель 1 с помощью муфты 2 приводит во вращение быстроходный вал редуктора 3. Тихоходный вал редуктора через муфту 4 соединен с приводной шестерней 5, котора  с помощью цилинщ гческого зубчатого венпа 6 передает вращение барабану мельницы 7. Мощность приводного двигател  измер етс  преобразователем 8. С вибродатчика 9, установленного па подшипнике подвенцовой шестерни, вибросигнал, пропорциональный колебани м механической системы барабан мельницы - привод , поступает на виброаппаратуру 10. С виброаппаратуры 10 и преобразовател  мощности 8 сигналы поступают на узкопопосные фильтры (11, 12, 13 и 14, 15 и 16), после чего па блоках согласовагаш, усилени  и детектировани  (17, 18, 19, 20, 21 и 22) преобразуютс  в сигналы посто нного тока, уровень которых равен значени м амплитуд сигналов на контро .лируемых частотах t t. 5 В сумматоре 23 с заданными весовы ми коэффициентами а г О сигналы суммируютс  и сумма поступает на интегратор 24, где происходит его интегрирование за заданный интфвал времени1 ад . В блоке 25 производитс  фиксапи  значени  Интегральной футасоии (l), сравнение его с установленным значением по выражекшо (2) и выдача на индикатор 26. Работу блока сравнени  иллюстрирует фиг. 2. Если значение интегральной фунгаош меньше Ц график I ), то мельница работает в нормальном режиме. Если ее значение превысит. 1 цС.Т ( 2 Цст крива  III ) То необходимо либо точно сбалансироват мельницу, либо произвести замену изношенных деталей (шестерен) привода. Экономический эффект от применени  предложенного способа дл  задач диагностики состо ни  привода барабанных мельниц средней и большой мощности ориентировочно может составить 50 тыс рубйей в год только дл  одной мельницы Учтыва  широкий масштаб использовани в народном хоз йстве барабанных мельниц , суммарный экономический эффект может достигнуть нескольких миллионов рублей в год. Формула изобретени  Способ интегральной диагностапси состо ни  привода барабанной мельницы 46 при ее мо1ггаже и эксплуатации, включаюший измерение динамической составл$пощей мощности приводного двигател  и вибрационных колебаний механической системы, о тличающийс  тем, тго, с целью повышени  точности диагностики , дополнительно измер ют динамическую составл ющую мощность приводного двигател , а измерение вибрационных колебаний осуществл ют на подшипниках подвенповой шестер ш барабана мелышцы, из сигнала, пропоретонального динамической составл$псш1ей мощности гфиводного двигател , выдел ют сигналы на частоте автоколебаний цапф барабанной мельнишл в подшипниках скольжени  и ее трех гармониках, а из сигнала, пропорционального вибрационным колебани м подшипников, выдел ют сигналы по частоте сопр жени  зубцов подвё1щовой и венцовой щестерен и ее трех нечетных rai моник , о состо нии привода барабанной мельницы суд т по интегрируемой за заданный период времени сумме взвешенньтх выделенных сигналов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 576526, кл.С, 01 N 29/ОО, 1973.
2. 2.Авторское свидетельство СССР N9 559168, кл. G 01 N 29/ОО, 1973.

   fe jftMt

   .l