WO2020263131A1 - Способ мониторинга состояния породоразрушающих инструментов - Google Patents
Способ мониторинга состояния породоразрушающих инструментов Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020263131A1 WO2020263131A1 PCT/RU2020/050126 RU2020050126W WO2020263131A1 WO 2020263131 A1 WO2020263131 A1 WO 2020263131A1 RU 2020050126 W RU2020050126 W RU 2020050126W WO 2020263131 A1 WO2020263131 A1 WO 2020263131A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- cutting
- rock
- block
- cutting tools
- tools
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 77
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 17
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 102200124760 rs587777729 Human genes 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000005477 standard model Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
- E21C35/24—Remote control specially adapted for machines for slitting or completely freeing the mineral
Definitions
- the invention relates to the field of mechanical excavation of mine workings, in particular, to methods for monitoring the state of rock cutting tools.
- the disadvantages of this technical solution include the control of only one indicator characterizing the state of a particular rock cutting tool, namely the load on the tool. This is insufficient for reliable monitoring of the state of rock-cutting tools, since the current load is important from the point of view of the reliability of the actuator transmission drive, but not indicative in the context of the state of the tools themselves.
- the transfer of the data determined during the measurements by these sensors is carried out via wires, the risk of damage to which in mountainous conditions is very high.
- a device for determining the state of rock cutting tools for a tunnel-boring mechanized complex [Description of the invention for US patent NW 7014271 from 28.07.2004, IPC E21C 37/26, publ. 03/21/2006], containing at least one generator unit that generates electrical energy when the corresponding rock cutting tool is rotated. in the form of a disk cutter, a signal conditioning unit connected to the generator unit, and an antenna unit connected to a signal generation unit, the antenna of which is located on at least one outer peripheral part of the corresponding rock cutting tool and is equipped for wireless transmission transmission signals to a receiving unit equipped to receive the signals and interpret them for each respective rock cutting tool.
- the closest technical solution is a method for monitoring the efficiency of tunneling and a device for its implementation [Description of the invention to the RF patent NW 2455490 from 29.05.2009, IPC E21D 9/06, E21D 9/093, publ. 10.07.2012, Bul. NW 19].
- the device is a plurality of instrument clusters consisting of a number of sensors, including an accelerometer, magnetometer, and temperature sensor, connected to a rotating cutting head, each instrument cluster having a distal end in contact with a corresponding cutting assembly and designed to monitor it.
- the sensors are installed at the far end of the instrument blocks and are pressed in for contact with the cutting unit.
- the instrument clusters include a wireless transceiver and are connected to each other in a data or peer-to-peer network, and a power supply is provided for each instrument cluster.
- Monitoring the condition of the cutting units is the collection and processing of data from all units of devices in a remote receiver - dispatcher.
- the disadvantages of this prototype include the fundamental lack of the ability to visually monitor the state of rock cutting tools, the placement of sensors directly in the cutting unit, as a result of which there is a high probability of their failure, the need to equip all rock cutting tools with sensors, which also leads to the complication and rise in the cost of the construction of cutting blocks, and also does not allow them to be made in an explosion-proof design, which leads to the impossibility of their use in explosive conditions.
- the objective of the invention is to provide reliable monitoring of the state of rock cutting tools without complicating and increasing the cost of the design of cutting blocks, applicable in any operating conditions.
- the achieved technical result is to reduce the cost of ensuring the normal operation of rock cutting tools.
- the device block is located stationary and externally with respect to the working body, so that the area of action of the devices covers part of the trajectory of motion of at least one cutting block. Since these devices are not built into cutting blocks with rock cutting tools, the complexity of the design tions of cutting units and their rise in price does not occur.
- the device block itself has fewer geometrical restrictions, due to which it can be executed in an explosion-proof enclosure.
- each cutting block with a rock cutting tool is assigned a symbol
- the position of the cutting block on the working body is fixed in relation to each other
- the position of the working body is fixed in relation to the block of instruments, taking into account the fixed position of the cutting blocks on the working body relative to each other, which also means the known position of the cutting units in relation to the instrument cluster.
- the cutting unit In the event of a discrepancy (eg exceeding) of the measured values to the critical values, the cutting unit is recognized as subject to replacement. In this case, since structurally there are gaps between the cutting units, only the values corresponding to the moments of passage of the cutting units through the area of action of the device unit are analyzed. For this, taking into account the known relative position of the cutting units on the working body, as well as the current position of the working body, the data measured from a certain the frequency corresponding to the moments of passage of the cutting blocks through the area of action of the instrument block. It should be noted that sometimes the rock cutting tool can operate in an emergency mode, while formally not exceeding the established critical values. This is possible, for example, when stitching cutting blocks that impede or exclude the rotation of rock cutting tools around their axis.
- the measured values of the set parameters are recorded, for example, in the electronic memory of the control system of the instrument block every time after measurement.
- the new measured values of the set parameters are compared not only with the critical values, but also with the previous values on the current rock cutting tool and with the values on other rock cutting tools, which allows you to track the nature of wear accumulation on each rock cutting tool, as well as build typical change models the state of rock cutting tools during operation, that is, to carry out a dynamic analysis of the state of rock cutting tools.
- a significant difference in the nature of the change in the state of a specific rock cutting tool from the standard model is the basis for recognizing such a rock cutting tool operating in an emergency mode.
- FIG. 1 - a fragment of a general view of an executive body of the planetary type, equipped with a monitoring system for rock cutting tools.
- FIG. 2 - a fragment of a general view of a rotary-type executive body equipped with a monitoring system for rock cutting tools with several blocks of devices.
- FIG. 3 is a schematic block diagram of the operation of the instrument cluster with data processing.
- the executive body of the planetary type is equipped with at least one rock cutting body 1, performing in the process works rotation around its own axis, as well as portable movement.
- the actuator rotation drive is not shown conventionally.
- On the periphery of the executive body cutting blocks with rock-cutting tools 2 are installed.
- the area of action of the instruments in the block of instruments 4 is directed to the rock-cutting tools 2 installed on the periphery of the working body 1. In this case, the areas of action of individual instruments and sensors may differ and have a different character.
- the measurement of the distance is carried out pointwise by means of the ray 5 - a broken line directed strictly to one position; the area of action of the temperature sensor b should be extended to the entire cutting unit to measure the temperature not only of the rock cutting tool itself, but also of the attachment points - the area between two thin solid lines; the scope of the visual observation device 7 is limited by the parameters of its view (angle of view, focal length, geometric dimensions of the lens, etc.) - the area between two dash-dotted lines.
- the rotary-type executive body rotates during operation only about its own axis.
- the actuator rotation drive is conventionally not shown.
- Rock-cutting tools 2 are installed on the front of the rotor body.
- FIG. 2 shows three blocks of instruments 4: two blocks that monitor the state of the instruments in the central part, and one - in the crank part of the rotary actuator. It is also shown that each of the instrument blocks may have different settings for the range of action of individual sensors and instruments. At the upper block of instruments, the area of action is limited only by crank rock-cutting tools, made paired in one housing 8.
- Measurement of the geometric dimensions of rock-cutting tools 2 is carried out by two beams 5 emanating from the block of devices 4, and the area of action of temperatures is
- the sensor b covers one pair of rock cutting tools 2 in one body 8.
- the middle block of instruments covers three pairs of rock cutting tools 2, respectively, in three bodies 8.
- the geometrical dimensions of not six rock cutting tools 2 are measured, but five.
- the geometrical dimensions of the "sixth" rock cutting tool are monitored using the lower block of instruments 4.
- the area of action of the temperature sensors b of the lower block of instruments 4 does not apply to the “sixth” rock cutting tool, which is located in the area of action of the temperature sensor of the middle block of instruments. ...
- the measurement results obtained by the instrument block 4 go through the stages according to the block diagram shown in FIG. 3.
- Data processing is understood as the primary interpretation of the measurement results, that is, for example, the correlation of specific values with the instruments with which they were obtained, which makes it possible to establish the type of data (for example, the temperature of rock cutting tools 2 or video recording).
- Identification of tools 2 is carried out by measuring the current angle of rotation of the cutting unit relative to the initial position and further comparing the measured value of the current angle of rotation of the cutting unit relative to the initial position with the initial position of each cutting unit. After the identification of the cutting unit, it is “assigned” the measurement results obtained by the instrument unit 4. Then the data is analyzed.
- data analysis implies an express assessment of the current state of rock cutting tools 2 in an identified cutting block by comparing the measured values with a given critical values.
- Three options for further work are possible depending on the comparison results:
- More complex forms of analysis are also possible, for example, by comparing measurement results not only with critical values, but also with values of previous measurements and / or measurements obtained for other cutting units.
- the measure of tool wear due to contact with the rock mass which is expressed in the loss of shape of the cutting part of the rock cutting tool
- the measure of tool wear due to contact with the rock mass is the decrease in the radius. That is, to assess the wear of the rock cutting tool 4, which is expressed in the loss of the shape of the cutting part and is measured using instrument block b, as well as to make a decision on the compliance of the rock cutting tool 4 with the performance criteria, the measured distances for each of the cutting blocks with rock cutting tools 4 are compared with a value equal to the sum of the initial distance from the block of instruments (more precisely, from the measuring device distance) to the cutting block with rock cutting tool 4 before the start of operation and the permissible wear of rock cutting tool, which for modern frontal disc cones is usually 25 mm.
- the maximum permissible heating temperature is set at 80 ° C.
- rock cutting tools 4 have heated up to a temperature of 76 ° C, which is less than the critical value, but very close to it - 95%. This means that replacement of rock cutting tools 4 is not required, however, the possibility of taking a number of measures aimed at lowering the heating temperature of rock cutting tools 4, for example, turning on irrigation or reducing the cutting speed, should be considered.
- the operator of the machine (or another person in charge) traced the NW 8 cutting unit with the help of a visual observation device and determined that a blockage had probably occurred in this cutting unit. He decided to stop work and inspect in detail the NW 8 cutting unit in order to make further decisions. It should be noted that in this case, taking into account the slight wear relative to the critical value equal to 25 mm, it may be sufficient to clean the cutting block NW 8 from the stock without replacing the rock cutting tool. As a result of using the invention, the costs for monitoring the state of rock cutting tools on planetary type executive bodies have decreased without reducing the reliability of operation.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам мониторинга состояния породоразрушающих инструментов. Технический результат заключается в сокращении расходов на обеспечение эксплуатации породоразрушающих инструментов за счет обеспечения надежного мониторинга их состояния без усложнения конструкции режущих блоков. Способ включает идентификацию режущих блоков, размещаемых на рабочем органе, измерение заданных параметров, характеризующих состояние породоразрушающих инструментов в процессе эксплуатации при помощи блока приборов, сравнение значений измеренных величин с критическими значениями. Причем блоки приборов стационарно размещают внешним образом по отношению к рабочему органу. Область действия приборов охватывает траектории движения режущих блоков. Идентификацию режущих блоков осуществляют по разнице угла поворота в текущем и исходном положениях рабочего органа.
Description
СПОСОБ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИХ ИНСТ-
РУМЕНТОВ
Изобретение относится к области механической проходки горных вы- работок, в частности, к способам мониторинга состояния породоразру- шающих инструментов.
Известны высокоточные датчики для определения механической на- грузки породоразрушающих инструментов тоннелепроходческого механи- зированного комплекса [Описание изобретения к патенту Канады NW 2944967 от 08.04.2014, МИК E21D 9/00, E21D 9/ 10, опубл. 05. 10.2016], выполненные в виде втулки, установленной, по меньшей мере, частично в устройстве для крепления ролика или на ролике, причем устройство датчи- ка содержит, по меньшей мере, один чувствительный к нагрузке элемент, а также включающие устройство анализа сигналов датчиков с чувствитель- ных к нагрузке элементов.
К недостаткам данного технического решения следует отнести кон- троль только одного показателя, характеризующего состояние конкретного породоразрушающего инструмента, а именно нагрузки на инструменте. Это является недостаточным для надежного мониторинга состояния поро- доразрушающих инструментов, так как текущая нагрузка важна с точки зрения надежности привода трансмиссии исполнительного органа, но не показательна в контексте состояния самих инструментов. Кроме того, пе- редача определяемых при измерениях указанными датчиками данных осуществляется по проводам, риск повреждения которых в горных услови- ях весьма велик.
Известно устройство для определения состояния породоразрушаю- щих инструментов для тоннелепроходческого механизированного комплек- са [Описание изобретения к патенту США NW 7014271 от 28.07.2004, МПК Е21С 37/26, опубл. 21.03.2006], содержащее, по меньшей мере, один гене- раторный блок, который генерирует электрическую энергию, когда враща- ется соответствующий породоразрушающий инструмент, выполненный в
виде дисковой шарошки, блок формирования сигнала, соединенный с ге- нераторным блоком, и антенный блок, подключенный к блоку генерирова- ния сигналов, антенна которого расположена, по меньшей мере, на одной внешней периферийной части соответствующего породоразрушающего ин- струмента и оборудована для беспроводной передачи сигналов передачи на приемный блок, оборудованный для приема сигналов и их интерпретации для каждого соответствующего породоразрушающего инструмента.
Недостатком данного технического решения является оценка только лишь факта работоспособности инструментов, причем регистрация выхода инструментов из строя осуществляется постфактум, то есть данное техни- ческое решение не позволяет отслеживать динамику ухудшения состояния инструментов и заблаговременно предпринимать действия по минимиза- ции негативных последствий этого процесса.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является спо- соб мониторинга эффективности проходки тоннеля и устройство для его осуществления [Описание изобретения к патенту РФ NW 2455490 от 29.05.2009, МПК E21D 9/06, E21D 9/093, опубл. 10.07.2012, Бюл. NW 19]. Устройство представляет собой множество блоков приборов, состоящих из ряда датчиков, включая акселерометр, магнитометр и температурный дат- чик, соединенных с вращающейся режущей головкой, при этом каждый блок приборов содержит дистальный конец в контакте с соответствующим режущим узлом и предназначен для его мониторинга. При этом датчики установлены на дальнем конце блоков приборов и поджаты для контакта с режущим узлом. Блоки приборов включают беспроводной приемопередат- чик и соединены друг с другом в сеть передачи данных или одноранговую сеть, а для каждого блока приборов предусмотрен источник электроснаб- жения. Мониторинг состояния режущих блоков представляет собой сбор и обработку данных со всех блоков приборов в удаленном приемнике - диспетчере.
К недостаткам данного прототипа следует отнести принципиальное отсутствие возможности визуального контроля состояния породоразру- шающих инструментов, размещение датчиков непосредственно в режущем блоке, вследствие чего высока вероятность их выхода из строя, необходи- мость оснащения всех породоразрушающих инструментов датчиками, что
приводит также к усложнению и удорожанию конструкции режущих бло- ков, а также не позволяет выполнять их во взрывозащищенном исполне- нии, что приводит к невозможности их использования во взрывоопасных условиях.
Задача изобретения - обеспечение надежного мониторинга состояния породоразрушающих инструментов без усложнения и удорожания конст- рукции режущих блоков, применимого в любых условиях эксплуатации. Достигаемый технический результат заключается в сокращении расходов на обеспечение нормальной эксплуатации породоразрушающих инстру- ментов.
Выход из строя породоразрушающих инструментов происходит по разным причинам, основными из которых являются:
- износ инструмента вследствие контакта с горным массивом, выра- жающийся в потере формы режущей части породоразрушающего инстру- мента, а именно в уменьшении его размеров;
- перегрев инструмента;
- усталостные деформации материала, из которого изготовлены поро- доразрушающие инструменты, выражающиеся в возникновении сначала микродефектов в материале, перерастающих затем в макродефекты, такие как трещины и т.п.
Для обеспечения надежной эксплуатации породоразрушающих инст- рументов необходимо одновременно отслеживать их состояние с точки зрения отсутствия условий выхода из строя по всем указанным причинам. В предлагаемом изобретении это обеспечивается за счет использования не- скольких приборов в блоке приборов. Отслеживание потери формы поро- доразрушающих инструментов вследствие износа осуществляется посред- ством прибора измерения расстояния, например, лазером; перегрев инст- румента отслеживается температурным датчиком; макродефекты отслежи- ваются при помощи прибора визуального наблюдения, например, видео- камеры. При этом блок приборов расположен стационарно и внешним об- разом по отношению к рабочему органу, так чтобы область действия при- боров охватывала часть траектории движения, по меньшей мере, одного режущего блока. Поскольку указанные приборы не встраиваются в режу- щие блоки с породоразрушающими инструментами, усложнения конструк-
ций режущих блоков и их удорожания не происходит. Сам же блок прибо- ров имеет меньше геометрических ограничений, за счет чего возможно его исполнение во взрывозащищенной оболочке.
Учитывая, что блок приборов не привязан к конкретным породораз- рушающим инструментам, возникает необходимость в их идентификации. Решение этой задачи в данном изобретении осуществляется следующим образом. Перед началом работы каждому режущему блоку с породоразру- шающим инструментом присваивается условное обозначение, фиксируется положение режущего блока на рабочем органе по отношению друг к другу, фиксируется положение рабочего органа по отношению блоку приборов с учетом зафиксированного положения режущих блоков на рабочем органе относительно друг друга, что означает также известное положение режу- щих блоков относительно блока приборов. При этом удобно выставлять ра- бочий орган таким образом, чтобы в зоне области действия блока приборов находился один из режущих блоков. Тогда в процессе эксплуатации по ме- ре собственного вращения рабочего органа относительно своей оси, зная количество и фазы оборотов рабочего органа, можно определить точное по- ложение каждого режущего блока относительно блока приборов, в том чис- ле определить, какой из режущих блоков находится в области действия блока приборов. С этой целью измерения угла поворота рабочего органа вокруг своей оси относительно положения в момент начала работы. В мо- мент прохождения конкретного режущего блока через область действия блока приборов фиксируется условное обозначение этого режущего блока, осуществляется измерение заданных параметров, характеризующих со- стояние породоразрушающих инструментов в процессе эксплуатации ра- бочего органа, значения измеренных величин сравниваются с заданными критическими значениями. В случае несоответствия (например, превыше- ния) измеренных величин критическим значениям режущий блок призна- ется подлежащим замене. При этом, поскольку конструктивно между ре- жущими блоками существуют зазоры, анализу подвергаются только значе- ния, соответствующие моментам прохождения режущих блоков через об- ласть действия блока приборов. Для этого с учетом известности взаимного расположения режущих блоков на рабочем органе, а также текущего поло- жения рабочего органа анализируются данные, измеренные с некоторой
периодичностью, соответствующей моментам прохождения режущих бло- ков через область действия блока приборов. Следует отметить, что иногда породоразрушающий инструмент может работать в аварийном режиме, при этом формально не выходя за установленные критические значения. Такое возможно, например, при заштыбовке режущих блоков, затрудняю- щих или исключающих вращение породоразрушающих инструментов во- круг своей оси. В таком случае, происходит повышенный износ с одной стороны породоразрушающего инструмента, непосредственно взаимодей- ствующей с горным массивом. С целью выявления таких режимов работы породоразрушающего инструмента измеренные значения заданных пара- метров записываются, например, в электронную память системы управле- ния блока приборов каждый раз после измерения. По мере накопления данных новые измеренные значения заданных параметров сравниваются не только с критическими значениями, но и с предыдущими значениями на текущем породоразрушающем инструменте и со значениями на других породоразрушающих инструментах, что позволяет отслеживать характер накопления износа на каждом породоразрушающем инструменте, а также строить типовые модели изменения состояния породоразрушающих инст- рументов в процессе эксплуатации, то есть осуществлять динамический анализ состояния породоразрушающих инструментов. Существенное отли- чие характера изменения состояния конкретного породоразрушающего ин- струмента от типовой модели является основанием для признания такого породоразрушающего инструмента работающим в аварийном режиме.
Изобретение иллюстрируется тремя чертежами:
Фиг. 1 - фрагмент общего вида исполнительного органа планетарного типа, оснащенного системой мониторинга породоразрушающих инстру- ментов.
Фиг. 2 - фрагмент общего вида исполнительного органа роторного типа, оснащенного системой мониторинга породоразрушающих инстру- ментов с несколькими блоками приборов.
Фиг. 3 - принципиальная блок-схема работы блока приборов с обра- боткой данных.
Исполнительный орган планетарного типа оснащается, по меньшей мере, одним породоразрушающим органом 1, совершающим в процессе
работы вращение вокруг собственной оси, а также переносное движение. Привод вращения исполнительного органа условно не показан. На перифе- рии исполнительного органа устанавливаются режущие блоки с породораз- рушающими инструментами 2. На любой части исполнительного органа, совершающего вместе с ним переносное вращение, например на корпусе 3, устанавливаются, по меньшей мере, по одному блоку приборов 4 на каж- дый рабочий орган 1. Область действия приборов в блоке приборов 4 на- правлена на породоразрушающие инструменты 2, установленные на пери- ферии рабочего органа 1. При этом области действия отдельных приборов и датчиков могут различаться и иметь разный характер. Например, изме- рение расстояния осуществляется точечно посредством луча 5 - прерыви- стая линия, направленного строго в одно положение; область действия температурного датчика б целесообразно распространить на весь режущий блок для измерения температуры не только самого породоразрушающего инструмента, но и узлов крепления - область между двумя тонкими сплош- ными линиями; область действия прибора визуального наблюдения 7 огра- ничивается параметрами его обзора (угол обзора, фокусное расстояние, геометрические размеры объектива и т.п) - область между двумя штрих- пунктирными линиями.
Исполнительный орган роторного типа совершает в процессе работы вращение только относительно собственной оси. Привод вращения испол- нительного органа условно не показан. На лицевой части роторного органа устанавливаются породоразрушающие инструменты 2. На неподвижном (не вращающемся) корпусе 3 роторного исполнительного органа закрепля- ется необходимое число блоков приборов 4, но не менее одного. На фиг. 2 показаны три блока приборов 4: два блока, осуществляющих мониторинг состояния инструментов в центральной части, и один - в кутковой части роторного исполнительного органа. При этом также показано, что у каждо- го из блоков приборов могут различаться настройки области действия от- дельных датчиков и приборов. У верхнего блока приборов область действия ограничена только кутковыми породоразрушающими инструментами, вы- полненными спаренными в одном корпусе 8. Измерение геометрических размеров породоразрушающих инструментов 2 осуществляется двумя лу- чами 5, исходящими из блока приборов 4, а область действия температур-
ного датчика б охватывает одну пару породоразрушающих инструментов 2 в одном корпусе 8. Средний блок приборов охватывает три пары породо- разрушающих инструментов 2 соответственно в трех корпусах 8. Однако при помощи лучей 5 измеряются геометрические размеры не шести поро- доразрушающих инструментов 2, а пяти. Мониторинг геометрических раз- меров «шестого» породоразрушающего инструмента осуществляется при помощи нижнего блока приборов 4. При этом область действия темпера- турных датчиков б нижнего блока приборов 4 не распространяется на «шестой» породоразрушающий инструмент, который находится в области действия температурного датчика среднего блока приборов. Таким обра- зом, на фиг. 2 продемонстрирован случай, когда мониторинг различных аспектов состояния (износ, перегрев, деформации) породоразрушающих инструментов 2 осуществляется при помощи приборов и датчиков различ- ных блоков приборов 4. Кроме того, настройки действия блоков приборов 4 могут быть выполнены таким образом, чтобы их области действия дублиро- вали друг друга. Например, условно непоказанные на фиг. 2 области дей- ствия приборов визуального наблюдения, очевидно, пересекаются.
Независимо от типа исполнительного органа результаты измерений, полученные блоком приборов 4, проходят стадии согласно блок-схеме, по- казанной на фиг. 3. Под обработкой данных понимают первичную интер- претацию результатов измерений, то есть, например, соотнесение конкрет- ных значений с приборами, которыми они были получены, что позволяет установить тип данных (например, температура породоразрушающих ин- струментов 2 или видеозапись). Идентификация инструментов 2 осуществ- ляется путем измерения текущего угла поворота исполнительного органа относительно начального положения и дальнейшего сопоставления изме- ренного значения текущего угла поворота исполнительного органа относи- тельно начального положения с исходным положением каждого режущего блока. После идентификации режущего блока ему «присваиваются» резуль- таты измерений, полученные блоком приборов 4. Далее производится ана- лиз данных.
В простейшем случае анализ данных подразумевает экспресс-оценку текущего состояния породоразрушающих инструментов 2 в идентифици- рованном режущем блоке путем сравнения измеренных значений с задан-
ными критическими величинами. В зависимости от результатов сравнения возможны три варианта дальнейшей работы:
1) если анализ не выявил отклонений от заданной нормы, то работа продолжается в нормальном режиме;
2) если анализ показал, что отклонение от нормы не выявлено, но си- туация близка к этому, то работа может продолжиться в особом режиме;
3) если анализ показал отклонение от нормы, то рекомендуется заме- на инструмента.
Возможны и более сложные формы анализа, например, путем срав- нения результатов измерения не только с критическими значениями, но и со значениями предыдущих измерений и/ или измерений, полученных для других режущих блоков.
Изобретение проиллюстрируем следующими примерами.
Пример 1.
Для начала опишем пример общего принципа работы системы мони- торинга за состоянием породоразрушающих инструментов. Перед началом эксплуатации рабочий орган 1 выставляется таким образом, чтобы один из режущих блоков с породоразрушающим инструментом 4 находился в об- ласти действия блока приборов 6. Пусть вомемнадцать режущих блоков с породоразрушающими инструментами 4 равномерно и симметрично рас- положены на рабочем органе 1, а их количество равно двадцати. Тогда уг- ловое расстояние между режущими блоками 4 равно 360/ 18 = 20°, то есть измерение заданных параметров при помощи блока приборов б должно производиться при повороте рабочего органа 1 вокруг своей оси на каж- дые 20°. Дадим режущему блоку, находящемуся в момент начала эксплуа- тации в области действия блока приборов, условное обозначение NQ 1 , а следующим режущим блокам - условные обозначения NQ ί, где ί - порядко- вый номер режущего блока. В качестве породоразрушающего инструмента используются лобовые дисковые шарошки.
Для лобовых дисковых шарошек мерой износа инструмента вследст- вие контакта с горным массивом, выражающимся в потере формы режу- щей части породоразрушающего инструмента, является уменьшение ра- диуса. То есть для оценки износа породоразрушающего инструмента 4, вы- ражающимся в потере формы режущей части и измеряемом при помощи
блока приборов б, а также для принятия решения о соответствии породо- разрушающего инструмента 4 критериям работоспособности измеренные расстояния для каждого из режущих блоков с породоразрушающими инст- рументами 4 сравниваются с величиной, равной сумме исходного расстоя- ния от блока приборов (точнее, от прибора измерения расстояния) до ре- жущего блока с породоразрушающим инструментом 4 перед началом экс- плуатации и допустимому износу породоразрушающего инструмента, кото- рый для современных лобовых дисковых шарошек обычно составляет 25 мм. В ходе измерений было установлено, что все породоразрушающие инструменты 4 за каждый оборот рабочего органа 1 равномерно уменына- ются в радиальном направлении на 0,001 мм. Таким образом через 10000 оборотов рабочего органа 1, износ всех породоразрушающих органов 4 со- ставил 10 мм, что меньше критического значения 25 мм. При сохраняю- щемся темпе износа для выхода породоразрушающих инструментов 4 из строя необходимо, чтобы рабочий орган 1 совершил 25000 полных оборо- тов.
Пример 2.
Общий принцип работы системы мониторинга за состоянием поро- доразрушающих инструментов тот же, что и в примере 1.
Для породоразрушающих инструментов 4 максимальная допустимая температура нагрева установлена на уровне 80° С. В процессе эксплуата- ции породоразрушающие инструменты 4 нагрелись до температуры 76° С, что меньше критического значения, но очень к нему близко - 95%. Это оз- начает, что замена породоразрушающих инструментов 4 не требуется, од- нако следует рассмотреть возможность проведения ряда мероприятий, на- правленных на снижение температуры нагрева породоразрушающих инст- рументов 4, например, включение орошения или снижение скорости реза- ния.
Пример 3.
Общий принцип работы системы мониторинга за состоянием поро- доразрушающих инструментов тот же, что и в примере 1.
В ходе визуального наблюдения за состоянием породоразрушающих инструментов, например, при помощи установленной в блоке приборов б видеокамеры оператор машины (или иное ответственное лицо) заметил на
одном из породоразрушающих инструментов 4 линию, напоминающую трещину. При помощи блока приборов б он установил, что эта линия отно- сится к породоразрушающему инструменту в режущем блоке NW 13, по- скольку за время работы было совершено 238 полных оборотов и один не- полный оборот на 260° (260°/20° = 13). Являясь суеверным человеком, а также с целью исключения вероятности выхода из строя породоразру- шающего инструмента в режущем блоке оператор (или иное ответственное лицо) принял решение приостановить работу и осмотреть породоразру- шающий инструмент в режущем блоке NW 13 на предмет наличия в нем де- фектов, и в случае их наличия произвести замену породоразрушающего инструмента в режущем блоке NW 13.
Пример 4.
Общий принцип работы системы мониторинга за состоянием поро- доразрушающих инструментов тот же, что и в примере 1.
В ходе измерений расстояния от блока приборов б до режущих бло- ков с породоразрушающими инструментами 4 было установлено, что боль- шинство породоразрушающих инструментов 4 за каждый оборот рабочего органа 1 равномерно уменьшаются в радиальном направлении на 0,001 мм. После 1000 оборотов рабочего органа 1 типовое уменьшение по- родоразрушающих инструментов 4 в радиальном направлении составило 1 мм. Однако согласно измерениям, произведенным при помощи блока приборов б, породоразрушающий инструмент в режущем блоке NW 8 (рабо- чий орган совершил 562 полных оборота и один неполный на 160°) за это уменьшился в радиальном направлении на 3 мм. Кроме того, для породо- разрушающего инструмента в этом режущем блоке была зафиксирована на 15% более высокая температура, чем в типовом случае по результатам из- мерений. Оператор машины (или иное ответственное лицо) отследил при помощи прибора визуального наблюдения блока приборов б режущий блок NW 8 и определил, что, вероятно, в данном режущем блоке произошла за- штыбовка. Он принял решение остановить работу и осмотреть детально режущий блок NW 8 с целью принятия дальнейших решений. Следует отме- тить, что в данном случае с учетом небольшого износа относительно крити- ческого значения, равного 25 мм, возможно будет достаточно очистить ре- жущий блок NW 8 от штыба без замены породоразрушающего инструмента.
В результате использования изобретения снизились затраты на мони- торинг состояния породоразрушающих инструментов на исполнительных органах планетарного типа без снижения надежности эксплуатации.
Claims
1. Способ мониторинга состояния породоразрушающих инструмен- тов, включающий идентификацию режущих блоков, размещаемых на вра- щающемся рабочем органе и состоящих из, по меньшей мере, одного поро- доразрушающего инструмента, корпуса и элементов крепления породораз- руттта тощих инструментов к корпусу, измерение заданных параметров, ха- рактеризующих состояние породоразрушающих инструментов в процессе эксплуатации рабочего органа, при помощи, по меньшей мере, одного бло- ка приборов, сравнение значений измеренных величин заданных парамет- ров с критическими значениями, отличающийся тем, что блок приборов стационарно размещают внешним образом по отношению к рабочему ор- гану, так чтобы область действия приборов охватывала часть траектории движения, по меньшей мере, одного режущего блока, а идентификацию режущих блоков осуществляют путем измерения угла поворота рабочего органа относительно исходного положения и сопоставления измеренного значения угла поворота с исходным положением режущего блока на рабо- чем органе.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ширина рабочей зоны блока приборов охватывают ширину, по меньшей мере, одного режущего блока.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве заданного параметра измеряют расстояние от блока приборов до, по меньшей мере, одной характерной точки режущего блока.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что измерения расстояния от блока приборов до характерной точки производят с установленной перио- дичностью.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что рабочий орган предвари- тельно выставляют в такое положение, при котором характерная точка на- ходится точно в зоне действия прибора для измерения расстояния.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что в качестве заданного параметра измеряют температуру нагрева породоразрушающего инструмента.
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что вместе с из- мерениями характерных параметров производят визуальное наблюдение, например, при помощи видеокамеры или периодической фотосъемки.
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что отслеживание пространственного положения осуществляют путем измерения угла пово- рота рабочего органа вокруг своей оси относительно положения в момент начала работы.
9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что значения из- меренных величин записывают.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что по результатам измерений строят динамическую картину изменения состояния породоразрушающих инструментов .
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019120485A RU2702490C1 (ru) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | Способ мониторинга состояния породоразрушающих инструментов |
| RU2019120485 | 2019-06-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2020263131A1 true WO2020263131A1 (ru) | 2020-12-30 |
Family
ID=68170700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2020/050126 WO2020263131A1 (ru) | 2019-06-28 | 2020-06-17 | Способ мониторинга состояния породоразрушающих инструментов |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2702490C1 (ru) |
| WO (1) | WO2020263131A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113984625B (zh) * | 2021-10-29 | 2024-04-09 | 西南石油大学 | 一种测量页岩储层孔隙度的装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1329627A3 (ru) * | 1980-04-21 | 1987-08-07 | Фоест-Альпине (Фирма) | Устройство управлени положением рабочего органа проходческого комбайна относительно заданного профил |
| US7014271B2 (en) * | 2003-07-28 | 2006-03-21 | Herrenknecht Ag | Apparatus for detecting the state of rotation of cutting rollers of a shield tunneling machine |
| RU2455490C1 (ru) * | 2008-05-30 | 2012-07-10 | Дзе Роббинс Компани | Устройство и способ для мониторинга эффективности проходки туннеля |
| RU2681173C2 (ru) * | 2014-02-19 | 2019-03-04 | Вермеер Мануфакчеринг Компани | Система и способ контроля степени износа измельчающих элементов |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2183266C1 (ru) * | 2000-09-27 | 2002-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЮганскНИПИнефть" | Способ определения работоспособности породоразрушающего инструмента |
| US8157331B2 (en) * | 2009-11-16 | 2012-04-17 | Joy Mm Delaware, Inc. | Method for steering a mining machine cutter |
-
2019
- 2019-06-28 RU RU2019120485A patent/RU2702490C1/ru active
-
2020
- 2020-06-17 WO PCT/RU2020/050126 patent/WO2020263131A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1329627A3 (ru) * | 1980-04-21 | 1987-08-07 | Фоест-Альпине (Фирма) | Устройство управлени положением рабочего органа проходческого комбайна относительно заданного профил |
| US7014271B2 (en) * | 2003-07-28 | 2006-03-21 | Herrenknecht Ag | Apparatus for detecting the state of rotation of cutting rollers of a shield tunneling machine |
| RU2455490C1 (ru) * | 2008-05-30 | 2012-07-10 | Дзе Роббинс Компани | Устройство и способ для мониторинга эффективности проходки туннеля |
| RU2681173C2 (ru) * | 2014-02-19 | 2019-03-04 | Вермеер Мануфакчеринг Компани | Система и способ контроля степени износа измельчающих элементов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2702490C1 (ru) | 2019-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102528561A (zh) | 回转体刀具全加工周期磨破损在线自动检测装置 | |
| CN104936700A (zh) | 滚筒式破碎机的监控设备 | |
| AU2022283773B2 (en) | System and Method for Monitoring the Status of One or More Components of an Electrical Machine | |
| US10472962B2 (en) | Device and method for the automated picking up and laying of a segment to form a lining of a tunnel | |
| WO2020263131A1 (ru) | Способ мониторинга состояния породоразрушающих инструментов | |
| CN107885164B (zh) | 刀库性能评估方法及相应装置 | |
| CN103226151A (zh) | 一种掘进机刀盘盘形滚刀群体运行状态监测系统和方法 | |
| CA3143949A1 (en) | Liner assembly and system for ore grinding mill | |
| CN104792369A (zh) | 一种盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置 | |
| CN110439558A (zh) | 一种悬臂掘进机截齿磨损状态检测系统及方法 | |
| CN113169498B (zh) | 用于监测电机的一个以上组件的状态的系统和方法 | |
| CN110987155B (zh) | 一种tbm滚刀损耗状态实时监测装置及方法 | |
| KR102528635B1 (ko) | 모니터링 유닛이 내장된 회전 절단 장치 | |
| CN203164109U (zh) | Tbm滚刀磨损检测装置 | |
| CN109238491B (zh) | 一种盾构滚刀工作及刀圈断裂状态的检测装置和方法 | |
| Mekid | IoT for health and usage monitoring systems: mitigating consequences in manufacturing under CBM | |
| CN115541091A (zh) | 一种矿压预测分析装置 | |
| CN102398700B (zh) | 一种工业炸药全自动包装设备智能监控系统 | |
| Mosavat | A smart disc cutter monitoring system using cutter instrumentation technology | |
| RU2793211C2 (ru) | Усовершенствованный футеровочный узел для рудоизмельчительной мельницы | |
| CN111009103B (zh) | 一种在线监测刀鼓中刀头断裂情况的监测报警系统及方法 | |
| Vallati et al. | xCell Cyclops: a new technology for an efficient way of monitoring convergence in underground mines | |
| KR20140098537A (ko) | 동심도 조정용 장치 및 이를 이용한 동심도 조정 방법 | |
| KR102566698B1 (ko) | 이차전지 분석용 지그 | |
| RU2785772C1 (ru) | Система для определения износа буровой коронки |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20832486 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20832486 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |