УСТРОЙСТВО МОНИТОРИНГА И ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ДРОБИЛКИ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

Предлагаемое изобретение относится к устройствам мониторинга и функциональной технической диагностики технологических машин и может быть использовано для контроля текущего технического состояния измельчающего оборудования с электрическим приводом, например, молотковых дробилок для комбикормового производства в процессе их эксплуатации. Применение устройства позволит иметь обслуживающему персоналу объективную картину о текущем техническом состоянии технологических машин, перейти от стратегии планово-предупредительных ремонтов (ППР) оборудования к техническому обслуживанию по его фактическому техническому состоянию, которое определяется по результатам технической диагностики. Кроме того, непрерывный контроль значений диагностических параметров (параметров вибрации, уровня изучаемого шума, температуры, оборотов вала, мгновенных значений тока, потребляемого электродвигателем) функционирующей машины позволит в случае превышения предельных значений диагностических признаков предотвратить аварийные ситуации путем своевременного отключения электрического привода машины посредством коммутационного аппарата, включать аварийную сигнализацию.
Известно устройство диагностики технического состояния дробилки ударного действия содержащее множество датчиков, которые непрерывно отслеживают текущее значения физических параметров, сопровождающих работу дробилки, стационарный компьютер, связанный с датчиками, и графический пользовательский интерфейс, связанный с компьютером. Компьютер интерпретирует сигналы, принятые от датчиков, и визуально отображает состояний дробилки на множестве виртуальных приборах, каждый из которых связан с одним или несколькими сигналами, полученными от датчиков (патент US 7489254 В2, Кл G08B 21/00. 10.02.2009).
Недостатками известного устройства диагностики является использование стационарного компьютера, что предполагает использование дополнительных плат согласования сигналов между датчиками и компьютером. Это усложняет архитектуру и как следствие, снижает надежность и удорожает конструкцию устройства.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство для функциональной диагностики технического состояния дробилки ударного действия по параметрам вибрации. Устройство для диагностики представляет из себя переносной прибор «Корсар» (производства ООО Виброцентр) на основе микроконтроллера, который соединен с датчиками вибрации. Прибор снабжен устройством ввода информации (клавиатурой), устройствами хранения и отображения диагностической информации, коммуникационным портом для связи с ЭВМ (Л.А. Глебов, А.Б. Демский, В.Ф. Веденьев, А.Е. Яблоков. Технологическое оборудование и поточные линии предприятий по переработке зерна, -М, ДеЛи принт, 2010. С. 70-81).
Недостатками известного устройства диагностики является неудовлетворительная точность результатов технической диагностики молотковой дробилки, поскольку техническое состояние определяется только по параметрам вибрации объекта контроля, не достаточная надежность устройства т.к. для функций измерения, обработки и отображения информации задействован прибор с одним микроконтроллером. Также недостатком является переносное исполнение устройства, в результате чего диагностика носит эпизодический характер (1-2 раза в месяц), что повышает трудоемкость процедуры диагностики и может привести к пропуску аварийных состояний. В известном устройстве отсутствует возможность аварийного отключения объекта диагностики при возникновении аварийных ситуаций.
Целью предлагаемого изобретения является оптимизация технического обслуживания и ремонта оборудования путем перехода к техническому обслуживанию по фактическому состоянию, предотвращение внезапных поломок и, как следствие, снижение вероятности аварий, пожаро- и взрывоопасных ситуаций на производстве.
В основу изобретения положена задача создать устройство мониторинга и технической диагностики дробилки обеспечивающее получение следующего технического результата: более точная оценка технического состояния дробилки в режиме реального времени по нескольким диагностическим параметрам; повышение надежности устройства мониторинга и диагностики; снижение вероятности возникновения аварийных ситуаций на производстве путем автоматического отключения машины; информирование обслуживающего персонала путем включения световой и звуковой сигнализации.
Для решения поставленной задачи в известном устройстве мониторинга и технической диагностики дробилки ударного действия с электрическим приводом, содержащее датчики вибрации соединенные с прибором на основе микроконтроллера, имеющее устройство ввода, хранения и отображения диагностической информации, коммуникационный порт для связи с ЭВМ, отличающееся тем, что в устройстве используется два микроконтроллера, связанных между собой коммуникационным интерфейсом, один из которых соединен с датчиками вибрации, звука, тока, температуры, частоты вращения вала и коммутационным аппаратом включения аварийной световой и/или звуковой сигнализации и защитного отключения дробилки, а второй соединен с устройствами, обеспечивающими интерфейс с пользователем и передачу информации на другие электронные устройства. Таким образом, совокупность существенных признаков изобретения способствует достижению желаемого технического результата.
На фиг. изображена дробилки ударного действия с электрическим приводом (пунктирной линией) и общий вид устройства ее мониторинга и функциональной диагностики.
Устройство имеет стационарное исполнение, содержит датчики вибрации (ДВ1, ДВ2, ДВ3, ДВ4), датчик уровня излучаемого звука (ДЗ), датчики температуры (ДТ1, ДТ2, ДТ3, ДТ4), датчик частоты вращения ротора (ДО), датчик мгновенных значений тока, потребляемого электроприводом (ДМТ), соединенные с первым микроконтроллером (МК1), который осуществляет в режиме реального времени измерение, обработку и анализ текущих значений диагностических параметров работы дробилки (температуру и вибрацию корпуса, уровень излучаемого шума, частоту вращения вала, мгновенные значения тока, потребляемого электроприводом). В качестве микроконтроллера может быть использован контроллер цифровой обработки сигналов семейства dsPIC от компании Microchip. Датчики могут иметь цифровой или аналоговый интерфейс. В последнем случае микроконтроллер должен иметь модуль аналого-цифрового преобразования. Выходы микроконтроллера МК1 соединены с коммутационным аппаратом (КА), который обеспечивает включение аварийной звуковой сигнализации (ЗС), световой сигнализации (СС) и аварийное отключение машины посредством устройства защитного отключения (У3O).
Первый микроконтроллер связан коммуникационным интерфейсом со вторым микроконтроллером (МК2), который обеспечивает интерфейс прибора с пользователем, а также с другими электронными устройствами системы технического мониторинга. Для этого к нему подключены устройства отображения информации (Дисплей), устройство ввода информации (УВ), устройство долгосрочного хранения информации (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), коммуникативный порт (КП) для связи устройства с другими электронными устройствами (ЭУ), например, с ЭВМ, посредством проводного или беспроводного канала связи, блок питания (БП), часы реального времени (Часы RTC). Устройство ввода информации может быть выполнено в виде клавиатуры либо сенсорного дисплея.
Устройство работает следующим образом. Оператор с помощью устройства ввода (УВ) вводит в устройство первоначальные установочные данные (текущую дату, время, калибровочные коэффициенты, предельно-допустимые значения диагностических признаков и пр.). При этом установочные данные сохраняются в энергонезависимой памяти прибора (ПЗУ), происходит корректировка значений часов. После включения устройства производится загрузка в первый микроконтроллер (МК1) установочных значений из энергонезависимой памяти (ПЗУ), тестирование датчиков машины ДВ, ДЗ, ДТ, ДО, ДМТ. Далее, с помощью математического алгоритма, заложенного в МК1 определяется режим работы машины путем измерения и анализа текущих значений с датчиков частоты вращения ротора (ДО) и датчика мгновенных значений тока электропривода (ДМТ). В случае детектирования вероятных уровней значений с одного или обоих датчиков устройство переводится в режим мониторинга и функциональной диагностики машины.
Первый микроконтроллер (МК1) непрерывно, в режиме реального времени производит измерения контролируемых физических величин с помощью датчиков, осуществляет математическую обработку значений с целью повышения их достоверности (фильтрацию, усреднение, преобразование Фурье, детектирование огибающей мгновенных значений тока в цепи электродвигателя), рассчитывает значения диагностических признаков и осуществляет операцию математического сравнения текущих значений с заданными предельными значениями. В случае превышения значений диагностических признаков над предельными значениями, посредством коммутационного аппарата (КА) производится включение аварийной звуковой сигнализации (ЗС), световой сигнализации (СС), отключение электропривода машины посредством устройства защитного отключения (УЗО).
Значения диагностических признаков, полученные в результате обработки на первом микроконтроллере (МК1) с заданной периодичностью записываются в базу данных на энергонезависимую память устройства для долгосрочного хранения и дальнейшего анализа. Данные синхронизируются во времени по часам реального времени (Часы RTC). Оператор в любой момент времени может с помощью устройства ввода (УВ) сделать запрос на отображение диагностической информации и просмотреть ее на графическом дисплее. Также возможна корректировка предельных значений диагностических признаков во время работы устройства. Данные посредством коммуникационного порта (КП) могут быть переданы в другие электронные устройства (ЭУ) для дальнейшего хранения, математической обработки и анализа.
Совместное использование датчиков мгновенных значений потребляемого тока, вибрации и звука позволяет программным способом обеспечивать сложные алгоритмы корректировки предельных значений уровней вибрации и звука, в зависимости от нагрузки на молотковую дробилку, избегать ложных срабатываний устройства, когда повышенный уровень вибрации связан с увеличенной нагрузкой, а не с проявлением дефекта.