Разработка алгоритмов и устройств автоматического контроля количества сыпучих материалов на ленте конвейера на основе деформации электрополей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.07, кандидат технических наук Мартынов, Вячеслав Владимирович

• Мартынов, Вячеслав Владимирович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мартынов, Вячеслав Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА

АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ГРУЗОПОТОКА НА ЛЕНТЕ КОНВЕЙЕРА.

1.1. Обзор технических средств измерения параметров транспортируемых грузов.

1.2. Основные физические и геометрические характеристики транспортируемых грузов.

1.3. Постановка задачи исследования способа и устройств измерения.

ГЛАВА

ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МЕТОДА

АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КОЛИЧЕСТВА СЫПУЧИХ

МАТЕРИАЛОВ НА ЛЕНТЕ КОНВЕЙЕРА.

2.1. Метод бесконтактного измерения текущего значения объема груза.

2.2. Построение математической модели измерения.

2.3. Верификация метода с использованием электрофизических констант горных пород и минералов.

ГЛАВА

АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИССЛЕДУЕМОГО МЕТОДА

ИЗМЕРЕНИЯ.

3.1. Конструктивные погрешности.

3.2. Погрешности анизотропии электрофизических констант.

3.3. Погрешности нестабильности формы поперечного сечения крупнокускового груза.

3.4. Погрешности формы поперечного сечения мелкодисперсного груза.

3.5. Оценка погрешности неплотного заполнения.

ГЛАВА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

РАЗРАБАТЫВАЕМОГО МЕТОДА.

4.1. Разработка экспериментальной установки.

4.2. Экспериментальные исследования с использованием плоского конденсатора.

4.3. Экспериментальные исследования с использованием секционирования пластин.

4.4. Результаты сравнения теоретических выводов и экспериментальных исследований.

ГЛАВА

РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ЕМКОСТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГРУЗОПОТОКА.

5.1. Электрические и конструктивные требования к измерительной цепи.

5.2. Исследование защитных свойств модели трансформаторной измерительной цепи.

5.3. Требования к конструктивным параметрам измерительной ячейки системы.

5.4. Основная функциональная схема системы.

5.5. Оценка параметров электромагнитной совместимости.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка алгоритмов и устройств автоматического контроля количества сыпучих материалов на ленте конвейера на основе деформации электрополей»

Эффективность управления работой горного оборудования непрерывного действия прежде всего зависит от полноты, качества и объективности информации о текущей производительности, техническом состоянии машин и агрегатов и об их режимах работы. Такие качества и объективность информации обеспечиваются соответствующими средствами контроля и учета работы комплексов непрерывного действия и в основном предназначены для определения объемной производительности с целью передачи этой информации для оперативного учета АСУ ТП горнодобывающего предприятия./1-З/

К задачам автоматизации оперативно-диспетчерского управления относятся: планирование горно-транспортных процессов; управление горно-транспортным процессом (обеспечивающее реализацию оптимального оперативного плана, бесперебойную работу обогатительных фабрик, минимум простоя оборудования и др.); контроль, учет и анализ процессов и состояния оборудования с целью своевременного обнаружения отклонения от плана и оперативного воздействия на процессы. /1/

Для отдельных комплексов и горного оборудования в задачи автоматизации входят: полная автоматизация пуска, остановка и дистанционный контроль загрузки лент и производительности конвейерных установок; программное управление отсыпкой валов, формообразование и первичная планировка отвалов; тематическая взаимная ориентация перегрузочных органов смежных машин с целью обеспечения непрерывности грузопотока./"!/

При полной автоматизации технологических процессов система автоматического управления выполняет все необходимые операции (включая выбор и установление оптимальных режимов работы горно-транспортного оборудования) без непосредственного участия человека. /23/

При комплексной автоматизации все операции технологических процессов осуществляются системой автоматизированных машин и агрегатов по заранее разработанным программам и режимам. Отдельные автоматические регуляторы и программные устройства управления должны быть связаны между собой и образовывать согласованно действующую единую систему управления. При этом функции человека-оператора сводятся к наблюдению за ходом процесса, анализу его показателей, выбору режимов работы оборудования и заданию командных программ. Для осуществления комплексной автоматизации технологических процессов последние должны отвечать следующим требованиям: мало ступенчатость технологической схемы и малооперационность; отсутствие ручных немеханизированных и неуправляемых операций; непрерывность или строгая цикличность протекания процесса./23/

Известно, что основным средством транспортирования шахтного продукта являются ленточные конвейеры.

В любой момент времени необходимо иметь возможность оперативно измерять количество добываемого продукта. В идеальном случае - с достоверной точностью знать текущее количество добытого продукта.

Для решения этой задачи необходимы надежные, быстродействующие и достаточно точные системы для автоматического измерения грузопотока.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация технологических процессов и производств (в том числе по отраслям)», Мартынов, Вячеслав Владимирович

Результаты работы позволяют приступить к разработке конкретных весоизмерительных систем для целей автоматизации горнотехнологических процессов.

При проведении дальнейших работ целесообразно провести дополнительные исследования с целью повышения точности измерителей, а также провести работы по реализации возможностей измерения других параметров грузопотока: влажности, состава примеси и их количественных характеристик.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе разработан алгоритм количества сыпучих материалов на ленте конвейера, построено и внедрено устройство автоматического контроля принцип работы которого основан на деформации электрополей. Решение задачи осуществляется с помощью создания в исследуемом пространстве квазистационарного однородного электрического поля и контроля его искажений, порождаемых транспортируемым материалом, что позволяет вычислять необходимые параметры груза.

Развитые в диссертации теоретические положения, методики расчетов и их экспериментальная и техническая поддержка позволяют создавать преобразователи первичной информации для автоматического контроля количества сыпучих материалов на ленте конвейера, определения характеристик транспортируемого материала.

В работе получены следующие основные результаты: Предложен метод построения бесконтактных преобразователей, заключающийся в пропускании ленты конвейера с транспортируемым материалом сквозь полость измерительного конденсатора, одна из пластин которого секционирована, с целью создания в исследуемом пространстве параллельного однородного электрического поля. Изменения параметров поля, порождаемые транспортируемым материалом, достаточно точно измеряются, что позволяет вычислить необходимые параметры груза. Предложена математическая модель оценки параметров возмущения электрического поля, на основе которой создан метод оперативного измерения параметров грузопотока на ленте конвейера. Выведены соотношения для погрешности оценки параметров, позволяющие проводить расчеты основных технических характеристик устройств для определения количества материала на ленте конвейера. Предложена концепция построения преобразователя, позволяющая формировать схемы различных измерителей параметров грузопотока на ленте конвейера. Создан математический аппарат, позволяющий рассчитывать параметры рабочей зоны. Проведены экспериментальные исследования, подтвердившие основные теоретические выводы, разработаны и изготовлены макетные и экспериментальные образцы преобразователей, проведены их лабораторные испытания. Рассмотрены технические аспекты реализации метода и сформулированы требования к отдельным узлам функциональной схемы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Мартынов, Вячеслав Владимирович, 2000 год

1. Защита от радиопомех, М., Советское радио, 1976 г.

2. Измерение емкости конденсаторов с помощью мостика, Л., 1954г.

3. Методы расчета электростатических полей, Миролюбов H.H., Костенко М.В., Левинштейн М.Л., Тиходеев H.H., М., Высшая школа, 1963.

4. Трансформаторные и измерительные мосты, М., Энергия, 1 970 г.

5. Арутюнов О.С., Датчики состава и свойств вещества, 1966г.

6. Батицкий В.А., Куроедов В.И., Рыжков A.A. "Автоматизация производственных процессов и АСУП в горной промышленности". М., Недра, 1981г.

7. Батыгин В.В., Топтыгин И.Н., Сб. задач по электродинамике, - М., Наука, 1970.

8. Будник H.A., Мартынов В.В., Задачи создания информационно-вычислительной сети управления транспортными средствами, Всероссийская научнометодическая конференция "Телематика-99" 7-10 июня1999 г., Санкт-Петербург.

9. Бурдин В.Ф., Измеритель скачкообразных изменений емкости, 1958г.

10. Волин М.Л., Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратуре, М., Радио и связь, 1981 г.

11. Герштейн Г.М., Моделирование полей методом электростатической индукции, М., 1970 г.

12. Головин В.А., Устройство для измерения малых изменений емкостей, М., 1965г.

13. Григорян В.А., Карапетян М.А., Частотная зависимость электрического поля в водомасляной эмульсии и ее диэлектрической проницаемости. Сб. научных трудов ЕрПИ, 1973, т.39, вып.6.

14. Дагаев Ю.В., Автореферат диссертации «Разработка методов и средств автоматического бесконтактного обнаружения объектов в АСУ ТП на основе анализа электрофизических свойств пространства», - М., МГГУ, 1999.

15. Дагаев Ю.В., Мартынов В.В., Новый способ измерения горной массы на ленте конвейера, М., МГГУ, 1 998 г.

16. Дагаев Ю.В., Мартынов В.В., Экспериментальные исследования измерителя количества продуктов на ленте конвейера., Научный симпозиум "Неделя Горняка-2000" 31 января 4 февраля2000 г. М., МГГУ, 2000 г.

17. Дмитриев В.И., Измерение емкости при помощи баллистического гальванометра, 1936г.

18. Илюкович A.M. "Техника электрометрии". М., Энергия, 1973.

19. Иоссель Ю. Я., Кочанов Э. С., Струнский М. Г. " Расчет электрической емкости". Л., Энергоиздат, 1981 г.

20. Камынин Ю.Н., Зильберман Я.С. "Автоматизация карьерного транспорта". М., Недра, 1991г.

21. Карандеев К.Б., Мостовые методы измерений. Теория и расчет электроизмерительных мостовых схем, 1953г.

22. Карандеев К.Б., Методы электрических измерений, 1 952г.

23. Карапетян М.А., Расчет диэлектрической проницаемости дисперсной системы с эллипсоидными включениями. Сб. научных трудов ЕрПИ, 1971, т.32, серия автоматики и вычислительной техники, вып. 3.

24. Карапетян М.А., Среднее значение диэлектрической проницаемости потока неоднородного вещества через плоский емкостный датчик. Сб. научных трудов ЕрПИ, 1973, т.39,вып. 5.

25. Князев А. Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. М.; Радио и связь, 1984.

26. Козин В.З., Троп А.Е., Комаров А.Я. "Автоматизация производственных процессов на обогатительных фабриках". М., Недра, 1980г.

27. Конашинский Д.А., Измерение емкости методом биений, М., 1934г.

28. Кротков И.Н., Точные измерения электрической емкости и индуктивности. Схемы, методы, эталоны. М., 1966г.

29. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука 1974г.

30. Кэи Дж., Лэби Т., Таблицы физических и химических постоянных, Перевод с англ., Госиздат физмат литературы, М., 1962 г.

31. Ландау Л. Д., Лившиц Е. М., " Электродинамика сплошных сред ". М., Физматгиз, 1 959 г.

32. Ломакин М.С. "Автоматическое управление технологическими процессами карьеров". М., Недра,1 978г.

33. Мартынов В.В., Оценка основных погрешностей емкостного измерителя на ленте конвейера, М., МГГУ, 1999 г.

34. Михлин Б.З., Высокочастотные емкостные и индуктивные датчики, М-Л, 1960г.

35. Момот Е.Г., Проблемы и техника синхронного радиоприема, - М., 1961.

36. Нурлыбаев М.А. "Автоматизированные системы управления технологическими процессами на карьерах". М., Недра, 1985г.

37. Г. Ott, Методы подавления шумов и помех в электронных системах, М., Мир, 1979 г.

38. Полищук С.В, Чавдаров P.C. Генератор квазиганмонических колебаний. Горный информационно -аналитический бюллетень. №1 1998г.

39. Разевиг В.Д., Система схемотехнического моделирования Micro-Cap-5, - М., «Солон», 1997.

40. Ренне В.Т. "Электрические конденсаторы". М., Госэнергоиздат, 1952.

41. Слабкий Л.И. "Методы и приборы предельных измерений в экспериментальной физике". М., Наука, 1973.

42. Соболевский K.M., Шакола Ю.А., Защита мостов переменного тока, Изд. АН УССР, 1957.

43. Смайт , В. " Электростатика и электродинамика ". Пер. со 2-ого американскогоиздания А. В. Гапонова и М. А. Миллера. М., Изд-во иностранной литературы , 1954 г.

44. Степин Л.Д., Диэлектрическая проницаемость среды с неоднородными включениями сферической формы. ЖТФ, 1964, т.34, вып.10.

45. Стрэттон , Дж. " Теория электромагнетизма ". Пер. М. С. Рабиновича и В. М. Харитонова под ред. С. М. Рытова. М. Л., Гостехиздат, 1948 г.

46. Тарасов Б.Г., Дырдин В.В., Иванов В.В., Геоэлектрический контроль состояния массивов, М., Недра, 1 983 г.

47. Тамм И.Е., Основы теории электричества. М., Наука, 1966.

48. Туригин А.М., Электрические измерения неэлектрических величин, М., 1966.

49. Федынский В.В., Разведочная геофизика, - М., Недра, 1967.

50. Финкельберг В.М., Диэлектрическая проницаемость смесей. ЖТФ,1964, т.34, вып.З.

51. Фокин А.Г., Шермегор Т.Д., Диэлектрическая проницаемость неоднородных материалов. ЖТФ, 1969, т.39, вып.7.

52. Форейт И., Емкостные датчики неэлектрических величин, 1 966г.

53. Э. Хабигер, Электромагнитная совместимость, М., Энергоатомиздат, 1 995 г.

54. Черепанов П.А., Электрические колебательные системы для измерения параметров сельхозпродуктов, -М., Машиностроение, 1987.

55. Шахмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г. Теория и расчет ленточных конвейеров. М.: Машиностроение 1987г.

56. Шкуратник В.Л., Измерения в физическом эксперименте. Изд-во МГГУ, Москва, 1996 г.

57. Патент №2006788 С1, 1994 г., Б.И. №2, Шаруев Н.К., Капета Л.Е., Алексенко Е.В., Архипов А.И., Емкостное устройство для измерения диаметра волокна.

58. Патент № Дагаев Ю.В., Легоньков В.М., Свирский Ю.К., Охранный электрод.

59. Патент №2016377 С1, 1994 г., Б.И. №13, Слухаевский С.П., Авдеев В.А., Способ измерения толщины диэлектрических изделий.

60. Патент №2107257 С1, 1998 г., Б.И. №8, Итальянцев А.Г., Шишков С.М., Устройство для измерения толщины плоского изделия и способ его реализации.

61. Патент №2030739 С1, 1995 г., Б.И. №7, Корецкий И.Г., Сырцов А.Б., Шапошников В.В., Устройство для измерения влажности сыпучих материалов.

62. Патент №2069357 С1, 1996 г., Б.И. №32, Кашмет В.В. и др., Устройство определения диэлектрических свойств.

63. Патент №2100803 С1, 1 997 г., Б.И. №36, Шатохин В.Н., Чечкенев И.В. и др., Способ и устройство для определения октановых чисел автомобильных бензинов.

64. Патент №2104478 С1, 1998 г., Б.И. №4, Клутье Мариус, Савар Сильвен, Буржуа Жан-Марк, Способ бесконтактного динамического измерения смещения заземленного проводящего тела.

65. Патент АС № 1731700 А1, Б.И. №1 7, 1992г. Ломакин М.С., Ярыч В.И., Туманян Г.Б., Ромашенков A.M. "Способ определения производительности ленточного конвейера".