устройство для регулирования разгрузки тяжелых фракций из отсадочной машины

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАЗГРУЗКИ ТЯЖЕЛЫХ ФРАКЦИЙ ИЗ ОТСАДОЧНОЙ МАШИНЫ, содержащее измерительный элемент, соединенный через преобразователь с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком уровня, первый выход блока сравнения соединен с регулятором разгрузки, а второй выход - с пороговым элементом и электропривод, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности регулирования, оно снабжено детектором уровня слоя постели, детектором вращения, управляемым задатчиком интенсивности и блоком автодиагностики, выполненными на логических элементах, переключателях и сигнальных элементах, при этом первый выход первого переключателя подключен к первому входу элемента ЗАПРЕТ, к входу первого элемента НЕ, к первому входу электропривода и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, вход второго элемента НЕ объединен с вторым входом первого элемента И и подключен к первому выходу детектора вращения, выходы первого и второго элементов НЕ подключены к входам второго элемента И, выход элемента ИЛИ подключен к звуковому сигнальному элементу, к первому световому сигнальному элементу, к первому входу третьего элемента И и к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с кнопкой "Пуск", а выход - с первым входом первого элемента памяти, второй вход которого объединен с первым входом второго элемента ПАМЯТЬ и подключен к кнопке "Сброс", выход первого элемента ПАМЯТЬ подключен к первому входу второго переключателя, первый выход которого соединен с вторым световым сигнальным элементом и с первым входом пятого элемента И, а второй выход - с первым показывающим прибором, выход которого подключен к второму входу электропривода, второй вход пятого элемента И объединен с вторым входом третьего элемента И и подключен к выходу третьего элемента НЕ, выход пятого элемента И подключен к управляющему входу управляемого задатчика интенсивности, выход которого подключен к второму входу второго переключателя, второй выход которого через первый показывающий прибор подключен к второму входу электропривода, выход регулятора разгрузки подключен к третьему входу второго переключателя, третий выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И и первым входом шестого элемента И, выход третьего элемента И соединен с третьим световым сигнальным элементом непосредственно и через четвертый элемент НЕ с вторым входом шестого элемента И, выход которого подключен к четвертому световому сигнальному элементу, выход порогового элемента подключен к первому входу первого переключателя, второй выход которого подключен к пятому световому сигнальному элементу, выход детектора уровня слоя постели подключен к второму входу первого переключателя, к входу третьего элемента НЕ и второму входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ПАМЯТЬ, выход последнего соединен с третьим входом первого переключателя и с шестым световым сигнальным элементом, первый выход электропривода соединен с седьмым световым сигнальным элементом, а второй выход - с вторым показывающим прибором, второй выход детектора вращения подключен к третьему показывающему прибору, выход регулятора подключен к третьему входу второго переключателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к отсадочным машинам, и может быть использовано для автоматического управления процессом разгрузки тяжелых продуктов из отсадочных машин в горной, металлургической и других отраслях промышленности.

Известно устройство автоматического регулирования высоты постели в отсадочных машинах, содержащее измерительный элемент поплавкового типа, преобразователь, задатчик высоты постели, узел сравнения, регулятор и привод с исполнительным механизмом. Механическое перемещение измерительного элемента преобразуется преобразователем в сигнал, пропорциональный текущей высоте постели, и подается через интегрирующую RC-цепь в узел сравнения. Сигнал разбаланса подается на регулятор, управляющий разгрузчиком [1]. Недостатком этого известного устройства является то, что оно не предусматривает автоматическое отключение (включение) электропривода разгрузчика тяжелых продуктов при исчезновении (появлении) нагрузки на отсадочную машину, что ведет к "уходу" постели и потерям полезного продукта с отходами обогащения.

Известно также устройство для регулирования разгрузки тяжелых фракций из отсадочной машины, которое содержит датчик и задатчик уровня слоя постели, подключенные к блоку сравнения, один из выходов которого через регулятор разгрузки соединен с одним из входов электропривода роторного разгрузчика, который выполнен двухвходовым, при этом другой выход блока сравнения через пороговый элемент соединен с другим входом электропривода роторного разгрузчика. Механическое перемещение датчика преобразуется в сигнал, пропорциональный текущей высоте постели, который подается на вход блока сравнения, где сравнивается с сигналом задатчика уровня постели. Сигнал разбаланса с блока сравнения подается на вход регулятора и порогового элемента. Управляющий сигнал с регулятора поступает на электропривод, который в зависимости от величины сигнала разбаланса вращает роторный разгрузчик с большей или меньшей скоростью, выгружая при этом тяжелые фракции постели. При исчезновении нагрузки на отсадочную машину величина сигнала разбаланса с блока сравнения уменьшается до определенного значения (которое может выбираться в зависимости от технологических требований), при котором пороговый элемент срабатывает, подавая сигнал запрета на электропривод, и роторный разгрузчик останавливается. При подаче нагрузки на машину сигнал разбаланса увеличивается, срабатывает пороговый элемент, который включает электропривод с роторным разгрузчиком [2]. Недостатки этого устройства в том, что оно не исключает аварийного изменения уровня тяжелых фракций в отделении отсадочной машины - уменьшения ("ухода постели"), ведущего к потерям полезного продукта с отходами обогащения или увеличения ("роста постели") ведущего к засорению полезного продукта отходами обогащения, а также не обеспечивает безаварийную (без простоя) работу отсадочной машины в случаях отказов его элементов, а именно: элемента сравнения, порогового элемента, преобразователя, регулятора и задатчика.

Цель изобретения - повышение надежности устройства путем обеспечения его отказоустойчивости и ремонтопригодности за счет автодиагностики правильности функционирования устройства в целом, создания избыточности структуры и ее автоматизированной реконфигурации при отказах элементов.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в устройстве для регулирования разгрузки тяжелых фракций из отсадочной машины, содержащем измерительный элемент 1 поплавкового типа с преобразователем 2, установленные в регулируемом слое постели в отделении отсадочной машины 3, задатчик 4 уровня слоя постели, блок 5 сравнения, регулятор 6 разгрузки, пороговый элемент 7, двухвходовый электропривод 8 роторного разгрузчика и роторный разгрузчик 9, предусмотрены следующие отличия: в него включены дополнительно детектор 10 предельно допустимого (заданного) нижнего уровня слоя постели, управляемый задатчик интенсивности 11, детектор 12 вращения роторного разгрузчика и блок 13 автодиагностики правильности функционирования и реконфигурации структуры устройства.

Блок 13 с целью автодиагностики правильности функционирования устройства, извещения оператора отсадочной машины о его нарушении и автоматизированной реконфигурации структуры устройства для обеспечения управления разгрузкой при отказах задатчика 4, преобразователя 2, блока сравнения 5, регулятора 6 и порогового элемента 7 содержит два переключателя, шесть элементов И, четыре элемента НЕ, элемент ИЛИ, элемент ЗАПРЕТ, два элемента ПАМЯТЬ, семь световых и один звуковой сигнальных элементов, кнопку ПУСК с замыкающим контактом, кнопку СБРОС с размыкающим контактом и три показывающих прибора. При этом измерительный элемент 1 соединен через преобразователь 2 с первым входом блока 5 сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком уровня 4, первый выход блока 5 сравнения соединен с регулятором 6 разгрузки, а второй выход - с пороговым элементом 7, а в блоке 13 первый выход первого переключателя 14 подключен к первому входу элемента ЗАПРЕТ 15, к входу первого элемента НЕ 16, к первому входу электропривода 8 и первому входу первого элемента И 17, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 18, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И 19, вход второго элемента НЕ 20 объединен с вторым входом первого элемента И 17 и подключен к первому выходу детектора вращения 12, выходы первого и второго элементов НЕ 16, 20 подключены к входам второго элемента И 19, выход элемента ИЛИ 18 подключен к звуковому сигнальному элементу 21, к первому световому сигнальному элементу 22, к первому входу третьего элемента И 23 и к первому входу четвертого элемента И 24, второй вход которого соединен с кнопкой ПУСК 25, а выход - с первым входом первого элемента ПАМЯТЬ 26, второй вход которого объединен с первым входом второго элемента ПАМЯТЬ 27 и подключен к кнопке СБРОС 28, выход первого элемента ПАМЯТЬ 26 подключен к первому входу второго переключателя 29 первый выход которого соединен со вторым световым сигнальным элементом 30 и с первым входом пятого элемента И 31, а второй - через первый показывающий прибор 32 со вторым входом электропривода 8, второй вход пятого элемента И 31 объединен со вторым входом третьего элемента И 23 и подключен к выходу третьего элемента НЕ 33, выход пятого элемента И 31 подключен к управляемому входу управляемого задатчика интенсивности 11 выход которого подключен ко второму входу второго переключателя 29, третий выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И 23 и первым входом шестого элемента И 34, выход третьего элемента И 23 соединен непосредственно с третьим световым сигнальным элементом 35 и через четвертый элемент НЕ 36 со вторым входом шестого элемента И 34, выход которого подключен к четвертому световому сигнальному элементу 37, выход порогового элемента 7 подключен к первому входу первого переключателя 14, второй выход которого подключен к пятому световому сигнальному элементу 38, выход детектора 10 уровня слоя постели подключен ко второму входу первого переключателя 14, ко входу третьего элемента НЕ 33 и второму входу элемента ЗАПРЕТ 15, выход которого соединен со вторым входом второго элемента ПАМЯТЬ 27, выход последнего соединен с третьим входом первого переключателя 14 и с шестым световым сигнальным элементом 39, первый выход электропривода соединен с седьмым световым сигнальным элементом 40, а второй выход - со вторым показывающим прибором 41, второй выход детектора вращения 12 подключен к третьему показывающему прибору 42, выход регулятора 6 подключен к третьему входу переключателя 29.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии переключатели 14 и 29 в блоке 13 находятся в положении "ОТКЛЮЧЕНО". При этом выход порогового элемента 7 через первый вход, размыкающую контактную пару переключающего контакта 43 и второй выход первого переключателя 14 соединен с первым входом электропривода 8, а выход регулятора 6 через третий вход, размыкающую контактную пару переключающего контакта 44, второй выход второго переключателя 29 и первый показывающий прибор 32 подключен к второму входу электропривода 8. Механическое перемещение измерительного элемента 1 поплавкового типа преобразуется с помощью преобразователя 2 в аналоговый сигнал, пропорциональный текущему значению уровня слоя постели, который подается на вход блока 5 сравнения, и с помощью детектора 10 в дискретный сигнал "1" при достижении уровня слоя постели предельно допустимого (заданного) нижнего положения, который подается на второй вход первого переключателя 14, на второй (запрещающий) вход элемента ЗАПРЕТ 15 и на вход третьего элемента НЕ 33 в блоке 13.

При правильном функционировании устройства (отсутствии контролируемых отказов) сигнал разбаланса с блока 5 сравнения подается через первый выход на вход регулятора 6, а через второй выход на вход порогового элемента 7. Управляющий аналоговый сигнал с выхода регулятора 6 поступает через третий вход, размыкающую контактную пару переключающего контакта 44, второй выход второго переключателя 29 и прибор 32 на второй вход электропривода 8, который в зависимости от величины сигнала вращает роторный разгрузчик 9 с большей или меньшей скоростью, выгружая при этом тяжелые фракции постели.

При исчезновении нагрузки на отсадочную машину или уменьшении содержания тяжелых фракций в исходном продукте сигнал разбаланса на втором выходе блока 5 сравнения уменьшается до определенного значения (которое может выбираться в зависимости от технологических требований), при котором пороговый элемент срабатывает и подает сигнал запрета (сигнал "1") через первый вход, размыкающую контактную пару переключающего контакта 43 и второй выход первого переключателя 14 в блоке 13 на первый вход электропривода 8 и роторный разгрузчик 9 останавливается. Одновременно на выходе детектора 10 формируется резервный отключающий сигнал "1", который поступает на второй вход первого переключателя 14 в блоке 13, который подключен к замыкающей контактной паре переключающего контакта 43.

В процессе такой работы устройства в нем осуществляется с помощью введенной дополнительной избыточной части, включающей детекторы 10 и 12, задатчик 11 и блок 13, осуществляется непрерывно и автоматически автодиагностирование правильности его функционирования в целом, сигнализация при его нарушении, а также автоматизированная реконфигурация структуры устройства для обеспечения его устойчивости к отказам следующих элементов: преобразователя 2, задатчика 4, блока 5 сравнения, регулятора 6 и порогового элемента 7. В устройстве диагностируются следующие неисправности. Электропривод 8 не отключается в результате отказа преобразователя 2, блока 5 сравнения или порогового элемента 7. Различается эта неисправность при появлении сигнала "1" на выходе элемента ЗАПРЕТ 15 в блоке 13. Это произойдет, если измерительный элемент 1 достигнет предельно допустимого (заданного) нижнего уровня слоя постели и на выходе детектора 10 появится сигнал "1", который поступает на второй (запрещающий) вход элемента ЗАПРЕТ 15, на первом (прямом) входе которого присутствует сигнал "0", который поступает в блок 13 с выхода порогового элемента 7 через первый вход, размыкающую контактную пару переключающего контакта 43 и второй выход первого переключателя 14. При этом в блоке 13 на выходе элемента ЗАПРЕТ 15 появляется сигнал "1", который с помощью второго элемента ПАМЯТЬ 27 запоминается и в результате с его выхода проходит к третьему входу первого переключателя 14, подключенному к воспринимающему элементу 45, который при этом переключается в положение ВКЛЮЧЕНО. Это приводит к включению шестого светового сигнального элемента 39 "Неисправность канала: преобразователь 2 - блок 5 сравнения - пороговый элемент 7", второго светового сигнального элемента 30 "Отключение электропривода 8 производится от детектора 10" (при замыкании замыкающего контакта 46 переключателя 14) и к отключению электропривода 8 по каналу: выход детектора 10, второй вход, замыкающая контактная пара переключающего контакта 43, второй выход переключателя 14 в блоке 13, первый вход электропривода 8.

Устройство неправильно функционирует - электропривод не включается. Эта неисправность различается следующим образом. При появлении на первом входе электропривода 8 сигнала "0", адекватного появлению сигнала разбаланса на выходе регулятора 6, который поступает через первый вход, размыкающую контактную пару переключающего контакта 44, второй выход второго переключателя 29 и прибор 32 в блоке 13 на второй вход электропривода 8 разгрузчик 9 не вращается. При этом на первом, дискретном выходе детектора 12 появляется сигнал "0", который поступает на вход второго элемента НЕ 20 в блоке 13, а с его выхода сигнал "1" поступает на второй вход второго элемента И 19, на первый вход которого поступает сигнал "1" с выхода первого элемента НЕ 16, в результате чего на выходе второго элемента И 19 появляется сигнал "1", который, поступив на первый вход элемента ИЛИ 18, приводит к пpоявлению сигнала "1" на выходе последнего, который поступает на первый вход четвертого элемента И 24, при этом также включается первый световой сигнальный элемент 22 "Устройство функционирует неправильно", звучит звуковой сигнальный элемент 21. Оператор, привлеченный сигнализацией к пульту управления отсадочной машиной, убеждается визуально по показаниям приборов 32, 41, 42, положению задатчика 4 и измерительного элемента 1, а также состоянию седьмого светового сигнального элемента 40 "Напряжение питания на электропривод подано" в корректности поставленного диагноза замыкает кнопку ПУСК 25 и включает в работу управляемый задатчик интенсивности 11. При этом команда ПУСК в виде сигнала "1" поступает на второй вход четвертого элемента И 24, а с его выхода - на прямой вход первого элемента ПАМЯТЬ 26, запоминается им и с выхода последнего сигнал "1" проходит к первому входу второго переключателя 29, подключенному к воспринимающему элементу 47, в результате чего он переходит в положение "ВКЛЮЧЕНО", при этом выход задатчика интенсивности 11 через второй вход, замыкающую контактную пару переключающего контакта 44, второй выход переключателя 29 и прибор 32 подключается к второму входу электропривода 8, сигнал "1", который появляется (при включении первого замыкающего контакта 48) на первом выходе второго переключателя 29, поступает на первый вход пятого элемента И 31 и включает второй световой сигнальный элемент 30 "Устройство работает от задатчика 11". Убедившись в включении в работу задатчика интенсивности 11, оператор отсадочной машины задает в нем необходимый ток управления электроприводом, который он контролирует по показаниям прибора 32, адекватный требуемой скорости электродвигателя привода разгрузчика. В случае, когда уровень слоя постели в отделении отсадочной машины больше заданного значения, сигнал разбаланса на втором выходе блока 5 сравнения не равен нулю, при этом на выходах порогового элемента 7 и детектора 10 сигнал "0", который поступает на вход третьего элемента НЕ 33, на выходе которого появляется сигнал "1", который поступает на третий вход третьего элемента И 23 и на второй вход пятого элемента И 31, в результате на выходе последнего появляется сигнал "1", который поступает на управляемый вход задатчика интенсивности 11, в результате чего заданный оператором аналоговый сигнал управления от задатчика интенсивности 11 поступает на второй вход второго переключателя 29 в блоке 13, где через замыкающую пару переключающего контакта 44 и второй выход переключателя 29 проходит на прибор 32 и далее на второй вход электропривода 8, при этом электродвигатель плавно разгоняется до заданной скорости. При установившемся движении электропривода 8 на первом, дискретном выходе детектора 12 появляется сигнал "1", а на выходе второго элемента НЕ 20 - сигнал "0", что приводит к исчезновению сигналов "1" на выходах второго элемента И 19, элемента ИЛИ 18 и, как следствие, к отключению первого светового сигнального элемента 22 и звукового сигнального элемента 21. При этом на первом входе третьего элемента И 23 появляется сигнал "0", что приводит к появлению на его выходе сигнала "0", а на выходе четвертого элемента НЕ 36 сигнала "1", который поступает на второй вход шестого элемента И 34 и на его выходе появляется сигнал "1", в результате чего отключается третий световой сигнальный элемент 35 "Неисправность электропривода" и включается четвертый световой сигнальный элемент 37 "Неисправность регулятора 6, задатчика 4, блока 5 сравнения". Если же после включения в работу управляемого задатчика интенсивности 11 восстановления правильности функционирования устройства не произошло (при условии наличия сигнала тока управления, что контролируется по показаниям прибора 32) и электропривод 8 не включается, то с выдержкой времени (2-3 с), необходимой для начала вращения разгрузчика при пуске задатчика интенсивности 11 включается третий световой сигнальный элемент 35 "Неисправность электропривода". После установления таким образом неисправности электропривода оператор вызывает для ее устранения дежурный ремонтный персонал.

Устройство функционирует неправильно: не отключается - при появлении на первом выходе электропривода 8 отключающего сигнала "1", разгрузчик продолжает вращаться, разгружая слой постели в отделении отсадочной машины, что подтверждается показаниями прибора 42. При этом на выходах первого элемента И 17 и элемента ИЛИ 18 появляется сигнал 1, в результате чего включаются сигнальные элементы - первый световой 22 и звуковой 21, привлекая внимание оператора к пульту управления отсадочной машиной. Оператор, убедившись по показаниям приборов 41 и 42, положению измерительного элемента 1, состоянию пятого светового сигнального элемента 38 в таком нарушении правильности функционирования устройства включает замыканием кнопки ПУСК 25 в работу управляемый задатчик интенсивности 11. При этом отключение электропривода происходит по цепи тока управления электроприводом следующим образом. При достижении измерительным элементом 1 предельно допустимого (заданного) нижнего положения на выходе детектора 10 появляется сигнал "1", а на выходе третьего элемента НЕ 33 - сигнал "0", который поступает на второй вход пятого элемента И 31, с выхода которого сигнал "0" поступает на управляемый вход задатчика интенсивности 11, при этом цепь тока управления обесточивается, в результате чего электропривод останавливается, что подтверждается показаниями приборов 41 и 42 отключением элементов 21, 22 и 35. В дальнейшем отключение и включение электропривода 8 в зависимости от положения измерительного элемента 1, контролируемого также детектором 10, будет происходить автоматически по двухпозиционному закону регулирования путем замыкания и размыкания в управляемом задатчике интенсивности 11 цепи тока управления электроприводом 8 разгрузчика 9. При положении измерительного элемента 1 на уровне слоя постели, равном и больше заданного, на выходе детектора 10 присутствует сигнал "0", который поступает в блоке 13 на вход третьего элемента НЕ 33, на выходе которого появляется сигнал "1", который поступает на первый вход пятого элемента И 31, на второй вход которого уже поступил сигнал "1" с третьего выхода второго переключателя 29, в результате чего на его выходе появляется сигнал "1", который поступает на управляемый вход задатчика интенсивности 11, что приводит к включению электропривода 8 за счет протекания тока управления по цепи: задатчик интенсивности, второй вход, замыкающая контактная пара переключающего контакта 44, второй выход переключателя 29, прибор 32 в блоке 13, второй вход электропривода 8. При этом электродвигатель привода плавно, без скачков разгоняется до заданной оператором скорости, что обеспечивается включением последовательно в цепь тока управления задатчика интенсивности 11.

При снижении нагрузки на отсадочную машину или снижении уровня слоя постели в результате его разгрузки измерительный элемент 1 занимает положение меньше заданного значения, при этом на выходе детекторa 10 уровня появляется сигнал "1", который поступает на вход третьего элемента НЕ 33, с выхода которого сигнал "0" поступает на второй вход пятого элемента И 31, что приводит к изменению его выходного сигнала с "1" на "0" и, как следствие, к размыканию цепи тока управления в задатчике интенсивности 11 и остановке электропривода 8. В этом случае при исправности канала второй переключатель 29 блока 13 - электропривод 8 отключающий сигнал "1" поступает также на первый вход электропривода 8. Дублирование отключающего сигнала по различным каналам позволяет обеспечить надежное выполнение этой важной технологической функции.

Кроме этого, устройство позволяет оператору идентифицировать по показаниям приборов 41 и 42 отказ (обрыв) устройства сопряжения между электродвигателем электропривода 8 и разгрузчиком 9, а по показаниям приборов 32 и 41 - нарушение коэффициента передачи электропривода 8.

Для возврата переключателей в исходное состояние предназначена кнопка СБРОС 28 с размыкающим контактом, при нажатии которой сигнал "0" поступает на сбрасывающие входы элементов ПАМЯТЬ 26 и 27, в результате чего на их ВЫХОДАХ появляются сигналы "0", которые поступают на входы переключателей 14 и 29, подключенные к входам воспринимающих элементов, и они переключаются в исходное, отключенное состояние.

Положительный эффект изобретения заключается в повышении надежности устройства путем обеспечения его отказоустойчивости и ремонтопригодности (сокращения времени на обнаружение и идентификацию неисправностей) за счет функционального автодиагностирования правильности функционирования, создания структурной избыточности и ее автоматизированной реконфигурации при отказах его элементов - преобразователя, регулятора, порогового элемента, блока сравнения и задатчика и, как следствие, в сокращении простоев отсадочных машин и выпуска бракованной продукции.