Способ автоматической диагностики барабанной мельницы Советский патент 1984 года по МПК B02C25/00 

I

амплитудный и посто35янный уровни вибрации на опоре скольжения приводного двигателя со стороны измельчи-тельного барабана} ,амплитудный и постоa. янный уровни вибрации на опоре скольжения приводного двигателя с противоположной от измельчительного барабана стороны; амплитуда частоты автоколебаний цапф опорных подшипников скольжения барабана; постоянная составляющая потребляемой мощности;

ЬоБгамплитуды оборотной частоты соответственно барабана, подвенцовой шестерни и двигателя ;

A 2

техническое состояние опорного узла со стороны загрузки и разгрузки барабанов;

А техническое состояние в опорах подвенцовой шестерни со стороны измельчительного барабана и со стороны муфты;

А,

техническое состояние приводного двигателя со стороны измельчительного барабана и с противоположной от измельчительного барабана стороны;

и Ад- техническое

j

состояние уровня осевых перекосов измельчительного. барабана подвенцовой шестерни и приводного двигателя;

техническое состояние передающих муфт;

I - 10) - допустимые значения

соответствующих технических состояний.

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ БАРАБАННОЙ МЕЛЬНИЦЫ при ее монтаже и эксплуатации, включающий измерение динамической составляющей мощности приводного двигателя и .рационных колебаний механической системы, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и оперативности диагностики,, дополнительно измеряют постоянную составляющую потребляемой мощности, из динамической составляющей мощности, вьщеляют сигналы на частоте оборотов и автоколебаний цапф опорных подшипников скольжения барабана, на частоте оборотов подвенцовой шестерни и на частоте оборотов приводного двигателя, вибрационные колебания механической системы измеряют по амплитудному и постоянному уровням вибрации на опоре скольжения барабана со стороны загрузки и со стороны разгрузки, на опоре подвенцовой шестерни со стороны измельчительного барабана и со стороны муфты, на опоре скольжения приводного двигателя со стороны измельчительного барабана и с противоположной от измельчительного барабана стороны и вычисляют величины, характеризующие состояние опорного узла со стороны загрузки и разгруз;ки барабана,состояние в опорах подвенцовой щестерни и приводного двигателя, состояния уровня осевьж перекосов изкельчительного барабана, подвенцовой шестерни и -приводного двигателя по формулам A, (a+a|)-(b, Aigohj Aj ( ),( Ь4)«Ач,ои-, Аэ (аз+ ay) Ajcjoh-, A4 ( 64) A4qon Ab(aj+a;)«bj AggohАб(аб+ ag) ba Aeqon; A(a, - a2)(b, + b4) Ag ( a,)b2.A§qor j (Л Aq (a5- a)bj6Ag Of,-, с /So(a4bJ A, , + где b boSr b by,; Ьз Ьд5з- b brt- b. f амплитудный и постояна и ный уровни вибрации на опоре скольжения QQ барабана мельницы со О 4; стороны загрузки; амплитудный и постоа.и а, янный уровни вибраО CO ции на опоре скольжения барабана со стороны разрузки; амплитудный и постоа и янный уровни вибрации на опоре шестерни со стороны измельчительного барабана; амплитудный и постоа. и А4 янный уровни вибрации на опоре шестерни со стороны-муфты;

Изобретение относится к автомати ческому контролю технологических процессов в горной промышленности, а также может быть использовано в о раслях промышленности, где применяются барабанные мельницы,использующие в качестве привода синхронные и асинхронные двигатели. Известен спрсоб определения дефе тов в деталях машин, основанный на регистрации, измерении и анализе амплитуды вибрации деталей, в котором сравнивают характеристики вибра ций с установленным уровнем в процессе эксрпуатации машин СП , йедостатками способа являются ьж&ольшая точность и малая представительность дня определения дефектов только вибрационных характеристик, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ автоматической диагностики с стояния барабанной мельницы при ее монтаже и эксплуатации, включаюцдай измерение динамической ч:оставляющей мощности приводного двигателя и вибрационных колебаний механической системы . Согласно этому способу для определения состояния привода барабанной мельницы выделяют из динамической составляющей сигналы с частотой автоколебаний цапф мельницы в подшипниках скольжения и ее трех гармоник, а из-вибраций выделяют частоты сопряжения зубцов венцовой и под- венцовой шестерни и ее трех гармоник с последующим определением интегральной оценки выделенных частот за заданньш период времени, пр уровню этой оценки и судят о состоянии привода барабанной мельницы 2J , Однако полученная данным способом информация не дает возможности судать о всем множестве возникающих дефектов в силу интегральности еврей природы и зависимости от величины заданного времени, недостаточно опера тивно отражает охватываемые дефекты и не в состоянии распознать место возникновения дефекта Все это, и особенно инерционность способа, ведет к значительным материальным потерям вследствие запаздывающего аварийного отклонения барабанной мельницы. Цель изобретения - повышения точности и оперативности диагностики. Цель достигается тем, что согла но способу автоматической диагностики барабанной мельницы при ее монтаже и эксплуатации, включающему измерение динамической составл щей мощности приводного двигателя и вибрационных колебаний механичес кой системы, дополнительно измеряют постоянную составляющую пот ребляемой мощности, из динамическо составляющей мощности вьщеляют сиг налы на частоте оборотов и автоколебаний цапф опорных подшипников скольжения барабана, на частоте оборотов подвенцовой шестерни и на частоте оборотов приводного двигат ля, вибрационные колебания механич кой системы измеряют по амплитудно му и постоянному уровням вибрации на опоре скольжения барабана со ст роны загрузки и со стороны разгруз ки, на опоре подвенцовой шестерни стороны измельчительного барабана и со стороны муфты, на опоре сколь жения приводного двигателя со стороны измельчительного барабана и с противоположной от измельчительного барабана стороны, вычисляют величины,характеризующие состояние опорного узла со стороны загрузки и разгрузки барабана, состояние в опорах подвенцовой шесте ни и приводного двигателя, состояния уровня осевьге перекосов измель чительного барабана, подвенцодой шестерни и приводного двигателя по формулам. А, (а, -ь а/ ).(Ь, - Ь4 ) А, дот, ; А2(а2+ а ОСЦ- Ь).ьА25оп ; з)-Ьг АЗ h; ( а 34)Ьг А д qon; Ag(a5+ ар-Ъз А Аб(аб+ аб). (- , +Ьц)А|,оп; As (a,- ад)Ь2. .: , ; Aq(a5- а);Ьэ Ag (jon; A,, ( (bj+ b)-&A,,i ; b4 bjj- амплитудный и пос- тоянный уровни вибрации на опоре скольжения барабана мельницы сю стороны загрузки, амплитудный и по стоянный уровни вибрацтт на опоре скольжения барабана со стороны разгрузки; амплитудный и постоянный уровни вибрации на опоре шестерни со стороны измельчительного барабана; амплитудный и постоянный уровни вибрации на опоре шестерни со сто:роны муфты; амплитудный и постоянный уровни вибрации на опоре скольжения приводного двигателя со стороны измельчительного барабана; амплитудный и постоянный уровни вибрации ля на опоре скольжения приводного двигателя с противоположной от измельчительного барабана стороны; амплитуда частоты автоколебаний цапф опорных подщипников скольжения барабана; постоянная составляющая потребляемрй мощнос и;амплитуды оборотной частоты соответственно барабана, подвенцовой шестерни и двигателя;техническое состояние опорного узла со стороны загрузки и разгрузки барабана; техническое состояние в опорах подвенцовой шестерни со сто роны измельчительного барабана и со стороны муфты; техническое состояние приводного двигателя со стороны измельчай51тельного барабана и противоположной от измельчительного барабана стороны; А, А, техническое состояни уровйя осевых переко сов измельчительного барабана подвенцовой шестерни и приводног двигателя; AIQ, - техническое состояни передающих муфт; Afgon( 1 1,2.,. 10) -допустимые значения соот вествующих технических состояний, На фиг. 1 приведенытипичные сп ктральные плотности динамической составляющей потребляемой приводными двигателями мощности барабанных мельниц типов ММС 70-23(а), ММС 90-ЗОА(б), причем выделенные : диапа зоны частот 1 соответствуют интенсивности оборотных частот опорных подшипников скольл-сения барабана, ди апазоны частот И представляют оборотные частоты опорных подшипников подвенцовых шестерен, а интенсивный пик - оборотную частоту приводного двигателя,(На фиг.2 блоксхема устройства для реализации способа автоматической диагностики барабанных мельниц Устройство содержит приводной синхронный двигатель 1- и опорные подшипники 2, зубчатую муфту 3, редуктор 4, упругую муфту 5, опорные подшипники подвенцовой шестерни 6, подвекцовую шестерню 7, венцовое колесо 85 опорные подшипники 9 барабана, измельчительный барабан 10 вибродатчик П на опоре скольжения барабана мельницы со стороны загрузки, вибродатчик 12 на опоре скольжения барабана мельницы со стороны разгрузки, вибродатчик 13 на опоре подвенцовой шестерни со стороны и змельчительного барабана, вибродатчик 14 на опоре подвенцовой шестерни со стороны упругой муфты вибродатчик 15 на опоре скольлсенйя йриводного двигателя со стороны из мельчительн.ого барабана, вибродатчик 16 на опоре скольжения приводно го двигателя с противоположной от измельчительного барабана стороны, преобразователь 17 мощности, виброиз- ницы 36 мерительную аппаратуру 18, блок 19 полосовых фильтров зубцовой частоты венцовой шестерни, блок 20 усилительно-согласующих схем вьщеления общего уровня сигнала, пропорционального вибрациям, блок 21 согласования и выделения амплитудного уровня зубцовых частот, узкополосные фильтры 22-25 на частоты оборотов барабана, подвенцовой шестерни, приводного двигателя и частоту колебаний (автоколебаний ) цапф барабана, фильтр 26 постоянной составляющей потребляемой мощности, блоки 27-31 усиления и вьщеления амплитудных уровней, сумматоры 32-35, вычислительньвй блок 36, блок 37 контроля, блок 38 задания, и блок 39 индикации и отключения . Сущность способа заключается в следующем. Первопричиной появления интенсивностей оборотных частот являются неидеальность изготовления и центровки вращающихся узлов и силы трения 5 действующие в них, . Реальная эллипсовидность цапф опорных подшипников скольжения барабанных мельниц при вращении по-о рождает периодическое изменение силы трения и соответствующего ей момента с частотой оборотов данной .цапфы. Возникающий переменный момент передается по Приводу на вал двигателя и вызывает компенсирующие колебания мощности на той же частоте с пропорциональной амппитудой. Аналогичные процессы происходят и в опорных подшипниках подвенцовой шестерни и приводного двигателя, Наличие постоянно обеспечиваемого нагнетания жидкой смазки в подшипники барабанной мельницы обуславлива-ет ее рабочий режим с постоянной по уровню колебаний гидродинамической силой трения. Уменьшение подачи жидкой смазки в силу засорения или забивки тракта ее поступления, либо появление в ней абразивных включений, при некачественной фильтрации, приводит к увеличению гидрЪдинамической силы трения с соответствующим увеличением уровня выделяемой оборотной частоты данного подшипникового узла, Сила гидродинамического трения зависит также и от технологического режима заполнения барабана мель- измельчаемым материалом, В це711лях компенсации действия последнего фактора вводится разностная характеристика уровня оборотной частоты барабана, подвенцовой шестерни и двигателя, и среднего уровня потреб мощности в виде bi bnj b b Ь„; 3, beSj b. Таким образом, данная оценка дает возможность судить о состоянии трения и начале аварийного затирани в соответствующем подшипниковом узл Амплитудный уровень частот авто;ь колебаний также характеризует трение в опорных подщипниках и выступае вторичной более инерционной и трудно определимой оценкой, но в целом повьш1Г.ющей общую надежность контрол подшипниковых узлов. Величина амплитуды вибраций на частоте сопряжения зубьев венцовой и подвенцовой шестерен, порождаемых явлением кромочного удара в зубчатом зацеплении, отражает динамику наиболее сложно нагруженного механи ческого узла привода барабанной мельницы-, одновременно характеризуя ее техническое состояние по профилю износа зубцов. Общий уровень вибраций на каждом из опорных подшипниковых узлов позволяет получить оценку техническог состояния системы барабанная мель- ница - опорный фундамент. Измеряемый при монтаже и эксплуатации барабанной мельницы данный ряд оценок непрерывно сравнивается экспериментально определенным для данного типа мельниц рядом допустимых значений Al AtqoH, . и при нарушении данного неравенства происходит аварийное отключение с последующей установкой причины возникновения предаварийной ситуации. Устройство работает следующим образом. Синхронный двигатель 1 через зуб чатую муфту 3, редуктор 4, упругую муфту 5, подвенцовую шестерню 7, венцовое колесо 8 приводит во враще ние измельчительный барабан мельниц Мощность, потребляемая приводным двигателем, измеряется с помощью пр образователя 12 мощности, вибрации опорах барабанной мельницы измеряют ся шестью вибродатчиками 11-16, с преобразователя мопщости 17 сигнал попадает и отфильтровывается в параллельных узкополосных фильтрах 22-25,« и фильтре 26 постояннйй составляющей, В блоках 27-31 происходит усиление и вьщеление амплитудного уровня отфильтрованных частотных интенсивностей BOSJ, Bqsi, Boej, Вд и Вр , где сигнал, пропорциональный ампли- туде оборотной частоты барабана; Bflgj- сигнал, пропорциональный амплитуде оборотной частоты подвенцовой шестерни; B.,- сигнал, пропорциональный амплитуде оборотной частоты двигателя; БД- сигнал, пропорционнальный амплитуде частоты автоколебаний цапф барабана; В -сигнал, пропорционапьный постоянной составляющей потребляемой мощности, В сумматорах . 32-35 определяются сигналы с величинами Ь , Ьз , bj , и Ь4 соответственно равными разностям Ц ЬобГ Ц оьз ЬА. bi обг Ьп Полученные значения поступают н вычислительный блок 36. Одновременно сигналы с шести вибродатчиков 11-16, установленных на шести опорных подшипниковых узлах, подаются на виброизмерительную аппаратуру 18, с ,нее на блок 19,полосовых фильтров вейцовой шестерни и блок 20 усилительносогласующих схем вьщеления общего уровня сигнала, пропорционального вибрациям, С блока 21 согласования и выделения амплитудного уровня зубча-, тых частот на вычислительный блок 36 поступает шесть сигналов постоянного тока a/f-a , пропорциональных амплитудному уровню зубцовых частот венцового колеса в данном опорном узле, А с блока 20 на вычислительный блок 36 поступает шесть сигналов постоянного тока , пропорциональных постоянному уровню вибраций на соответствующих опорах, В вычислительном блоке 36 происходи определение ряда значений вьфажений технических оценок А(а + а, )-(Ь, - Ъ,) А, (а. а;)ЧЬ,-Ь)А Т з)Ь, АЗ.Г; А, (а,-ь а,-)..Ь, A(a,j-f-asO-b3sAs« v,; 6( аб),; А (а, - а, ).(Ь, + Ц ) Ао(а.)-Ьг«AoQovJ ,8-)% Cag- a)-bj Ajo (й,.- a5)( Ьy} 911 ко-торые передаются к блок 37 контроля, где происходит сравнение их текущего значения с заданными в блоке 38 задания, предварительно экспериментально определенными для каждого типа барабанной мельницы предельно допустимыми значениями этих оценок , Каждая из полученных оценок несет информацию о текущем техническом состоянии определенного узла барабанной мельницы. Так, величина А характеризует состояние опорного узла со стороны загрузки барабана, определяя как состояние в подшипнике по трению и аварийному затиранию , так и состояние крепления опо ры поэлементно и на фундаменте. При необходимости данную оценку, как и другие, можно еще более конкретизировать по месту появления дефекта. Оценка А характеризует состояние по тем же параметрам опорный узел скольжения со стороны разгрузки барабана. Оценки AJ- АИ определяют

« г S 9 ю It If ti 1

а

-««v% состояния соответственно в опорах подвенцовой шестерни и приводного . двигателя. Величины оценок А отражают уровень осевых перекосов соответственно измельчительного барабана подвенцовой шестерни и приводного двигателя. А оценка АЮ определяет состояние передающих муфт. При превышении любой из измеренных оценок А .вьппе допустимой выдается сигнал на блок 39 индикации с последующим автоматическим отключением барабанной мельницы. После остановки происходит выявление и ликвидация причины возникновения предавав рийной ситуации. Экономический эффект от применения предлагаемого способа для задач автоматической диагностики барабанных мельниц средней и большой мощности достигается за счет исключения потерь на возникающие аварии по затиранию в подшипниках, по вырьгоу муфт и срыву барабанных Мельниц с фундаментов. Загрузка

Фиг, г Разгрузка