Устройство для контроля температуры вращающегося объекта Советский патент 1987 года по МПК G01K13/08 

1 1 Изобретение относится к средствам тепловой защиты вращающихся объектов и может быть использовано, например, для тепловой защиты футеровки приводных барабанов ленточных конвейеров, применяемых в горнорудной промышленности.

Целью изобретения является повышение надежности контроля температуры путем исключения ложных срабатываний возможных при пуске конвейеров с

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, используемого, например, для тепловой защиты футеровки приводного барабана ленточного конвейера; на фиг. 2-4 - диаграммы работы устройства соответственно в нормальном режиме, в режиме аварийного нагрева, т.е. при нагреве футеровки, а следовательно, термочувствительных элементов, вьше допустимой температуры, и при пуске конвейера, где t - зона контроля, UCP- напряжение срабатывания порогового устройства элемента задержки; t - время задержки.

Устройство содержит термочувствительные ферромагнитные элементы 1.1 и 1.2, вьтолненные из материала с фазовьпч переходом 1-го рода при температуре Кюри, индукционные преобразователи 2.1-2.4, датчик 3 начала зоны контроля, датчик 4 конца зоны контроля, усилители 5.1-5.4, одно- вибраторы 6.1 и 6.2, формирователь 7 импульса зоны контроля, формиро- ватели 8.1 и 8.2 импульсов состояния термочувствительных элементов 1.1 и 1.2,- элемент И-НЕ 9, элемент И 1-0, элемент 11 задержки и управляющий элемент 12.

Элемент 11 задержки необходим для защиты устройства от ложных срабатываний при пуске конвейера и от импульсных помех. Сигнал на его выходе должен появляться только после поступления определенного количества сигналов за заданный интервал времени с выхода элемента И 10. Элемент 11 задержки может быть выполнен,например, в виде накопительной емкости, входящей в состав RC-цепочки, с помощью которой устанавливается время задержки срабатывания порогового элемента, вьшолнеиного, например, по схеме триггера Шмитта,

Управляющий элемент 12 должен обепечивать выключение механизма привода конвейера.

5

0

01 5

с

30

45

50

55

Датчики 3 и 4 начала и конца зоны контроля располагаются на обечайке приводного барабана таким образом, чтобы бьша ограничена только та часть футеровки, где расположены термочувствительные элементы 1.1 и 1.2.

Для установки термочувствительных элементов выбирают такой участок футеровки, в зоне которого отсутствуют элементы конструкции приводного барабана, способные вызвать появление сигнала в измерительных обмотках индукционных преобразователей.

Диаграммы, представленные на фиг. 2, характеризуют работу устройства в нормальном режиме, когда температура футеровки приводного барабана ниже контролируемой величины.

При прохождении датчика 3 начала зоны контроля вблизи индукционного преобразователя 2.3 происходит замыкание магнитной цепи преобразователя через воздушный зазор. При этом в измерительной обмотке индукционного преобразователя 2.3 индуцируется сигна.а ЭДС, который через усилитель 5.2 поступает на вход первого одно- .вибратора 6.1. Последний вырабатыва- ет импульс (зависимость U f(t)), длительность которого должна быть заведомо больше длительности импульса зоны контроля t,, чтобы исключить

влияние колебания скорости приводного барабана на работу устройства. При поступлении этого импульса на первый вход формирователя 7 начинает вырабатываться импульс зоны контроля (зависимость U2- f(t)), длительность которого ограничивается поступлением сигнала с выхода второго одновибра- тора 6.2 (вырабатываемого по сигналу датчика 4 конца зоны контроля) на второй вход формирователя 7 (зависимость Ug f(t)). Далее импульс с формирователя 7 поступает на вторые входы формирователей 8.1 и 8.2.

Так как температура футеровки приводного барабана ниже контролируемой величины, термочувствительные элементы 1, которые принимают температуру футеровки, становятся ферромагнитными. Поэтому при прохождении их вблизи индукционных преобр-азователей 2.1 и 2.2 на их выходах возникают сигналы, которые после усиления усилителями 5.1 и 5.2 поступают на первые входы формирователей 8.1 и 8.2

(зависимости 11 fCt) и U f(t)) a так как на их вторых входах уже есть сигнал с формирователя 7, то на их выходах вырабатываются импульсы, характеризующие состояние термочувствительных элементов 1 (зависимости Ug f(t) и U f(t), в данном случае отсутствие аварийного нагрева. За пределами зоны контроля при наличии сигналов помех от элементов крепления футеровки и т.п. (сигналы на графиках U f(t) и U f(t), находящиеся вне зоны контроля, на выходе формирователей 8.1 и 8.2 сигналов не будет из-эа отсутствия на их вторых входах сигнала с формирователя 7. Сигналы с формирователей 8,1 и 8.2 поступают на входы элемента И-НЕ 9.

При поступлении сигнала с второго одновибратора 6 на вход элемента И-НЕ 9 и одновременно на вход эле - мента И 10 происходит сравнение состояния термочувствительных элементов 1. Так как все сигналы на входе элементов И-НЕ 9 присутствуют, на его выходе сигнала не будет (зависимость Ug f(t)), а поэтому состояние последующих элементов не изменится.

Прекращением подачи сигнала с второго одновибратора 6.2 осуществляется запрет на опрос состояния термочувствительных элементов 1.При этом появление сигнала на выходе элемента И-НЕ 9 (зависимость U f(t) не вызывает срабатывание элемента И 10, так как на его втором входе сигнал от второго одновибратора 6.2 отсутствует.

При последующем цикле контроля устройство работает аналогично.

Длительность импульса t с выхода формирователя, характеризующего нор

мальное состояние термочувствительного элемента 1, должна быть больше суммы длительностей импульса зоны контроля t ,, вырабатываемого формирователем 7, и импульса t, вырабатываемого вторым одновибратором 6.2, противном случае возможно сигнала на выходе элемента соответственно, на выходе 10, что приведет к послетак как в появление И-НЕ 9 и, элемента И

дующему срабатыванию порогового уст- 55 Р цепи разряда. В дальнейшем при

ройства элемента 11 задержки и управляющего элемента 12, который отключит привод конвейера. Это объясняется тем, что при длительности импульпродолжении нагрева футеровки циклы заряда-разряда накопительной емкости повторяются, как это показано на зависимости f(t), и при дости0

5

0

5

0

5

0

5

0

сов с формирователей 8 меньшей, чем оговорено выше, поступление их на входы элемента И-НЕ 9 прекратится раньше импульса второго одновибратора 6.2, а это приведет к появлению сигнала на выходе элемента И-НЕ 9, а так как сигнал от второго одновиб- ратора 6.2 будет присутствовать и на входе элемента И 10, то он также будет и на его выходе.

Диаграммы, представленные на фиг. 3, поясняют работу устройства в режиме аварийного нагрева,

температуре футеровки приводного барабана выше допустимой термочувствительные элементы 1 изменяют свои свойства, т.е. из ферромагнитного состояния переходят в парамагнитное, причем из-за неравномерности нагрева футеровки этот переход может происходить неодновременно на всех термочувствительных элементах. В этом случае при прохождении термочувствительного элемента 1,1, температура которого достигла фазового перехода, вблизи индукционного преобразователя 2,1 уровень сигнала ЭДС в его измерительной обмотке будет недостаточным, чтобы после усиления (зависимость U f(t)) вызвать формирование импульса на выходе формирователя 8.1 при наличии на его втором входе сигнала от формирователя 7 зоны контроля. Формиро( sail f(t)) происходит ана- Отсутствие сигвание импульса зоны контроля висимость

логично описанному нала с формирователя 8 (зависимость и f(t)) на выходе элемента И-НЕ 9 в момент опроса состояния термочувствительных элементов 1, т.е. при наличии импульса от второго одно- вибратора 6, не вызывает изменения его состояния (зависимость (t)), что приводит к появлению сигнала на выходе элемента И 10 (зависимость Ug f(t)) и частичному заряду накопительной емкости элемента 11 задержки (участок а& на зависимости и f(t)). При прекращении сигнала

опроса происходит разряд накопительной емкости (участок & на зависимос ти и ,о -. f (t) i , величина которого определяется выбором номинала резистопродолжении нагрева футеровки циклы заряда-разряда накопительной емкости повторяются, как это показано на зависимости f(t), и при достижении напряжением на накопительной емкости величины cf (занисимость и f(t)) срабатывает пороговый элемент, входящий в состав элемента 11 задержки, последний формирует сигнал управления (зависимость Ц f(t)) и подает его на вход управляющего элемента 12, который отключает привод конвейера.

Диаграммы, представленные на фиг. 4, поясняют работу устройства при пуске конвейера.

Вначале пуска конвейера, когда его скорость ниже номинальной, формирование сигналов на элементах устройства происходит аналогично предыдущему случаю, т.е. наблюдается несколько циклов заряда-разряда накопительной емкости элемента 11 задержки (зависимость U f(t)). Но при достижении приводным барабаном номинальной скорости в измерительных обмотках индукционных преобразователей 2.1 и 2.2 при прохождении вблизи них термочувствительных элементов 1.1 и 1.2 индуцируются сигналы ЭДС, достаточные для формирования импульсов, характеризующих их состояние, формирователями 8.1 и 8.2 (зависимость Ug, f(t) и U f(t)). На выходе элемента И-НЕ 9 в момент опроса сигнал отсутствует (зависимость U,, f(t)),a следовательно, нет сигнала на выходе элемента И 10 (зависимость U, f(t)), что приводит к дальнейшему разряду накопительной емкости (зависимость и,- f(t)) и предупреждает срабатывание элемента 11 задержки (зависимость f (t) ) .

Выбором величины времени задержки t, (фиг. 3), которое должно быть больше времени набора номинальной скорости приводным барабаном, осуществляется защита устройства от ложных срабатываний при пуске конвейера.

Термочувствительные элементы 1.1 и 1.2 могут быть вьшолнены из феррита с требуемой температурой точки Кюри.

Датчики 3 и 4 начала и конца зоны контроля могут быть выполнены в виде стальных стержней, которые крепят по краям обечайки приводного барабана . таким образом, чтобы была ограничена только та часть футеровки, где рас

1006

положены термочувствительные элементы 1.

Индукционные преобразователи 2 - могут быть выполнены в виде Ш-образ- ных сердечников из трансформаторного железа с измерительной обмоткой и постоянным магнитом, закрепленным на среднем стержне.

JO Формула изобретения

5

Устройство для контроля темпера- туры вращаюдегося объекта, содержащее расположенною на поверхности вращающегося объекта термочувствительные ферромагнитные элементы, магнитная проницаемость которых изменяется в зависимости от температуры, индукционные преобразователи, расположенные вблизи плоскости вращения термочувствительных элементов, и усилители, входы которых соединены с выходами индукционных преобразователей, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля температуры путем исключения ложных срабатываний, вызванных электромагнитными помехами, в него введены датчики начала и конца зоны контроля с дополнительными индукционными преобразователями, расположенными неподвижно вблизи плоскости вращения датчиков начала и конца зоны контроля, два дополнительных усилителя, два одновибратора, формирователь импульса зоны контроля, управляющий элемент, элемент И, элемент задерж0

5

0

5

ки, элемент И-НЕ и два формирователя импульсов состояния термочувствительных элементов, первые входы которых соответственно соединены с выходами усилителей, выходы подключены соот ветственно к первому и второму входам элемента И-НЕ, а вторые входы соединены с выходом формирователя импульса зоны контроля, пер.вый вход которого подключен к выходу первого одновибратора, второй вход соединен с выходом второго одновибратора, третьим входом

элемента И-НЕ и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ, а выход через элемент задержки подключен к управляющему элементу, при этом выходы

дополнительных индукционных преобра- ,зователей через дополнительные усилители подключены соответственно к входам одновибраторов.

Редактор А. Лежнина

Составитель В. Куликов Техред А.Кравчук

Заказ 7890/36Тираж 799 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор С, Черни

Изобретение относится к средствам тепловой защиты вращающихся- объектов. Изобретение позволяет повысить надежность контроля температуры за счет исключения ложных срабатываний, вызванных электромагнитными помехами, а также исключения ложных срабатываний при пуске конвейера. Отстройка от помех осуществляется применением датчиков 3 и 4 нач.ала и конца зоны контроля, посредством которых с помощью измерительной схемы (ИС), включающей в себя индукционные преобразователи 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4, усилители 5.1 и 5.2, одно- вибраторы 6.1 и 6.2, формирователь 7 импульса зоны контроля, элемент И-НЕ 9 и элемент И 10, регистрируются сигналы только с того участка футеровки, на котором расположены термочувствительные элементы 1.1, 1.2. Сигналы с ИС поступают на управляющий элемент 12 через элемент 11 задержки, выбором времени срабатывания которого осуществляется защита устройства от ложных срабатываний при пуске конвейера. 4 ил. (О СЛ . i