CC BY
67
1-г
Рис. 3 Графики изменения выходного напряжения иГ (() и электрической мощности р (()
1 J J i 1 1 м'а) :
1 I L -1 --- -__J____
1
1 --- Г "Г ~ ' ---Г--Г---
1 1
О 10 80 120
Рис. 4. График изменения внешнего возмугцения M(t)
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Козлов В.Н., Шашихин В.Н. Синтез координирующего робастного управления взаимосвязанными синхронными генераторами // Электричество. - 2000. - № 9. - С. 20-26.
2. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах.
- М.: Высшая школа, 1984. - 536 с.
3. Колесников A.A. Синергетическая теория управления. - М.: Энергоатомиздат, 1994.
- 344 .
4. Кузьменко A.A. Синергетическое управление электроэнергетическими системами.
- : - , 2006.
Кузьменко Андрей Александрович
Технологический институт федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге. E-mail: andrew. kuzmenkosipu@gmail.com. 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44. .: 88634318090.
Kuzmenko Andrey Alexandrovich
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of
Higher Vocational Education "Southern Federal University".
E-mail: andrew. kuzmenkosipu@gmail.com.
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: +78634318090.
УДК 621.384.3:622.412
А.В. Вовна, А.А. Зори, М.Г. Хламов
-
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
Разработаны структура и алгоритмы функционирования информационно-измерительной системы контроля концентрации метана в угольных шахтах.
Синтез; базисные функции; измеритель; быстродействие; точность; концентрация; метан; угольная шахта.
A.V. Vovna, A.A. Zori, M.G. Khlamov
STRUCTURALLY-ALGORITHMIC SYNTHESIS OF THE INFORMATION-MEASURING CHECKING SYSTEM OF CONCENTRATION
METHANE IN COAL DUST
Developed is structure and algorithms offunctioning of the information-measuring checking system of concentration methane in coal dust
Synthesis; base functions; meter; accuracy; performance; concentration; methane; coal dust.
Общая постановка проблемы. Скоротечность газодинамических явлений в
, , ,
отсутствие малоинерционных первичных преобразователей метана с широким ди-
,
не позволили до настоящего времени создать измерители, которые обеспечивают получение информации о процессах изменения концентрации метана с малыми
статическими и динамическими погрешностями [1]. Учитывая важность и акту, -
рования информационно-измерительной системы (ИИС), основанной на оптико-абсорбционном методе контроля концентрации метана с компенсацией влияния угольной пыли на основе двухканального измерителя [2], который обеспечит повышение быстродействия при требуемой точности контроля по сравнению с суще.
Постановка задачи исследования. В основу разработанной ИИС поставлена задача усовершенствования измерительных устройств концентрации метана, в которых за счет учета и компенсации влияния угольной пыли на результаты измерений обеспечивается быстродействие измерений концентрации метана не более 0,8 с при требуемой точности контроля не более 0,2 об%, что приводит к уменьшению вероятности возникновения взрывоопасной ситуации при внезапных выбросах пыли и газа в угольной шахте.
Решение задачи и результаты исследования. Анализ предметной области и состояние вопроса контроля концентрации метана в угольных шахтах [3] позволяет определить назначение и сформировать базисные функции ИИС. Функционально и конструктивно разрабатываемая ИИС входит в состав телекоммуникационной системы диспетчерского контроля и автоматизированного управления горными машинами и технологическими комплексами (УТАС) в угольных шахтах [4] на правах подсистемы. Базисными функциями ИИС являются:
1) измерение концентрации метана в рудничной атмосфере угольных шахт;
2)
атмосферы: угольной пыли, температуры и давления, на результаты измерений
;
3) -ции влияния дестабилизирующих факторов;
4)
и параметров оптоэлектронных компонент ИИС;
5) преобразование оптического сигнала оптико-абсорбционного измерителя,
в котором содержится информация о концентрации метана в рудничной атмосфе-
, ;
6) диагностика и инициализация конфигурации типа аппаратных средств, подключенных к измерительной системе;
7) регистрация и отображение данных по измеряемым параметрам рудничной атмосферы угольных шахт;
8) ;
9) прием и передача данных о показаниях измерительных каналов контролируемых параметров и диагностических сообщений по последовательному интерфейсу Я5-485 в вышестоящую систему аэрогазового контроля УТАС угольных шахт.
В соответствии с вышеизложенным, проведен анализ базисных функций. Функция измерения концентрации метана должна обеспечивать измерение концентрации метана в широком динамическом диапазоне: диапазон взрывоопасной концентрации метана от 0 до 4об%> с абсолютным значением погрешности измерения не более ± 0,2об%; диапазон максимально возможной концентрации метана от 0 до 100об% с абсолютным значением погрешности измерения не более ± 1,0об%.
Для снижения дополнительной погрешности измерения объемной концен-
,
атмосферы: концентрации угольной пыли в диапазоне от 0,9 до 3000 мг/м3; температуры - от +5°С до +35°С и давления - от 87,8 кПа до 119,7 кПа, в ИИС реализована функция учета и компенсации данных факторов, что позволило повысить метрологические характеристики ИИС до уровня абсолютной погрешности измерения концентрации метана не более ±0,1°об%о.
Для повышения точности, достоверности измерения и вычисления значений объемной концентрации метана Сен4, а также уменьшения случайной составляющей погрешности предложено выполнять вычисление среднего значения концентрации метана Мен 4 с использованием данных, хранимых в памяти о предыстории среднего МСН4 ('), текущего значения 8СН4 (') и приращения концентрации метана 4 () за m интервалов дискретизации.
Предложено выполнять расчет двоично-десятичного эквивалента концентрации метана с использованием алгоритма нелинейной мультипликативной компенсации влияния угольной пыли [2], путем деления сигналов от измерительного (ИКМ) и компенсационного (ККМ) каналов концентрации метана:
К (С ) = КОЭ' ИКМ ((СН 4 ) (1)
Л КОЭУ^СН 4 ) 7-, '
КОЭК1т
где КОЭикм(сн4) и КОЭккм - выходной сигнал измерительных каналов метана ИКМ и ККМ в цифровом коде после преобразования АЦП; К-кОЭ Сен4) -результат работы нелинейного мультипликативного алгоритма компенсации влияния угольной пыли, представленного в виде двоично-десятичного эквивалента значения измеренной концентрации метана.
(1) -
ступают на блок преобразования, где по рассчитанной характеристике преобразо-
,
погрешностью не более 0,1 % рассчитывается искомое значение объемной концентрации метана Сен4 °б% с учетом изменения температуры (ИКТ) и давления ( ) :
Сен 4 = IС ков ,Т, Р ) = Л (С, Р) + А (С, Р )-Кков (( 4) +
+ А2 (Т, Р ) ' ККОЭ ((СН 4 ) + А3 (Т, Р ) ' ККОЭ ((СН 4 ),
где А^ (Т, Р) - коэффициенты характеристики преобразования измерителя концентрации метана, с учетом температуры (Т,°С) и абсолютного давления (Р, кПа) руд.
Рекуррентное вычисление среднего значения концентрации метана МСН4 () °®% производят по следующей зависимости:
п
X((СИ4О)-$СН4О -п))
МСН4() = МСЯ4( -1) + ^-, (3)
п
где МСН4 ( -1) - предыдущее среднее значение концентрации метана, об%; ^с#4 (У) и $сн4 (( - п) - текущее значение и значение на п отсчетов назад концен-
, .%; п - .
(3)
значения концентрация метана Л^ся4 (') в массиве. Вычисление приращения концентрации метана на интервале дискретизации ¿ся4(') об% выполняют по сле-:
¿СН4() = МСН4 () -МСН4( -1), (4)
(4)
вычисленное значение ¿сн 4 () в массиве. Рекуррентное вычисление среднего значения приращения концентрации метана &сн4 (') за т интервалов дискретизации производят по формуле:
п
X (4 ()- ¿сн4 ( - т))
°СН 4 () = °СН4 ( -1) + +1=-, (5)
т
где Бсн 4 (' -1) - предыдущее среднее приращения значения концентрации метана за т интервалов дискретизации, об%; т - размерность массива средних значений .
(5)
производят сохранение (') в массиве, и вычисляют приведенное среднее
4 , .% :
М СН4 = МСн 4 (( - т) + Ося 4 (') • Т , (6)
где х - постоянная времени измерителя концентрации метана, с; ( - текущее время, с.
При выполнении измерений концентрации метана оптико-абсорбционным методом с использованием СИД ИК-излучения, необходимо обеспечить максимальное значение выходного потока излучателя. Для этого в измерителе обеспечен режим работы СИД импульсами тока в квазинепрерывном режиме. Для уменьшения погрешности измерения концентрации метана до уровня ±0,05об%, что вызвано изменением характеристик и параметров оптоэлектронных компонент ИИС при колебаниях температуры окружающей среды, используют термостатирование источников и приемников излучения.
В разработанной ИИС предусмотрено выполнение диагностики и инициализации подключаемых аппаратных средств сбора информации, а также средств, ответственных за формирование и подачу команд на блокирование производст-. . Обнаружение неисправности в элементах системы автоматически приводит к формированию аварийных сигналов по всем параметрам, подлежащим контролю .
Регистрация и отображение результатов измерений предназначена для ограниченного по длительности хранения информации о параметрах рудничной атмосферы угольных шахт и представляется в форме изображения на цифровых инди-.
рудничной атмосферы осуществляют для последующего ее использования при
разработке общешахтных мероприятий по технике безопасности, при расчете ко, , -
тегории шахты по газовыделениям. Для информационного обеспечения аэрогазового контроля УТАС угольных шахт предусмотрен прием и передача данных о контролируемых параметров по каждому производственному участку. Техническое обеспечение системы связи содержит средства, обеспечивающие полноту,
достоверность и однозначность получаемой информации.
, ,
в систему и дополнены средствами измерительных каналов, представлены в виде структурной схемы, приведенной на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема информационно-измерительной системы контроля концентрации метана в угольных шахтах
Выводы
1. -
организация ИИС в составе телекоммуникационной системы диспетчерского контроля и автоматизированного управления горными машинами и технологическими .
2.
внешних дестабилизирующих факторов рудничной атмосферы, что позволяет
обеспечить быстродействие измерения концентрации метана не более 0,1 с (при 0,8 )
более 0,1 об%о (при требуемом показателе 0,2 об%>), поэтому, разработанный опти--
при равных других метрологических характеристиках.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. ГОСТ 24032 - 80. Приборы шахтные газоаналитические. Общие требования, методы испытания. - Введ. 01. 01. 1981 /Межгосударственный стандарт. - М.: Изд-во стандартов, 1980. - 36 с. - (Угольная промышленность).
2. Пат. 46197. Укра'ша, МПК О 01 N 21 / 31. Споаб вим1рювання концентращ! метану у рудничнш атмосфер! / Вовна ОБ., Зор1 А.А., Коренев В.Д., Хламов М.Г.; Донец. нац. техн. ун-т (Укра'ша). - № и200906578; заявл. 23.06.2009; опубл. 10.12.2009.
3. Волошин Н.Е. Внезапные выбросы и способы борьбы с ними в угольных шахтах. - К.: Техника, 1985. - 127 с.
4. ITRAS [Электронный ресурс]: Государственное предприятие «Петровский завод угольного машиностроения». - Электронные данные. - Режим доступа: http://itras.com.ua. -Дата доступа: март 2010. - Загл. с экрана.
Вовна Александр Владимирович
Государственное высшее учебное заведение «Донецкий национальный технический университет».
E-mail: Vovna_Alex@ukr.net.
83001, . , . , 58, .
Тел.: +380623040108.
Зори Анатолий Анатолиевич
E-mail: zori@kita.dgtu.donetsk.ua. Тел.: +380623045571; +380623010942.
Хламов Михаил Георгиевич
Vovna Aleksander Vladimirovich
State higher educational establishment "Donetsk national technical university".
E-mail: Vovna_Alex@ukr.net.
58, Artyom street, Donetsk, 83001, Ukraine.
Phone: +380623040108.
Zori Anatolii Anatolievich
E-mail: zori@kita.dgtu.donetsk.ua. Phone: +380623045571; +380623010942.
Khlamov Michael Georgievich
УДК 621.396.6.001.63
А.Ю. Матюнин, Н.И. Мережин
БЛОК СОПРЯЖЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ДЕФЕКТОСКОПА РЕЛЬСОВ
В данной работе представлены результаты разработки блока сопряжения многоканального магнитного дефектоскопа рельсов. Блок сопряжения позволяет организовать взаимодействие между всеми функциональными узлами автоматизированного магнитного .
Автоматизированный неразрушающий контроль; многоканальный магнитный де-; .
A.Yu. Matyunin, N.I. Merejin
THE INTERFACE BLOCK OF MULTI-CHANNEL MAGNETIC-FIELD FLAW
DETECTOR OF RAILS
In this work the results of development of the interface block of multichannel magnetic-field flaw detector of rails are presented. The interface block enables to organize coordination between everything functional assemblies of automated magnetic-field flaw detector.
Automated nondestructive testing; multichannel magnetic-field flaw detector; defectogram.
Неразрушающий контроль при диагностике объектов обеспечивает безопасность и возможность эксплуатации объектов по их фактическому состоянию, а не по расчетному ресурсу. Диагностика рельсов посредством ультразвуковых и маг-
