СОДЕРЖАНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1 Анализ методов и средств поиска и обнаружения метало фрагментов в реальном времени 7
1.1 Анализ состояния отрасли 7
1.2 Основные классы методов для детектирования металлических объектов 8
1.2.1 Методы радиолокационные 9
1.2.2 Методы, основанные на измерении параметров колебательного
контура LC 10
1.2.3 Методы, основанные на возбуждении вихревых токов 10
1.3 Общие положения разрабатываемого метода 12
1.4 Выводы по главе 13
Глава 2 Метод детектирования металлических объектов и модель работы метода 15
2.1 Описание предлагаемого метода 15
2.2 Способ применения метода 19
2.3 Моделирование работы метода детектирования 22
2.3.1 Источник входных данных для моделирования 22
2.3.2 Модель метода 24
2.4 Результаты моделирования 26
2.5 Выводы по главе 29
Глава 3 Разработка и исследование лабораторного макета металлодетектора 31
3.1 Требования и разработка структурной схемы макета 31
3.2 Элементная база 32
3.3 Разработка электрической функциональной схемы 34
3.4 Испытание лабораторного макета металлодетектора 37
3.5 Выводы по главе 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 49
ПРИЛОЖЕНИЕ А 52
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 53
ПРИЛОЖЕНИЕ В 58
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 66
С повышением технического развития общества растет и количество требуемого сырья, применяемого в современном производстве, в том числе, растут и объемы добычи руд [1-3]. Увеличение добычи руд в свою очередь повышает требование к техническому обеспечению горнодобывающих и горно-перерабатывающих предприятий, при этом проблемы обеспечения бесперебойной работы, добычи и переработки руд становятся как никогда актуальными. В данной области одной из проблем является попадание в потоки руд различных посторонних, в том числе металлических предметов (зубья ковшей, бурильные коронки и т.д.), попадание любого из этих предметов в зев дробилки приводит к поломке дробящих элементов, заклиниванию, и выходу из строя дорогостоящего оборудования и главное к остановке всего процесса переработки руды на линии. Ремонт дробильного аппарата является дорогостоящим и занимает длительное время, что еще больше усугубляет ситуацию. Имеется и ряд дополнительных негативных последствий: проблемы устранения поломок при подземной добыче, угроза здоровья и жизни обслуживающего персонала и пр.
В настоящее время для решения этой проблемы применяют различного типа магнитные металло-отделители различных конструкций, установленные на подающих руду конвейерах [4]. Однако, такой подход не позволяет полностью очистить руду от металлических предметов, так как часть из них может быть слабомагнитной, либо не магнитной вообще (например, зубья ковшей, изготавливающиеся из марганцовистой высокопрочной стали) [5]. Разработке и исследованиям способов определения метало-фрагментов посвящены работы специалистов ведущих отечественных и зарубежных предприятий, в том числе «ПКФ Эльбрус», «Steinert», «Garrett». Исследованием означенных проблем посвящены работы Челпанова Г. В., Броникова А. А., Свирского Ю. К., Костюхина В. А., Реутова Ю. Я. и других специалистов.
Тем не менее, известные подходы и применяемое аппаратное обеспечение для детектирования не позволяют добиться достаточной точности и селективности требуемой на современном этапе развития рудодобывающих и рудо перерабатывающих предприятий.
Таким образом, актуальным является, разработка метода детектирования металлических предметов с повышенной точностью и селективностью, а также аппаратно-программного комплекса (АПК) для практического внедрения на промышленных предприятиях.
Цель работы: Разработка метода и лабораторного макета программно-аппаратного комплекса для детектирования металлических объектов в потоках горной руды.
Для достижения указанной цели определены следующие задачи исследования:
- анализ перспективных методов и аппаратных средств для детектирования метало-объектов;
- разработка метода поиска металлических объектов;
- разработка программной модели;
- разработка архитектуры и функционального состава аппаратуры и ПО промышленного комплекса контроля руд;
-разработка алгоритмов и ПО нижнего уровня для контролирующего АПК;
-разработка макета и проведение испытаний АПК.
Научная новизна:
- предложен метод детектирования металлических объектов в потоках горных руд, основанный на принципе генерации электромагнитного поля в сканируемой области, и последующем анализе результирующего электромагнитного поля возникающего в сканируемой области, позволяющий детектировать вносимые в область сканирования металлические объекты с объемом с размером от 3 см3.
Основные положения, выносимые на защиту:
- метод детектирования металлических объектов;
- аппаратно-программная модель металлодетектора;
- лабораторный макет металлодетектора.
В ходе выпускной квалификационной работы опубликована одна публикация, получен диплом первой степени за публикацию, и выполнена государственная регистрация ПО, свидетельство о регистрации №2018612340.
В ходе диссертационной работы проведено патентное исследование, согласно ГОСТ Р 15.011-96 и проведен анализ предметной области. Результатом анализа предметной области стал вывод о актуальности разработки нового метода детектирования металлических объектов в потоках металлизированных руд, способного обеспечить более высокий уровень чувствительности чем существующие.
В соответствии с полученным заданием на выпускную квалификационную работу разработан и предложен новый метод детектирования металлических объектов в потоках металлосодержащих руд.
Для проверки работоспособности предложенного метода выполнена разработка аппаратно-программной модели металлодетектора.
На основе результатов моделирования сформированы требования к лабораторному испытательному макету, разработана структурная и электрическая функциональная схемы, изготовлен макет. Испытания макета показали адекватность применённых технических решений и подтвердили результаты моделирования.
Разработанный макет обладает высоким потенциалом к расширению и добавлению новых функций. Но, ПО низкого уровня макета требует дальнейшей доработки для обеспечения поддержки работы метода в режиме реального времени.
Результаты работы соответствуют заданию на ВКР. Однако, в дальнейшем необходимо провести исследования влияния различных металлов на выходной сигнал и провести практическое изучение влияния металлосодержащих руд на выходной сигнал.
