BR112014013344B1 - Método para monitorar um sistema de lubrificante de uma máquina de mineração e máquina de mineração incluindo um sistema de lubrificante - Google Patents

Abstract

SISTEMAS E MÉTODOS PARA MONITORAR UM SISTEMA DE FLUIDO DE UMA MÁQUINA DE MINERAÇÃO. Um método de monitorar um sistema de fluido de uma máquina de mineração. O método inclui detectar um nível de pressão de um fluido no sistema de fluido da máquina de mineração para gerar dados de nível de pressão; analisar os dados de nível de pressão para detectar desvios de nível de pressão; determinar pelo menos um selecionado a partir do grupo de quando uma frequência dos desvios de nível de pressão excede uma frequência predeterminada, e quando o nível de pressão de fluido não atinge um limiar dentro de um período de tempo de reação predeterminado; e emitir um alerta em resposta à determinação.

Description

PEDIDO RELACIONADO

[01] O presente pedido reivindica prioridade para Pedido Provisório US 61/766,080, depositado em 18 de fevereiro de 2013, todo o conteúdo do qual é aqui incorporado.

FUNDAMENTOS

[02] A presente invenção refere-se a um sistema de monitoramento de ar e lubrificante para equipamento de mineração, tais como pás.

SUMÁRIO

[03] Sistemas de ar e lubrificante finamente ajustados fornecem produtividade e operação ideais de equipamentos de mineração, como uma pá. Por conseguinte, modalidades da presente invenção monitoram pressão de ar usando ou um transdutor de pressão ou comutador de pressão. Se a pressão de ar no sistema desce abaixo das especificações de fabricante de equipamento originais ("OEM") para mais do que um período de tempo predeterminado (por exemplo, cerca de dois segundos) durante a operação, um controlador incluído na pá pode iniciar um desligamento retardado, que para a pá em cerca de 30 segundos. Definição adequada da pressão de ar nos compressores e o comportamento do sistema de ar em combinação com os freios da pá e sistemas de lubrificante ajudam a determinar indicadores de desempenho principais ("KPIs") para a pá que podem ser usados para gerenciar o funcionamento da pá.

[04] Em particular, comportamentos de tendências específicos do sistema de pressão de ar, indicadores de liberação de freios, freios de solenoides, pressões de freios e sistemas de lubrificação podem ser gravados e analisados. Oscilações ou depressões dimensionáveis na pressão de ar são geralmente indicadores primários de qualquer anomalia no sistema de ar ou componentes relacionados. Os valores extremos são filtrados enquanto a máquina está ou em uma sequência de desligamento ou em um modo de espera que é determinado pelos códigos de sinais digitais de estado da máquina. Essencialmente, a configuração mínima é o primeiro ponto de verificação levado em consideração para começar e antes de qualquer escavação em análise de freios e lubrificantes.

[05] Apesar de observar e analisar o sistema de pressão de ar e os subsistemas relacionados em aproximadamente tempo real fornecer benefícios, análise de falha preditiva automática oferece vantagens adicionais. Em particular, modelos de equipamento baseados em condição ("CBEMs") podem ser usados para prever e notificar operadores de eventuais problemas ou falhas. As condições baseadas em modelos procuram por mudanças específicas na funcionalidade da pá e os respectivos sistemas que podem indicar o potencial de um problema futuro ou falha.

[06] Por exemplo, tempos de definição e liberação de freio são algumas das características que os programas de modelo preditivo podem analisar. Por exemplo, correlacionar anomalias na pressão de ar com os mecanismos de liberação de freio atrasados nos movimentos de içar e empurrar pode ajudar a determinar se o regulador de fornecimento de ar de freios precisa ser ajustado. Análise de dados históricos indica que poderia levar cerca de 0,7 segundos a 1,2 segundos a partir do momento que um operador inicia uma função de liberação de freio até o movimento ser interrompido. Durante este tempo, regulador de fornecimento de freios é presumido ser ajustado em cerca de 689,48 kPa (100 PSIs). Apesar de que seria quase impossível para um analista monitorar ativamente os tempos de definição e liberação de sistema de freio para pequenas alterações, indicando uma falha potencial, os modelos preditivos estão analisando esses dados de forma contínua.

[07] Da mesma forma, o sistema de lubrificação, incluindo os sistemas de graxa abertos superior e inferior, são vinculados ao sistema de ar. Fugas no fornecimento de ar de sistema de lubrificante, bem como, pressões e funcionalidade de lubrificantes insuficientes podem ser analisadas e determinadas. Como os dados de séries temporais são coletados, avaliação estatística com os parâmetros de controle historicamente derivados, ajudam detectar qualquer desvio cada vez que um comportamento de depressão ou pico é registrado. Por exemplo, níveis de graxa impróprios foram determinados para serem indicadores secundários de mau funcionamento dos sistemas de ar e lubrificante.

[08] Monitorar os KPIs acima mencionados e processá- los em aproximadamente tempo real pode detectar configurações fora do normal e alterações indiscerníveis. Prognósticos avançados e anteriores apoiados por diagnósticos comprovados (por exemplo, com base no acesso a uma grande quantidade de dados diferentes de configurações mecânicas) intensificam ainda mais as análises. Toda essa funcionalidade ajuda a descartar o óbvio, e não tão óbvio, de uma forma rápida, o que reduz tempo de inatividade indesejado que resulta em perda de produção.

[09] Deste modo, um modelo (um modelo de pressão de ar) é usado para detectar depressões e picos de pressão. Um alerta é gerado com base tanto na quantidade de desvio do nível de pressão esperado e a frequência de desvios em um período de temporizador. Outro modelo (um modelo de pressão de sistema de lubrificante) detecta uma depressão na pressão de ar quando ação de lubrificante ativou. Um alerta é gerado se a depressão é excessiva. Ainda outro modelo (um modelo de tempo de ciclo de sistema de lubrificante) determina se depressões em pressão de ar ocorrendo quando ação de lubrificante é ativada permanecem por um período excessivo de tempo. Um modelo adicional (um modelo de tempo de reação de sistema de lubrificante) determina uma quantidade de tempo que leva para atingir níveis de pressão apropriados quando ação de lubrificante é ativada. Um alerta é gerado se o tempo é excessivo.

[10] Em uma modalidade, a invenção fornece uma máquina de mineração incluindo o sistema de fluido. A máquina de mineração incluindo um sensor de pressão de fluido operável para detectar um nível de pressão de um fluido no sistema de fluido da máquina de mineração e um controlador. O controlador operável para analisar o nível de pressão para detectar desvios de nível de pressão; determinar pelo menos um selecionado a partir do grupo de quando uma frequência dos desvios de nível de pressão excede uma frequência predeterminada, e quando o nível de pressão de fluido não atinge um limiar dentro de um período de tempo de reação predeterminado; e emite um alerta em resposta à determinação.

[11] Em uma outra modalidade, a invenção fornece um método de monitorar um sistema de fluido de uma máquina de mineração. O método inclui detectar um nível de pressão de um fluido no sistema de fluido da máquina de mineração para gerar dados de nível de pressão; analisar os dados de nível de pressão para detectar desvios de nível de pressão; determinar pelo menos um selecionado a partir do grupo de quando uma frequência dos desvios de nível de pressão excede uma frequência predeterminada, e quando o nível de pressão de fluido não atinge um limiar dentro de um período de tempo de reação predeterminado; e emitir um alerta em resposta à determinação.

[12] Outros aspectos da invenção serão evidentes por consideração da descrição detalhada e desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[13] A Figura 1 ilustra uma pá de mineração de acordo com uma modalidade da invenção.

[14] A Figura 2 ilustra um sistema de controle da pá de mineração da Figura 1.

[15] A Figura 3 ilustra um sistema de ar da pá de mineração da Figura 1.

[16] A Figura 4 ilustra um sistema de lubrificante da pá de mineração da Figura 1.

[17] A Figura 5 ilustra um processo ou método de monitoramento de pressão de ar de acordo com uma modalidade da invenção.

[18] A Figura 6 ilustra um processo ou método de monitoramento de pressão de lubrificante de acordo com uma modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[19] Antes de qualquer modalidade da invenção ser explicada em detalhe, deve ser entendido que a invenção não está limitada na sua aplicação aos detalhes de construção e à disposição dos componentes apresentados na descrição seguinte ou ilustrados nos desenhos seguintes. A invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou ser realizada de várias maneiras. Também, deve ser entendido que a fraseologia e terminologia aqui utilizadas têm a finalidade de descrição e não devem ser consideradas como limitantes. O uso do termo "incluindo", "compreendendo" ou "tendo" e suas variações aqui pretende englobar os itens listados em seguida e seus equivalentes, assim como artigos adicionais. A menos que especificado ou limitado de outro modo, os termos "montado", "conectado", "suportado" e "acoplado" e suas variações são usados de forma ampla e abrangem ambas as montagens, conexões, suportes, e acoplamentos diretos e indiretos.

[20] Além disso, deve ser entendido que modalidades da invenção podem incluir hardware, software e componentes ou módulos eletrônicos, que, para fins de discussão, podem ser ilustrados e descritos como se a maioria dos componentes fosse executada unicamente no equipamento. No entanto, um perito na arte, com base na leitura desta descrição detalhada, reconheceria que, em pelo menos uma modalidade, os aspectos baseados em eletrônicos da invenção podem ser implementados em software (por exemplo, armazenados em meio legível por computador não transitório). Como tal, deve ser notado que uma pluralidade de dispositivos baseados em hardware e software, bem como uma pluralidade de diferentes componentes estruturais, podem ser utilizados para implementar a invenção. Além disso, e conforme descrito nos parágrafos subsequentes, as configurações mecânicas específicas ilustradas nos desenhos destinam-se a exemplificar modalidades da invenção e que outras configurações mecânicas alternativas são possíveis.

[21] A Figura 1 ilustra uma pá de mineração 100, tal como uma pá de mineração elétrica. A modalidade mostrada na Figura 1 ilustra a máquina de mineração como uma pá de corda, no entanto, em outras modalidades a pá mineração 100 é um tipo diferente de máquina de mineração, tais como, por exemplo, uma pá de mineração híbrida, uma escavadora de reboque, etc. A pá de mineração 100 inclui faixas 105 para impulsionar a pá de corda 100 para frente e para trás, e para girar a pá de corda 100 (isto é, por variar a velocidade e / ou direção da faixa esquerda e direita uma em relação à outra). As faixas 105 suportam uma base 110 incluindo uma cabine 115. A base 110 é capaz de oscilar ou girar sobre um eixo de oscilação 125, por exemplo, para deslocar a partir de um local de escavação para um local de descarte. Movimento das faixas 105 não é necessário para o movimento de oscilação. A pá de corda inclui ainda um eixo de mergulhador 130 suportando uma alça de mergulhador articulável 135 (alça 135) e mergulhador 140. O mergulhador 140 inclui uma porta 145 para descartar o conteúdo de dentro do mergulhador 140 em um local de descarte como uma tremonha ou caminhão de descarte.

[22] A pá de corda 100 também inclui cabos de suspensão tensos 150 acoplados entre a base 110 e eixo de mergulhador 130 para apoiar o eixo de mergulhador 130; um cabo de guincho 155 anexado a uma manivela (não mostrada) dentro da base 110 para enrolar o cabo 155 para levantar e abaixar o mergulhador 140; e um cabo de porta de mergulhador 160 anexado a uma outra manivela (não mostrada) para abrir a porta 145 do mergulhador 140. Em alguns casos, a pá de corda 100 é uma pá série Joy Global Surface Mining ® 4100 produzida por Joy Global Inc., embora a pá de mineração elétrica 100 possa ser outro tipo ou modelo de equipamento de mineração.

[23] Quando as faixas 105 da pá de mineração 100 são estáticas, o mergulhador 140 é operável para mover com base em três ações de controle, içar, empurrar, e oscilar. O controle de içar eleva e abaixa o mergulhador 140 por enrolamento e desenrolamento de cabo de guincho 155. O controle de empurrar estende e retrai a posição da alça 135 e mergulhador 140. Em uma modalidade, a alça 135 e mergulhador 140 são empurrados usando um sistema de cremalheira e pinhão. Em uma outra modalidade, a alça 135 e mergulhador 140 são empurrados utilizando um sistema de acionamento hidráulico. O controle de oscilar gira a alça 135 em relação ao eixo de oscilação 125. Antes de descartar seu conteúdo, o mergulhador 140 é manobrado para a posição de içar, empurrar e oscilar apropriada para 1) assegurar que o conteúdo não perca o local de descarte; 2) a porta 145 não acertar o local de descarte quando liberada; e 3) o mergulhador 140 não é muito elevado de modo que os conteúdos divulgados danificariam o local de descarte.

[24] Como mostrado na Figura 2, a pá de mineração 100 inclui um sistema de controle 200. O sistema de controle 200 inclui um controlador 205, controles de operador 210, controles de pá mineração 215, sensores 220, uma interface de usuário 225, e outras entradas / saídas 230. O controlador 205 inclui um processador 235 e memória 240. A memória 240 armazena instruções executáveis pelo processador 235 e várias entradas / saídas para, por exemplo, permitindo comunicação entre o controlador 205 e o operador ou entre o controlador 205 e sensores 220. A memória 240 inclui, por exemplo, uma área de armazenamento de programa e uma área de armazenamento de dados. A área de armazenamento de programa e área de armazenamento de dados podem incluir combinações de diferentes tipos de memória, como memória somente de leitura ("ROM"), memória de acesso aleatório ("RAM") (por exemplo, RAM dinâmica ["DRAM"], DRAM síncrona ["SDRAM"], etc), memória somente de leitura programável eletricamente apagável ("EEPROM"), memória flash, um disco rígido, uma cartão SD ou outros apropriados dispositivos de memória eletrônica magnéticos, óticos, ou físicos. O processador 235 é conectado à memória 240 e executa as instruções de software que são capazes de ser armazenadas na memória 240. Software incluído na implementação da pá de mineração 100 pode ser armazenado na memória 240 do controlador 205. O software inclui, por exemplo, firmware, um ou mais aplicativos, dados de programa, filtros, regras, um ou mais módulos de programa, e outras instruções executáveis. O controlador 205 é configurado para recuperar a partir da memória 240 e executar (com o processador 235), entre outras coisas, as instruções relacionadas com os processos de controle e métodos aqui descritos. Em alguns casos, o processador 235 inclui um ou mais de um microprocessador, processador de sinal digital (DSP), conjunto de porta de campo programável (FPGA), circuito integrado de aplicação específica (ASIC), ou outros semelhantes. Em algumas modalidades, o controlador 205 também inclui uma ou mais interfaces de entrada / saída para interagir com os controles de operador 210, os controles de pá de mineração 215, os sensores 220, a interface de usuário 225, e a outra entrada / saída 230.

[25] O controlador 205 recebe entrada dos controles de operador 210. Os controles de operador 210 incluem um controle de propulsão 242, um controle de empurrar 245, um controle de oscilar 250, um controle de içar 255, e um controle de porta 260. O controle de propulsão 242, controle de empurrar 245, controle de oscilar 250, controle de içar 255 e controle de porta 260 incluem, por exemplo, dispositivos de entrada controlados por operador, como joysticks, alavancas, pedais, e outros atuadores. Os controles de operador 210 recebem entrada de operador através dos dispositivos de entrada e emitem comandos de movimento digital para o controlador 205. Os comandos de movimento incluem, por exemplo, avanço de faixa para esquerda, reverso de faixa para esquerda, avanço de faixa para direita, reverso de faixa para direita, içar para cima, içar para baixo, estender empurrar, retrair empurrar, oscilar no sentido horário, oscilar no sentido anti- horário, e liberação de porta de mergulhador.

[26] Ao receber um comando de movimento, o controlador 205 geralmente controla controles de pá mineração 215 conforme ordenado pelo operador. Os controles de pá de mineração 215 incluem um ou mais motores de propulsão 262, um ou mais motores de empurrar 265, um ou mais motores de oscilar 270, e um ou mais motores de içar 275. Os controles de pá de mineração 215 ainda incluem um ou mais freios de içar 263, um ou mais freios de empurrar 266, um ou mais freios de oscilar 271, e um ou mais freios de içar 276, que são usados para retardar os respectivos movimentos da pá de mineração 100. Em algumas modalidades, os freios são freios controlados eletricamente (por exemplo, freios de solenoide). Em modalidades onde os freios são freios de solenoides, uma mola engata o freio quando o solenoide é desligado, e o freio é desengatado, ou liberado, quando o solenoide é ligado. Em outras modalidades, os freios são freios a ar (por exemplo, freios a ar comprimido). Em modalidades onde os freios são freios a ar, ar comprimido é usado para aplicar pressão para uma pastilha de freio. Em outras modalidades, os freios incluem um ou mais freios de solenoide e um ou mais freios a ar. Por exemplo, se o operador indica através do controle de oscilar 250 para rodar a alça 135 para a esquerda, o controlador 205 irá geralmente controlar o motor de rotação 270 para rodar a alça 135 para a esquerda. Uma vez que o operador indica através do controle de oscilar 250 para desacelerar a alça 135, o controlador 205 irá geralmente controlar o freio de oscilar 271 para desacelerar a alça 135. No entanto, em algumas modalidades, o controlador 205 é configurado para limitar os comandos de movimento de operador e gerar comandos de movimento independentes da entrada de operador.

[27] O controlador 205 também está em comunicação com os sensores 220 para monitorar a localização e o estado do mergulhador 140. Por exemplo, o controlador 205 está em comunicação com um ou mais sensores de propulsão 278, um ou mais sensores de empurrar 280, um ou mais sensores de oscilar 285, e um ou mais sensores de içar 290. Os sensores de propulsão 278 indicam ao controlador 205 dados (por exemplo, posição, velocidade, direções, etc) sobre as faixas 105. Os sensores de empurrar 280 indicam ao controlador 205 o nível de extensão ou retração do mergulhador 140. Os sensores de oscilar 285 indicam ao controlador 205 o ângulo de oscilação da alça 135. Os sensores de içar 290 indicam ao controlador 205 a altura do mergulhador 140 com base na posição de cabo de guincho 155. Em outras modalidades, existem sensores de trinco de porta que, entre outras coisas, indicam se a porta de mergulhador 145 é aberta ou fechada e medem o peso da carga contida no mergulhador 140.

[28] A pá de mineração 100 inclui ainda um ou mais sistemas de fluido usados para controlar, ou manter, a saúde da máquina ou funcionalidade. Por exemplo, um sistema de ar 300 (Figura 3) fornece ar comprimido para várias áreas ou componentes da pá de mineração 100. Outro exemplo de um sistema de fluido é um sistema de lubrificante 400 (Figura 4), que fornece lubrificante para várias áreas ou componentes da pá de mineração 100. Em algumas modalidades, os sistemas de fluido pressurizam o fluido e fornecem o fluido sob pressão para vários componentes da pá de mineração 100. Em outras modalidades, o sistema de fluido pode incluir um sistema de controle hidráulico ou de arrefecimento à base de água, ar, ou óleo.

[29] Como mostrado na Figura 3, o controlador 205 está ainda em comunicação com um sistema de ar 300 (por exemplo, como uma das outras entradas / saídas 230). O sistema de ar 300 fornece ar comprimido filtrado, seco e lubrificado, conforme necessário, para todos os componentes operados por ar da pá de mineração 100 (por exemplo, assento de cabine de operador, buzinas de ar, escada de ar, motores de ar de bomba de lubrificante, vaporizadores de ar de sistema de lubrificante, freios a ar, bobina de cabo acionada por ar, um sistema de filtração, etc.).

[30] O sistema de ar 300 inclui um compressor 305, um secador de ar 310, um receptor de ar 315, uma ou mais válvulas de ar 320, um lubrificador 325, um coletor de ar 330, um ou mais reguladores de ar 335, e um suporte giratório 340. A variedade de elementos do sistema de ar 300 está ligada por meio de uma pluralidade de linhas de ar. Por exemplo, em operação, o ar comprimido flui através do sistema de ar 300 para os diversos componentes através das linhas de ar. As linhas de ar e a direção do fluxo através das mesmas são representadas pelas setas que ligam a pluralidade de elementos do sistema de ar 300 na Figura 3. Deve ser entendido que, em algumas modalidades, o sistema de ar 300 inclui mais ou menos elementos.

[31] O compressor 305 é um compressor de ar utilizado para fornecer ar para o sistema de ar 300. Em algumas modalidades, o compressor 305 é um sistema de compressor único. Em outras modalidades, o compressor 305 é um sistema de dois compressores. O secador de ar 310 remove umidade do ar fornecido pelo compressor 305 para evitar contaminação dentro do sistema de ar 300. O receptor de ar 315 é um recipiente de pressão, ou tanque, utilizado para armazenar o ar fornecido pelo compressor 305.

[32] A uma ou mais válvulas de ar 320 podem incluir uma variedade de válvulas de ar, tais como as válvulas de diafragma, válvulas de controle de fluxo, válvulas isoladoras, válvulas piloto, válvulas de corte, ou válvulas de solenoide. Válvulas de diafragma contêm um diafragma ou membrana, que abre / fecha a válvula. As válvulas de controle de fluxo são utilizadas para controlar o fluxo ou pressão de ar dentro do sistema de ar 300. Válvulas isoladoras são utilizadas para separar vários componentes do resto do sistema de ar 300, no caso de falha ou quando é necessária a manutenção de um componente. Válvulas piloto permitem os sistemas de alta pressão ou de alto fluxo serem controlados em uma pressão inferior ou baixo fluxo. A válvula de corte é uma válvula que controla ligar / desligar o fornecimento para o sistema de ar 300. Em algumas modalidades, a pá de mineração 100 inclui mais ou menos válvulas.

[33] O lubrificador 325 é usado para adicionar o lubrificante para o ar, o que é necessário para as partes móveis das diferentes válvulas de ar e cilindros no sistema de ar 300. O coletor de ar 330 ramifica o ar a partir do receptor de ar 315 para vários componentes da pá de mineração 100. Os reguladores de ar 335 são usados para reduzir a pressão de ar, a partir do receptor de ar 315, antes do ar ser enviado à jusante para os vários componentes. O suporte giratório 340 é uma junta mecânica que permite a porção superior da pá mineração 100 rodar em torno da porção inferior da pá mineração 100 sem danificar várias mangueiras de ar, bem como cabeamento elétrico que funciona entre a porção inferior e a porção superior.

[34] Em funcionamento, o compressor 305 comprime e pressuriza o ar para dentro do receptor de ar 315. Como o ar é fornecido para o receptor de ar 315, o secador de ar 310 remove a umidade do ar. O ar seco é então fornecido através de uma ou mais válvulas 320. Em algumas modalidades, existem outras válvulas 320 colocadas em várias posições do sistema de ar 300. O ar seco é então fornecido através do lubrificador 325, o qual adiciona o lubrificante ao ar. O ar é então ramificado para os vários componentes do distribuidor de ar 330. Se um componente exige uma pressão de ar inferior, o ar é enviado através de um regulador de ar 335 antes de chegar ao componente. Se um componente está localizado na porção superior da pá de mineração 100, o ar é passado através do suporte giratório 340. Se um componente está localizado na porção inferior da pá de mineração 100, o ar não é passado através do suporte giratório 340. Deve ser entendido que, em algumas modalidades, os vários componentes do sistema de ar 300 podem ser dispostos em várias configurações, e, assim, realizar a funcionalidade em uma ordem diferente que como notado acima. Por exemplo, a Figura 3 ilustra ar sendo transportado para um componente, um componente através de um regulador 335, um componente através de um regulador 335 e o suporte giratório 340, e um componente através do suporte giratório 340.

[35] O sistema de ar 300 inclui ainda um ou mais sensores de ar 350 colocados em várias posições dentro do sistema de ar 300. Em algumas modalidades, os sensores de ar são transdutores 350, que medem níveis de pressão e convertem os níveis de pressão em sinais elétricos. Por exemplo, um sensor de ar 350 mede a pressão de ar do sistema de ar 300. Embora mostrado na Figura 3 como sendo localizados entre o receptor de ar 315 e as válvulas de ar 320, em algumas modalidades, existem vários sensores de ar 350 colocados ao longo do sistema de ar 300.

[36] Em algumas modalidades, os sensores de ar 350 são conectados eletricamente ao controlador 205 (por exemplo, como uma das outras entradas / saídas 230). O controlador 205 recebe o sinal elétrico a partir dos sensores de ar 350. Em algumas modalidades, o controlador 205 detecta depressões e picos na pressão de ar detectada do sistema de ar 300 (por exemplo, utilizando um ou mais modelos de equipamento baseados em condição ("CBEMs") referidos acima). O controlador 205 determina se há um problema, ou uma falha, com a pressão de ar detectada. Se o controlador 205 determina que há um problema com a pressão de ar detectada, como uma falha atual, ou uma possível falha futura, o controlador 205 indica o problema para o operador através da interface de usuário 225.

[37] Em algumas modalidades, o controlador 205 é ainda conectado a um servidor 360 através de uma rede (por exemplo, uma rede de área local, uma rede de área ampla, uma rede sem fio, Internet, etc, ou suas combinações). O controlador 205 emite a pressão de ar detectada para o servidor 360. O servidor 360 detecta depressões e picos na pressão de ar detectada (por exemplo, utilizando um ou mais CBEM) para determinar se existe um problema. Se há um problema, o servidor 360 indica o problema para o operador. Em algumas modalidades o problema é indicado para o operador através da interface de usuário 225. Em outras modalidades, o servidor 360 indica um problema para o operador através de mensagens remotas (por exemplo, correio eletrônico). Em outras modalidades, o servidor 360 indica um problema para uma interface de usuário remota. Em algumas modalidades, o problema é indicado ao operador através de uma variedade de métodos discutidos acima.

[38] A título de exemplo, em algumas modalidades, a pressão de ar principal do sistema de ar 300 é detectada através do sensor de ar 350. Em tal modalidade, o controlador 205 detecta depressões e picos na pressão de ar principal do sistema de ar 300. O controlador 205 determina se há um problema com o cálculo do desvio da pressão de ar detectada a partir de um primeiro limiar de pressão de ar predeterminado (por exemplo, as especificações de OEM, aproximadamente 758,42 kPa (110 psi) para pás AC, aproximadamente 689,48 kPa (100 psi) para pás DC, etc) juntamente com a frequência de desvios em um período de tempo de pressão de ar predeterminado. Por exemplo, a pressão de ar principal é detectada a cada dois segundos, se a pressão de ar detectada estiver abaixo do primeiro limiar de pressão de ar predeterminado ao longo de duas leituras consecutivas, um problema é detectado. Como outro exemplo, a pressão de ar principal é detectada a cada dois segundos, se a pressão de ar detectada desce abaixo do primeiro limiar de pressão de ar predeterminado um valor predeterminado de vezes em um período de tempo predeterminado, um problema é detectado. Se o controlador 205 determina que há um problema com a pressão de ar principal, o controlador 205 gera uma indicação, ou um alerta.

[39] Em algumas modalidades, o controlador 205 determina se existe um problema, ou falha, com base em uma pluralidade de fatores. Os fatores incluem, mas não estão limitados a: pressão de sistema de ar, tempo de ciclo de sistema de ar, e tempo de reação de sistema de ar. O controlador 205 pode determinar que há um problema se a pressão de ar detectada do sistema de ar 300 vai acima ou abaixo do primeiro limiar de pressão de ar predeterminado. O controlador 205 pode ainda determinar que há um problema, se a pressão de ar do sistema de ar 300 vai acima ou abaixo de um segundo limiar de pressão de ar predeterminado para um período de tempo de pressão de ar predeterminado. O controlador 205 pode, ainda, determinar que há um problema se, no início de um ciclo de lubrificante, a pressão de ar não atinge um terceiro limiar de pressão de ar predeterminado dentro de um período de tempo de reação de pressão de ar predeterminado.

[40] Como mostrado na Figura 4, o controlador 205 está ainda em comunicação com um sistema de lubrificante 400. Em algumas modalidades, o controlador 205 é conectado eletricamente ao sistema de lubrificante 400 através das outras entradas / saídas 230. O sistema de lubrificante 400 fornece graxa de lubrificação (por exemplo, lubrificante, etc) para vários componentes da pá de mineração 100 (por exemplo, polia de ponto de barra, polia transitória, buchas de eixo de remetente, buchas de bloco de sela, buchas de cavilha de centro e arruelas, rolamentos de eixo de oscilação, rolamentos de descanso lateral de cilindro de elevação, pinos de pé de barra, buchas de tensor dianteira e traseira, buchas de rolo inferior, rolamentos e arruelas de eixo de acionamento finais, pinhão e cremalheira de alça, placas de desgaste de bloco de sela, placas de desgaste de barra, círculo de rolo, engrenagem de anel, etc). O lubrificante flui através do sistema de lubrificante 400 para os vários componentes da pá de mineração 100 através de uma pluralidade de linhas de graxa ou lubrificante. As linhas de lubrificante e a direção do fluxo através das mesmas são representadas pelas setas que ligam a pluralidade de elementos do sistema de lubrificante 400 na Figura 4.

[41] O sistema de lubrificante 400 inclui um ou mais tanques de graxa 405, uma ou mais bombas de lubrificante 410, uma ou mais válvulas de lubrificante 415 e o suporte giratório 340. Na modalidade mostrada na Figura 4, o sistema de lubrificante 400 fornece lubrificante para um sistema de graxa superior 430 e um sistema de graxa inferior 435. O sistema de graxa superior 430 inclui os componentes da pá de mineração 100 que estão localizados na porção superior da pá de mineração 100. O sistema de graxa inferior 435 inclui componentes da pá de mineração 100 que estão localizados na porção inferior da pá de mineração 100. Em algumas modalidades, o sistema de lubrificante 400 inclui mais, ou menos, componentes.

[42] O tanque de graxa 405 é um recipiente, ou tanque, para armazenar o lubrificante do sistema de lubrificante 400. A bomba de lubrificante 410 é uma bomba para deslocar o lubrificante a partir do tanque de graxa 405 através do sistema de lubrificante 400. A uma ou mais válvulas de lubrificante 415 incluem uma variedade de válvulas de lubrificante, tais como, válvulas de controle de fluxo, válvulas de solenoides, válvulas de ventilação, e válvulas de controle de zona. As válvulas de controle de fluxo são utilizadas para regular o fluxo ou pressão do lubrificante. As válvulas de solenoides são válvulas que são controladas por sinais elétricos. As válvulas de ventilação são válvulas de solenoide que permitem pressão nas zonas de lubrificação esgotar de volta para o tanque de graxa 405. As válvulas de controle de zona são válvulas de solenoide que permitem o lubrificante fluir para áreas específicas da pá de mineração 100. Em algumas modalidades, a pá de mineração inclui quatro zonas: as quatro zonas incluindo a zona de graxa superior, a zona de graxa inferior, a zona de engrenagem aberta superior, e a zona de engrenagem aberta inferior.

[43] Em algumas modalidades, cada zona é lubrificada de acordo com um ciclo de lubrificação. O ciclo de lubrificação para cada zona é definido para ser executado automaticamente quando o temporizador para cada ciclo atinge seu ponto de ajuste e pré-requisitos adicionais são atendidos com base na lógica do sistema de controle 200. O tempo entre cada ciclo pode ser definido de acordo com um tempo de ciclo predeterminado (por exemplo, um minuto, três minutos, cinco minutos, dez minutos, quinze minutos, trinta minutos, etc). Em algumas modalidades, o tempo de ciclo predeterminado varia de zona para zona.

[44] Em funcionamento, quando um ciclo de lubrificante começa, o lubrificante é bombeado a partir do tanque de graxa 405 pela bomba de lubrificante 410. Várias válvulas de lubrificante 415 são abertas, por exemplo, mas não limitado a, por um sinal elétrico a partir do controlador 200. Em algumas modalidades, a válvula de lubrificante 415 é uma das válvulas de controle de zona, que abrem de modo a permitir que o lubrificante flua para a zona correspondente. Em uma tal modalidade, as outras válvulas de controle de zona são normalmente fechadas e permanecem fechadas. A bomba de lubrificante 410 então bombeia o lubrificante para a zona correspondente para o tempo de ciclo predeterminado. O lubrificante é então fornecido para os vários componentes da pá de mineração 100 na zona correspondente do sistema de graxa superior 430 ou o sistema de graxa inferior 435. Em algumas modalidades, ar comprimido do sistema de ar 300 é empurrado através da válvula de lubrificante aberta 415 antes de lubrificante ser bombeado através da válvula de lubrificante aberta correspondente 415. Em algumas modalidades, depois do lubrificante ser fornecido para os diferentes componentes, o lubrificante é purgado do sistema de lubrificante 400 através do ar comprimido a partir do sistema de ar 300. Lubrificante em excesso a partir dos várias componentes de flui através de uma válvula de ventilação de volta para o tanque de graxa 405. Um ciclo de lubrificante semelhante para as zonas restantes é então realizado.

[45] O sistema de lubrificante 400 inclui ainda sensores de lubrificante 450 colocados em várias posições dentro do sistema de lubrificante 400. Em algumas modalidades, os sensores de lubrificante 450 são transdutores que medem os níveis de pressão e convertem os níveis de pressão em sinais elétricos. Em algumas modalidades, os sensores de lubrificante 450 são transdutores de ultrassom que são usados para medir distâncias. Em algumas modalidades, o sensor de lubrificante 450 mede uma pressão de lubrificante do sistema de lubrificante 400. Embora mostrado na Figura 4 como sendo localizados entre a bomba de lubrificante 410 e válvulas de lubrificante 415, em algumas modalidades, existem vários sensores de ar 450 colocados ao longo do sistema de lubrificante 400.

[46] Em algumas modalidades, os sensores de lubrificante 450 são conectados eletricamente ao controlador 205 (por exemplo, como uma das outras entradas / saídas 230). O controlador 205 recebe o sinal elétrico a partir dos sensores de lubrificante 450. Em algumas modalidades, o controlador 205 detecta depressões e picos na pressão de lubrificante detectada do sistema de lubrificante 400.

[47] O controlador 205 determina se há um problema com a pressão de lubrificante detectada através do monitoramento da pressão de lubrificante, o tempo de ciclo de sistema de lubrificante, e o tempo de reação de sistema de lubrificante (por exemplo, utilizando um ou mais CBEMs). A pressão de lubrificante é monitorada para depressões ou picos excessivos, o que pode indicar um problema. O tempo de ciclo de sistema de lubrificante é o período de tempo de uma depressão. Se o período de tempo da depressão é excessivo, pode haver um problema. O tempo de reação de sistema de lubrificante é a quantidade de tempo para que o sistema de lubrificante 400 alcance os níveis de pressão adequados. Se o tempo for excessivo, pode haver um problema. Se o controlador 205 determina que há um problema com a pressão de lubrificante detectada, como uma falha atual, ou uma possível falha futura, o controlador 205 indica ao operador através da interface de usuário 225.

[48] Como mencionado acima, em algumas modalidades, o controlador 205 é ainda conectado ao servidor 360. O controlador 205 pode emitir a pressão de lubrificante detectada para o servidor 360. O servidor 360 detecta (por exemplo, utilizando um ou mais CBEMs) depressões e picos na pressão de lubrificante detectada para determinar se existe um problema. Se há um problema, o servidor 360 indica o problema para o operador. Em algumas modalidades o problema é indicado para o operador através da interface de usuário 225. Em outras modalidades, o servidor 360 indica um problema para o operador através de mensagens remotas (por exemplo, correio eletrônico). Em outras modalidades, o servidor 360 indica um problema para uma interface de usuário remota. Em algumas modalidades, o problema é indicado ao operador através de uma variedade de métodos discutidos acima.

[49] A título de exemplo, em algumas modalidades, a pressão de lubrificante do sistema de lubrificante 400 é detectada por meio de um ou mais sensores de lubrificante 450. Em algumas modalidades, a pressão de lubrificante não é detectada até depois de um período de tempo predeterminado (por exemplo, um minuto, dois minutos, três minutos, etc) ter ultrapassado após o início de um ciclo de lubrificação. Isso permite a pressão de lubrificante no sistema chegar a um ponto de ajuste limite superior (ou seja, as especificações de OEM, cerca de 12.410,56 kPa até 16.547,42 kPa (1800 psi até 2400 psi) para pás AC).

[50] Uma vez que o período de tempo predeterminado tenha ultrapassado, o controlador 205 monitora a pressão de lubrificante detectada do sistema de lubrificante 400. O controlador 205 determina se há um problema, ou falha, com base em uma pluralidade de fatores. Os fatores incluem, mas não estão limitados a: pressão de sistema de lubrificante, tempo de ciclo de sistema de lubrificante, e um tempo de reação de sistema de lubrificante. O controlador 205 pode determinar que há um problema se a pressão de lubrificante detectada do sistema de lubrificante 400 vai acima ou abaixo de um primeiro limiar de pressão de lubrificante predeterminado (ou seja, pressão de sistema de lubrificante). O controlador 205 pode ainda determinar que há um problema se a pressão de lubrificante do sistema de lubrificante 400 vai acima ou abaixo de um segundo limiar de pressão de lubrificante predeterminado para um período de tempo de ciclo de lubrificante predeterminado (ou seja, o tempo de ciclo de pressão de lubrificante). O controlador 205 pode, ainda, determinar que há um problema se, no início de um ciclo de lubrificante, a pressão de lubrificante não atingir o ponto de ajuste de limite superior, acima discutido, dentro de um período de tempo de reação predeterminado (isto é, tempo de reação de sistema de lubrificante).

[51] Em algumas modalidades, o controlador 200 monitora os vários problemas em vários estados do ciclo de lubrificante. Por exemplo, depois de iniciar o ciclo, o controlador 200 monitora pelo menos o tempo de reação de sistema de lubrificante. Se o tempo de reação é inaceitável (ou seja, é determinado que há um problema) a pá de mineração 100 é desligada, ou a pá de mineração 100 termina o ciclo de lubrificante e, em seguida, desliga.

[52] Se o tempo de reação é aceitável (isto é, é determinado que não é um problema), o controlador 200, em seguida, monitora pelo menos a pressão de sistema de lubrificante e o tempo de ciclo de pressão de lubrificante. Se há um problema, a pá de mineração 100 é desligada, ou a pá de mineração 100 termina o ciclo de lubrificante e, em seguida, desliga. Se não há um problema, a pá de mineração 100 continua operação.

[53] A Figura 5 ilustra uma modalidade de um processo ou método de monitoramento de pressão de ar 500. Um ou mais sensores de ar 350 monitoram a pressão de ar do sistema de ar 300 (passo 505). Os sensores de ar 350 emitem os dados detectados para o controlador 205 (passo 510). O controlador 205 detecta depressões e picos na pressão de ar detectada (passo 515). O controlador 205 determina se há um problema com a pressão de ar (passo 520). Se há um problema, o controlador 205 indica o problema para o operador. Depois de indicar o problema ao operador, ou se não há um problema, o controlador 205 continua a monitorar a pressão de ar do sistema de ar 300 (no passo 505).

[54] A Figura 6 ilustra uma modalidade de um processo ou método de monitoramento de pressão de lubrificante 600. Um ou mais sensores de lubrificante 450 monitoram a pressão de lubrificante do sistema de lubrificante 400 (passo 605). Os sensores de lubrificante 450 emitem os dados detectados para o controlador 205 (passo 610). O controlador 205 monitora a pressão de lubrificante, o tempo de ciclo de sistema de lubrificante, e o tempo de reação de sistema de lubrificante (passo 615). O controlador 205 determina se há um problema com a pressão de ar (passo 620). Se há um problema, o controlador 205 indica o problema para o operador. Depois de indicar o problema ao operador, ou se não há um problema, o controlador 205 continua a monitorar a pressão de lubrificante do sistema de lubrificante 400 (no passo 605).

[55] Assim, a invenção fornece, entre outras coisas, um sistema de monitoramento de ar e de lubrificante para uma máquina de mineração, tal como uma pá de mineração. Em particular, modalidades da invenção utilizam CBEMs para prever e notificar um operador de problemas potenciais ou falhas. Os modelos baseados em condição procuram para mudanças específicas na funcionalidade da pá e os sistemas relacionados que podem indicar o potencial de um problema ou falha futura. Deve ser entendido que os CBEMs podem ser executados pelo controlador 205 incluído na pá 100, ou podem ser executados pelo servidor 360 em comunicação com o controlador 205 ao longo de um ou mais ligações sem fio ou com fio. Deste modo, a funcionalidade de monitoramento e previsão pode ser fornecida através do controlador 205, o servidor 360, ou uma combinação dos mesmos.

[56] Em algumas modalidades, após detectar um problema ou falha, o controlador 205 gera uma indicação, ou alerta, que desliga a pá de mineração 100. Em algumas modalidades, se um ciclo de lubrificante está atualmente acontecendo, o controlador 205 espera até um ciclo de lubrificante completar antes de desligar a pá de mineração 100. Em algumas modalidades, se um ciclo de lubrificante não começou e o controlador 205 detecta um problema, o ciclo de lubrificante não começará.

[57] Assim, a invenção fornece, entre outras coisas, um sistema e um método para monitorar um sistema de ar e de lubrificante. Várias características e vantagens da invenção são apresentadas nas reivindicações seguintes.

Claims (16)

1. Método para monitorar um sistema de lubrificante (400) de uma máquina de mineração (100), a máquina de mineração tendo uma zona superior e uma zona inferior, o método caracterizado por compreender: iniciar um ciclo de lubrificante superior tendo um período de tempo de ciclo de lubrificante superior, o ciclo de lubrificante superior correspondendo à zona superior; iniciar um ciclo de lubrificante inferior tendo um período de tempo de ciclo de lubrificante inferior, o ciclo de lubrificante inferior correspondendo à zona inferior; detectar, em um período de tempo predeterminado após o início dos ciclos de lubrificante superior e inferior, um nível de pressão superior do lubrificante na zona superior e um nível de pressão inferior na zona inferior; determinar quando o nível de pressão superior está abaixo de um limiar superior por toda a duração do período de tempo do ciclo de lubrificante superior; determinar quando o nível de pressão inferior está abaixo de um limiar inferior por toda a duração do período de tempo do ciclo de lubrificante inferior; e emitir um alerta em resposta a pelo menos um dos selecionados a partir do grupo que consiste em: o nível de pressão superior estando abaixo do limiar superior por toda a duração do período de tempo do ciclo de lubrificante superior, e o nível de pressão inferior estando abaixo do limiar inferior por toda a duração do período de tempo do ciclo de lubrificante inferior.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda determinar quando uma frequência dos desvios de nível de pressão excede uma frequência predeterminada; em que o desvio de nível de pressão é uma quantidade predeterminada abaixo ou acima de um nível de pressão esperado.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender ainda emitir um segundo alerta baseado nos desvios de nível de pressão.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda injetar o lubrificante em um fluido.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o nível de pressão do lubrificante é detectada por um ou mais transdutores (450).

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a análise é realizada localmente por um controlador (205) da máquina de mineração (100).

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda emitir os dados de nível de pressão para um servidor remoto (360), em que o servidor remoto (360) executa a análise dos dados de nível de pressão.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que emitir o alerta executa um de desligar a máquina de mineração (100), comunicar o alerta a uma rede, e comunicar o alerta para um operador.

9. Máquina de mineração (100) incluindo um sistema de lubrificante (400), a máquina de mineração (100) caracterizada por compreender: uma zona superior; uma zona inferior; um lubrificador (410) configurado para injetar um lubrificante na zona superior durante um ciclo de lubrificante superior tendo um período de tempo do ciclo de lubrificante superior e injetar o lubrificante na zona inferior durante um ciclo de lubrificante inferior tendo um período de tempo do ciclo de lubrificante inferior; um sensor de pressão de fluido (450) operável para detectar um nível de pressão superior do lubrificante na zona superior em um período de tempo predeterminado superior após início do ciclo de lubrificante superior e um nível de pressão inferior do lubrificante na zona inferior em um período de tempo predeterminado inferior após início do ciclo de lubrificante inferior; um controlador (205) operável para: determinar quando o nível de pressão superior está abaixo de um limiar superior por toda a duração do período de tempo do ciclo de lubrificante superior; determinar quando o nível de pressão inferior está abaixo de um limiar inferior por toda a duração do período de tempo do ciclo de lubrificante inferior; e emitir um alerta em resposta ao: nível de pressão superior estando abaixo do limiar superior por toda a duração do período de tempo do ciclo de lubrificante superior, e nível de pressão inferior estando abaixo do limiar inferior por toda a duração do período de tempo do ciclo de lubrificante inferior.

10. Máquina de mineração, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o controlador (205) é ainda operável para determinar quando uma frequência dos desvios de nível de pressão excede uma frequência predeterminada;em que o desvio de nível de pressão é uma quantidade predeterminada abaixo ou acima de um nível de pressão esperado.

11. Máquina de mineração, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o controlador (205) é ainda operável para emitir um segundo alerta baseado nos desvios de nível de pressão.

12. Máquina de mineração, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o lubrificante é injetado no ar.

13. Máquina de mineração, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o sensor de pressão de fluido (450) é um transdutor.

14. Máquina de mineração, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o controlador é ainda operável para emitir os dados de nível de pressão para um servidor remoto (360) para análise.

15. Máquina de mineração, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que os dados de nível de pressão são emitidos de maneira sem fio para o servidor remoto (360).

16. Máquina de mineração, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que emitir o alerta executa um de desligar a máquina de mineração (100), comunicar o alerta a uma rede, e comunicar o alerta para um operador.

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