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Verfahren zum fehlerfreien Erkennen einer Drehzahl-
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unterschreitung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fehlerfreien
Erkennen einer Drehzahlunterschreitung von schwer anlaufenden Maschinen mit mechanischen
Anlaufkupplungen.
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Eine derartige Drehzahlüberwachung dient dem Schutz der mechanischen
Anlaufkupplungen vor Überlastung.
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Durch Geberstörungen bedingte Fehlmeldungen der Drehzahlüberwachung,
z.B. bei KohlemUhlen, haben wiederholt zu einer Abstellung geführt, obwohl keine
Unterschreitung der Drehzahl vorlag.
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Der Ausfall einer Kohlemühle bedeutet zumindest eine verringerte Kraftwerksblockleistung.
Unter Umständen kann er sogar zum Ausfall des gesamten Blockes führen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art zu schaffen, das es ermöglicht, eine echte Unterdrehzahl des mechanischen Antriebes
von kurzzeitigen Leiterunterbrechungen (Wackelkontakt) und Geberstörungen zu unterscheiden.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der eg eines Drehzahlmeßsignals
verzweigt und bei Drehzahlunterschreitung das Vorhandensein beider Signale geprüft
wird.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 : Die Geräte zwischen einem Näherungsschalter an
einer zu überwachenden Antriebswelle und einem Antrieb, Figur 2 : den Schaltplan
einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
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In Fig. 1 ist mit 19 ein Näherungsschalter bezeichnet, wie er zur
Messung von Drehzahlen verwendet wird. Dabei wird ein Oszillator durch einen sich
einer
Spule nähernden Zahn auf der Abtriebsseite der Kupplungswelle
kurzzeitig bedämpft, wobei ein Gebermeßsignal entsteht. Der Näherungsschalter 19
ist über ein Trennschaltgerät 18 mit einer Schaltungsanordnung 16 zur fehlersicheren
Grenzwerterkennung verbunden, an die ein Drehzahlwächter 17 angekoppelt ist. Ferner
sind Klemmen A, B und E an der Schaltungsanordnung 16 für den Grenzwert UNTERDREHZAHL
ECHT", "GE-BERSTORUNG und "ANTRIEB-EIN/ANLAUFüBERBRüCKUNG" vorgesehen. Die Klemme
A für den Grenzwert "UNTERDREH-ZAHL ECHT" ist mit dem AUS-Schalter für den Motor
M verbunden.
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Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist wie folgt ausgestaltet.
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Über die Klemme H wird von Trennschaltgerät 18 (Figur 1) ein Gebermeßsignalimpuls
durch eine Leuchtdiode D1 eines Zweifach-Optokopplers 13 optisch über einen Fototransistor
T1 an eine Klemme G in den Drehzahlwächter 17 (Figur 1) sowie durch eine Leuchtdiode
D2 geleitet, die optisch mit einem weiteren Fototransistor T2 gekoppelt ist. Dessen
Emitter ist mit retriggerbaren Monoflops 9 und 3, mit einem binären Bandfilter 15
und dem Eingang eines D-Flipflop
2 verbunden.
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Aus einer weiteren Klemme D aus dem Drehzahlwächter 17 (Figur 1) stammt
ein Meßsignal bei Unterschreitung der Grenzwertdrehzahl, das in der Schaltungsanordnung
mit dem Gebermeßsignal aus dem Trennschaltgerät 18 (Figur 1) verglichen wird.
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Die Klemme D ist mit einem ersten Eingang eines UND-Gatters 6 und
über eine Einschaltverzögerung 1 sowie über den D-Eingang des D-Flipflops mit einem
zweiten Eingang des UND-Gatters 6 verbunden. Das binäre Bandfilter 15 ist ausgangsseitig
sowohl mit einem dritten Eingang des UND-Gatters 6 als auch mit einem zweiten Eingang
eines weiteren UND-Gatters 14 verbunden.
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Das retriggerbare Monoflop ist ausgangsseitig mit einem ersten Eingang
des UND-Gatters 14 und über eine Einschaltverzögerung 4 mit einem vierten Eingang
des UND-Gatters 6 verbunden. Das retriggerbare Monoflop 3 und die Einschaltverzögerung
4 bilden zusammen ein "binäres Filter".
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Die Klemme E (Antrieb-Ein/Anlaufüberbrückung) ist über eine Einschaltverzögerung
5 sowohl mit einemfünften Eingang des UND-Gatters 6 als auch über eine
weitere
Einschaltverzögerung 8 mit einem ersten Eingang eines UND-Gatters 10 verbunden,
während das retriggerbare Monoflop 9 ausgangsseitig zu einem dritten Eingang des
UND-Gatters führt, dessen Ausgang mit einem negierten Eingang des UND-Gatters 10
verbunden ist.
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Eine Klemme F (Störung der Spannungsversorgung) und der Ausgang des
UND-Gatters 10 führen über je einen Eingang zu einem ODER-Gatter 11, das ausgangsseitig
mit einem RS-Flipflop 12 (Geberstörung) verbunden ist.
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Ausgangsseitig führt das UND-Gatter 6 zu einem RS-Flipflop 7, das
über Klemme 8 den Antrieb bei einer echten Drehzahlunterschreitung abschaltet. Die
RS-Flipflops 12 und 7 können über einen Schalter 20 in Leitung C zurückgestellt
werden (quittieren).
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Die Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Bei einer echten Unterdrehzahl
wird über die Klemme D vom Drehzahlwächter 18 ein Grenzwert "UNTERDREHZAHL" abgegeben.
Da der Referenztakt aus H vom Optokoppler 13 vorhanden ist, wird das am B-Eingang
des D-Flipflops 2 anstehende Grenzwertsignal auf den zweiten Eingang des UND-Gatters
6 gegeben, während es zugleich unmittelbar auf den ersten Eingang geht. Der fünfte
Eingang
des UND-Gatters 6 ist der Anlaufüberbrückung E zugeordnet und zu diesem Zeitpunkt
gesetzt. Das binäre Filter aus retriggerbarem Monoflop 3 und Einschaltverzögerung
4 schaltet ein Signal auf den vierten Eingang des UND-Gatters 6. Das binäre Bandfilter
15 schaltet, wenn kein Bedämpfungsfehler vorliegt, ein Signal auf den dritten Eingang
des UND-Gatters 6.
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Da nunmehr alle fünf Eingänge H-Signal führen, schaltet das UND-Gatter
6 durch und setzt das RS-Flipflop 7, das über Klemme H den Motor M (Figur 1) abschaltet.
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Unter "GEBERSTCRUNG" versteht man Fehler, die auf einen Wackelkontakt,
Leitungsbruch, Ausfall der Geräte 17, 18 19 (Figur 1) sowie auf Bedämpfungsfehler
zurückzu-'ühren sind.
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Bei einem Wackelkontakt wird der Grenzwert "UNTER-DREHZAHL" vom Drehzahlwächter
17 (Figur 1) über die Einschaltverzögerung 1 auf den D-Eingang des D-Flipflop 2
geschaltet. Da während der Unterbrechung kein Referenzsignal aus dem Optokoppler
13 vorhanden ist, kann der Grenzwert nicht durch das D-Flipflop 2 durchgeschaltet
werden. Ebenso wird das retriggerbare Monoflop 3 zurückgesetzt. Am vierten Eingang
des UND-
Gatters 6 hinter dem binären Filter liegt ein L-Signal
an. Damit ist das UND-Gatter 6 gesperrt.
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Da wegen des fehlenden Referenztaktes die retriggerbaren Monoflops
3 und 9 gesperrt sind, erhält das UND-Gatter 14 L-Signale an zwei Eingängen. Der
eine Eingang des nachgeschalteten UND-Gatters 10 ist negiert, so daß ein H -Signal
auftritt. Da die Anlaufüberbrückung E gesetzt ist, steht am Ausgang des UND-Gatters
10 ein H-Signal an, das über das ODER-Gatter 11 das RS-Flipflop 12 GEBERSTÖRUNG
betätigt.
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Fehlt der Referenztakt aus dem Optokoppler 13 wegen einer Geberstörung,
so wird das D-Flipflop 2 nicht durchgeschaltet, und die beiden retriggerbaren Monoflops
3 und 9 zeigen ausgangsseitig L-Signale, dadurch wird das UND-Gatter 6 gesperrt,
jedoch die UND-Gatter 14 und 10 sowie das ODER-Gatter 11 und RS-Flipflop 12, wie
bereits beschrieben, durchgeschaltet.
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Bei wiederkehrendem Referenztakt (Geber o.k.) wird an der Klemme D
das anstehende Grenzwertsignal vom D-Flipflop 2 an den zweiten Eingang des UND-Gatters
6
durchgeschaltet. Das UND-Gatter 6 ist aber immer noch durch das fehlende vierte
Eingangssignal vom binären Filter 3, 4 her blockiert, da der wiederkehrende Referenztakt
zwar das retriggerbare Monoflop 3 direkt durchschaltets jedoch durch die Einschaltverzögerung
4 gesperrt ist. Die Zeit t1 der Einschaltverzögerung 4 ist so eingestellt, daß das
H-Signal an den vierten Eingang des UND-Gatters 6 erst zurückkehrt, nachdem der
Grenzwert "UNTERDREHZAHL" nicht mehr ansteht.
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Unter Geberstörung versteht man aber auch Fehler, die auf die Bedämpfung
des Näherungsschalters zurückzuführen sind. Wird beispielsweise ein mit zwei Segmentzähnen
bedämpfter Näherungsschalter nur noch durch einen Segmentzahn bedämpft, so halbiert
sich die gemeldete Drehzahl. Der Drehzahlwächter würde zur Abschaltung führen. Um
dies zu verhindern, wird das binäre Sandfilter 15 verwendet, das aus einem exclusiven-ODER-Gatter
mit zwei vorgeschalteten retriggerbaren Monoflops und einer nachgeschalteten Einschaltverzögerung
besteht und nur bei halber Drehzahl L-Signal am Ausgang ausgibt. Beim Nichtbedämpfen
des Näherungsschalters durch einen Segmentzahn wird über die Klemme T vom Drehzahlwächter
ein Grenzwert "UN-
TERDREHZAHL" abgegeben. Da der Referenztakt
aus H vom Optokoppler 13 vorhanden ist, wird das am D-Eingang des D-Flipflops 2
anstehende verzögerte Grenzwertsignal auf den zweiten Eingang des UND-Gatters 6
gegeben, während es zugleich unmittelbar auf den ersten Eingang geht. Da bei einem
Bedämpfungsfehler der Ausgang des binären Bandfilters 15 unverzögert auf L-Signal
gesetzt wird, liegt am dritten Eingang des UND-Gatters 6 L-Signal. Damit ist das
UND-Gatter gesperrt. Gleichzeitig wird das L-Signal vom Ausgang des binären Filters
15 auf den zweiten Eingang des UND-Gatters 14 geschaltet und löst dadurch die Meldung
'iGEBERSTÓRUNG" aus.
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Bei nicht mehr vorhandenem Bedämpfungsfehler wird der Ausgang des
binären Bandfilters 15 einschaltverzögert auf H-Signal gesetzt. Die Zeit der Einschaltverzögerung
des "binären Bandfilterss' 15 ist so einzustellen, daß das H-Signal an den dritten
Eingang des UND-Gatters 6 erst zurückkehrt, nachdem der Grenzwert "UNTERDREHZAHL"
nicht mehr ansteht.