Abs t ra ct This thesis investigate

Abs t ra ct
This thesis investigated the monitoring and analysis of signals related to the vibration of large rotary blasthole drills. The research focused on a machine with electric drilling actuators: such machines are used as primary production equipment in the drill‐and‐blast cycle of the surface (open‐pit) mining process. The performance of such machines is limited by the onset of severe vibrations, which can arise due to the interaction of geology, bit, drill string, machine structure, and control settings. Experimental data for the thesis were obtained during field periods at an iron ore mine in Minnesota’s Mesabi Iron Range. The data acquisition and signal analysis techniques which were utilized are presented, including smoothing of signals and calculated variables such as specific energy. Ambient vibration sources and vibration aliasing issues are investigated. Results from analyzing structural response tests indicate that, as expected, the natural frequency of the drill mast decreases with increasing bit depth – although the mounting position of accelerometers distorts this trend. The pull down force (weight on bit) is shown to have no appreciable impact on the mast’s natural frequency, nor on the mast’s damping ratio. A strong relationship between rotary speed and the dominant vibration frequency peaks at 3x and
6x rotary speed is demonstrated, and a physical explanation of the 6x vibration peak is

postulated. The rotary motor current is shown to consistently exhibit frequency peaks at 3x and

6x rotation speed, indicating that this variable is a good candidate for use either as a substitute for accelerometer feedback, or as an auxiliary signal to detect down‐the‐hole vibration when it is not manifested by the mast mounted accelerometers. System identification is used to
demonstrate that the dynamic relationship between vibration and rotary current, while it can be modeled locally, varies with depth and geology and hence is essentially a time‐varying process. This results in the amplitude of rotary current not being usable as a proxy for vibration amplitude. Nonetheless, it is demonstrated that the root‐mean‐square (RMS) of the low frequency current oscillations, in a nonlinear combination with the RMS of the current signal as
a whole, may be able to serve as a proxy for the RMS of the vibration signal.

Kết quả (Việt) 1:

ABS t ra ct Luận án này điều tra giám sát và phân tích các tín hiệu liên quan đến những rung động của mũi khoan lớn máy blasthole. Nghiên cứu tập trung vào một máy tính với điện khoan xi-lanh: máy như vậy được sử dụng như thiết bị sản xuất chính trong chu kỳ drill‐and‐blast của bề mặt (open‐pit) quá trình khai thác. Hiệu suất của máy như vậy được giới hạn bởi sự khởi đầu của rung động nghiêm trọng, có thể phát sinh do có sự tương tác của địa chất, bit, chuỗi khoan, máy cấu trúc, và thiết đặt điều khiển. Các dữ liệu thử nghiệm cho luận án đã thu được trong lĩnh vực thời gian tại một quặng sắt tôi trong phạm vi Minnesota của Mesabi sắt. Thu thập dữ liệu và kỹ thuật phân tích tín hiệu đã được sử dụng được trình bày, bao gồm cả làm mịn của tín hiệu và biến tính chẳng hạn như năng lượng cụ thể. Môi trường xung quanh rung động nguồn và các vấn đề răng cưa rung động được điều tra. Các kết quả từ việc phân tích cấu trúc phản ứng thử nghiệm chỉ ra rằng, như mong đợi, tần số tự nhiên của cột khoan giảm theo độ sâu bit ngày càng tăng-mặc dù vị trí lắp của gia tốc distorts xu hướng này. Kéo xuống lực lượng (trọng lượng trên bit) hiện có không có tác động đáng trên tần số tự nhiên của cột buồm, cũng không phải của cột buồm damping tỷ lệ. Một mối quan hệ mạnh mẽ giữa tốc độ quay và đỉnh núi tần số rung động chiếm ưu thế tại 3 x và6 x tốc độ quay được thể hiện, và một lời giải thích vật lý của 6 x rung cao điểm làgiả thuyết. Quay động cơ hiện tại được hiển thị cho một cách nhất quán triển lãm tần số đỉnh tại 3 x và6 x tốc độ quay, chỉ ra rằng biến này là một ứng cử viên tốt để sử dụng như là một thay thế cho gia tốc phản hồi hoặc như là một tín hiệu phụ trợ để phát hiện down‐the‐hole rung động khi nó không phải biểu hiện của cột gắn gia tốc. Hệ thống nhận dạng là được sử dụng đểchứng minh rằng mối quan hệ năng động giữa rung động và quay hiện tại, trong khi nó có thể được mô hình tại địa phương, với độ sâu và địa chất khác nhau và do đó là về cơ bản là một quá trình time‐varying. Kết quả là biên độ quay vòng hiện tại không phải là có thể sử dụng như là một proxy cho biên độ rung. Tuy nhiên, nó chứng minh rằng root‐mean‐square (RMS) của dao động hiện tại tần số thấp, một phi tuyến kết hợp với RMS của tín hiệu hiện tại nhưnói chung, có thể phục vụ như là một proxy cho RMS tín hiệu rung động.

Kết quả (Việt) 2:

Abs t ra ct
luận án này khảo sát theo dõi và phân tích các tín hiệu liên quan đến sự rung động của cuộc tập trận blasthole quay lớn. Nghiên cứu này tập trung vào một máy tính với thiết bị truyền động khoan điện: máy này được sử dụng như thiết bị sản xuất chính trong chu trình khoan-and-vụ nổ của bề mặt (lộ thiên) quá trình khai thác. Hiệu suất của máy như vậy được giới hạn bằng việc bắt đầu rung động nghiêm trọng, có thể phát sinh do sự tác động của địa chất, bit, chuỗi khoan, cấu trúc máy tính, và thiết lập kiểm soát. Dữ liệu thực nghiệm cho các luận án đã thu được trong thời gian thực tế tại một mỏ quặng sắt trong Mesabi Sắt Phạm vi của tiểu bang Minnesota. Việc thu thập dữ liệu và phân tích tín hiệu kỹ thuật đã được sử dụng được trình bày, bao gồm cả làm mịn các tín hiệu và biến tính như năng lượng cụ thể. Nguồn rung động môi trường xung quanh và các vấn đề rung răng cưa được điều tra. Kết quả từ việc phân tích kiểm tra phản ứng cấu trúc chỉ ra rằng, như mong đợi, các tần số tự nhiên của cột buồm khoan giảm khi tăng độ sâu bit - mặc dù các vị trí lắp đặt của gia tốc bóp méo xu hướng này. Kéo xuống lực (trọng lượng trên bit) được chứng minh là có tác động không đáng kể về tần số tự nhiên của cột buồm, cũng không về tỷ lệ giảm xóc của cột buồm. Một mối quan hệ mạnh mẽ giữa tốc độ quay và các đỉnh tần số rung động chi phối tại 3x và
6x tốc độ quay vòng được chứng minh, và một lời giải thích vật lý của đỉnh rung 6x được mặc nhiên công nhận. Các động cơ quay hiện tại được hiển thị để thống nhất triển lãm đỉnh tần số 3x và tốc độ 6x luân chuyển, chỉ ra rằng biến này là một ứng cử viên tốt để sử dụng, hoặc như là một thay thế cho thông tin phản hồi tốc, hoặc như là một tín hiệu phụ trợ để phát hiện down-the-lỗ rung động khi nó không được thể hiện bởi các cột gắn gia tốc. Xác định hệ thống được sử dụng để chứng minh rằng mối quan hệ năng động giữa rung động và quay hiện tại, trong khi nó có thể được mô hình tại địa phương, thay đổi theo độ sâu và địa chất và do đó về cơ bản là một quá trình thời gian khác nhau. Điều này dẫn đến biên độ quay hiện tại không phải là có thể sử dụng như là một proxy cho biên độ dao động. Tuy nhiên, nó được chứng minh rằng root-mean-square (RMS) của các dao động hiện tại tần số thấp, trong một sự kết hợp phi tuyến với RMS của tín hiệu hiện nay như một toàn thể, có thể phục vụ như là một proxy cho các RMS của tín hiệu rung.