СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДОБЫЧНЫМ КОМПЛЕКСОМ ДРАГИ Российский патент 1997 года по МПК E02F9/20 

Изобретение относится к добыче полезных ископаемых и может найти применение при автоматизации процессов при дражной разработке полезных ископаемых.

Известен способ управления добычным комплексом драги [1] основанный на измерении нагрузки привода черпакового механизма P_гл, сравнении ее с заданной P_o и изменении скорости черпания по сигналу рассогласования, измерении скорости черпания текущей V_ч, скорости бокового перемещения V_б, величины зашагивания l_ш и угла поворота ψ драги и изменении по измеренным величинам скорости бокового перемещения V_б, на измерении толщины стружки h, сравнении ее с заданным значением h_p и изменении толщины стружки по сигналу рассогласования.

Недостатком данного способа является то, что в нем не выдерживается отношение ширины стружки b к ее толщине h, соответствующее минимуму расхода электроэнергии на черпание и подъем грунта (b/h 2,3 2,8 для драг 380 л). (2, стр. 254), [3] Тем самым увеличивается расход электроэнергии на черпание и подъем грунта и снижается производительность.

Наиболее близким прототипом, учитывающим данные недостатки является способ [4] основанный на измерении нагрузки привода черпакового механизма P_гл, сравнении ее с заданной Р_o и изменении скорости черпания по сигналу рассогласования;
Задание расчетной емкости черпака q_p, величины зашагивания l_ш, оптимального отношения ширины b стружки к ее толщине h=С_o и вычислении по заданным величинам оптимальных значений толщины h_o и ширины стружки b_o по формулам

изменении в конце отработки каждого слоя, угла поворота драги из одного угла забоя в другой и вычислении корректирующего коэффициента δ по формуле

вычислении расчетных значений толщины h_p и ширины стружки b_p по формулам
h_р=h_o•δ^-1; b_р=b_o•δ;
измерении текущего угла поворота драги ψ и вычислении текущего значения ширины стружки b по формуле

изменении скорости черпания текущей V_ч, скорости бокового перемещения V_б и вычислении скорости бокового перемещения по формуле

где t_ц соnst шаг черпаков;
сравнении скорости бокового перемещения текущей V_б со скоростью бокового перемещения расчетной V_бр и изменении по сигналу рассогласования скорости бокового перемещения; измерении толщины стружки h, сравнении ее с расчетным значением h_p и изменении толщины стружки по сигналу рассогласования.

Недостатком этого способа является то, что значение расчетной емкости черпака q_p задается без учета текущей категории крепости грунта, в результате чего производится нечетное определение оптимальных значений толщины и ширины стружки h_о и b_о, а также их расчетных значений h_р и b_р. В связи с этим осуществляется недостаточно точное регулирование скорости бокового перемещения V_б и толщины стружки h, что приводит к снижению производительности драги и увеличению удельного расхода электроэнергии.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение производительности драги и снижение удельного расхода электроэнергии путем более точного, с учетом текущей категории крепости грунта, определения расчетных значений ширины и толщины стружки.

Сущность способа заключается в следующем.

Измеряют нагрузку P_гл привода черпакового механизма, сравнивают ее с заданной нагрузкой P_o и изменяют скорость V черпания по сигналу рассогласования.

Задают емкость черпака q const, величину зашагивания l_ш, оптимальные отношение ширины стружки и ее толщины С_o и вычисляют по заданным величинам оптимальные значения толщины и ширины стружки:

В конце отработки каждого слоя измеряют угол ψ_м поворота драги из одного угла забоя в другой и вычисляют корректирующий коэффициент δ, учитывающий серповидность забоя, по формуле (18) [4]
δ=a_o+a₁ψ_м-a₂ψ2м

,
где a_o 0.9816; а₁ 6.407 • 10^-4; а₂ 1.24 • 10^-5.

Затем с учетом этого коэффициента вычисляют расчетные значения толщины и ширины стружки h_p и b_p, измеряют текущий угол поворота драги ψ и вычисляют текущее значение ширины стружки по формуле

Измеряют текущую скорость черпания ₄ и текущую скорость бокового перемещения V_б и вычисляют расчетную скорость боковой перемещения V_бр по формуле

Сравнивают скорости бокового перемещения текущую V_б и расчетную V_бр и по сигналу рассогласования изменяют скорость бокового перемещения.

Измеряют толщину стружки h, сравнивают ее с расчетным значением h_p и по сигналу рассогласования изменяют толщину стружки.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе расчетные величины ширины и толщины стружки вычисляют с учетом корректирующего коэффициента γ, учитывающего текущую категорию крепости грунта, который определяют по формуле (1 111) (2, стр. 71):

где Kghн

предельное значение коэффициента наполнения черпака для данной категории крепости грунта;
a_ч+п удельный расход электроэнергии на черпание и подъем грунта, определяемый по формуле

где Q_дp производительность драги.

Для этого в известном способе после вычисления корректирующего коэффициента δ вычисляют производительность драги Q_др, затем по формуле (2) определяют удельный расход электроэнергии а_ч+n и вычисляют корректирующий коэффициент g.

Производительность драги определяют по формулам (1) [4] с учетом формулы (3) [4]

где n_гл число черпаков, проходящих за одну минуту,

t_ц шаг черпаков.

Коэффициент γ для практической реализации вычисляют по упрощенной формуле
g=1,0149-0,138 a_ч+п, (3) полученной разложением формулы (1) в биноминальный ряд Маклорена [5]
;
.

В таблице приведены значения коэффициента γ, рассчитанные по формулам (1) и (3), а также данные о погрешности вычислений.

Из таблицы следует, что в диапазоне изменения a_ч+n от 0.2 до 0.8 Квт. ч/м³ погрешность расчета не превышает + 0.75%
После определения корректирующего коэффициента g вычисляют расчетное значение толщины стружки h_p следующим образом.

Поскольку
а q_p q K_н, где К_н коэффициент наполнения черпака, то
.

Полагая K_н=Kпрн

,, получим:
.

Ширину стружки b_p определяют аналогично по формуле
b_р=b_o•γ•δ..

Таким образом, предлагаемый способ управления добычным комплексом драги позволяет более точно, с учетом категории крепости грунта, определять параметры pаботы драги и выбирать оптимальный для данных условий режим ее работы, что позволяет снизить удельный расход электроэнергии и повысить производительность драги.

Способ реализуют следующим образом. Перед обработкой первого слоя по заданным величинам q, l_ш, и с_o формируют заданные оптимальные значения толщины h_o и ширины стружки b_o:
;
Вычисляют расчетные значения ширины и толщины стружки b и h
h_р=h_o•δ^-1•γ; b_р=b_o•δ•γ,
где γ=1 и δ=1.
В конце обработки первого слоя вычисляют корректирующий коэффициент δ.

δ=0,9816+6,407E-4ψ_м-1,24E-5ψ2м

,,
где ψ_м с датчика угла поворота драги.

Вычисляют производительность драги.

,
где h толщина стружки с датчика;
V_б скорость бокового перемещения с датчика;
ψ текущий угол поворота с датчика.

Определяют удельный расход электроэнергии на черпание и подъем грунта.

,
где P_o мощность холодного хода главного привода (паспортная величина);
P_гл мощность главного привода с датчика.

Вычисляют корректирующий коэффициент
γ=1,0149-0,138 a_ч+п..

После чего вычисляют h_p и b_p:
h_р=h_o•δ^-1•γ; b_р=b_o•δ•γ.
При отработке слоя полученное расчетное значение h_p сравнивается с фактическим h и сигнал рассогласования используется для управления механизмом рамоподъемной лебедки, т. е. для регулирования толщины стружки.

Расчетное значение ширины стружки служит для вычисления текущего значения ширины стружки:
,
а оно, в свою очередь, для вычисления расчетной скорости бокового перемещения
,
где V_ч скорость черпания с датчика скорости черпания;
t_ц const шаг черпаков (паспортная величина).

Полученное значение V_бр срабатывают с текущим значением скорости бокового перемещения V_б и полученный сигнал рассогласования используют для регулирования скорости бокового перемещения.

Скорость черпания регулируют в зависимости от нагрузки привода черпания путем сравнения нагрузки текущей Р с заданной Р по сигналу рассогласования.

Предлагаемый способ позволит значительно снизить удельный расход электроэнергии при работе драги, а поддерживание рабочих параметров (h, V и др. ) в оптимальных для данной категории грунта пределах обеспечивает максимально возможную в данных условиях производительности драги.

Использование: для добычи полезных ископаемых при автоматизации процессов дражной разработки полезных ископаемых. Сущность изобретения: способ управления добычным комплексом драги содержит изменение угла поворота драги из одного угла забоя в другой и вычисление корректирующего коэффициента δ, учитывающего серповидность забоя, вычисление производительности драги и удельного расхода электроэнергии на черпание и подъем грунта a₄ + n, с учетом которых вычисляют дополнительный корректирующий коэффициент g, учитывающий категорию крепости грунта по формуле: . Расчетные значения толщины h_p и ширины b_p стружки вычисляют по формулам h_р=h_o•δ^-1•γ, b_р=b_o•δ•γ, где h_o и b_o оптимальные значения толщины и ширины стружки. Измерение текущей скорости черпания и бокового перемещения драги, сравнение всех текущих и измеренных величин и изменение их по сигналу рассогласования. 1 табл.

Способ управления добычным комплексом драги, заключающийся в измерении нагрузки привода черпакового механизма, сравнении ее с заданной и изменении скорости черпания по сигналу рассогласования, вычислении по заданной емкости черпака, величине зашагивания, оптимальному отношению ширины стружки к ее толщине оптимальных значений ширины b_о и толщины h_о стружки, измерении в конце отработки слоя угла поворота драги из одного угла забоя в другой и вычислении корректирующего коэффициента, вычислении расчетных значений толщины и ширины стружки, измерении текущего угла поворота драги и вычислении текущего значения ширины стружки, измерении текущей скорости черпания и текущей скорости бокового перемещения, вычислении расчетной скорости бокового перемещения, сравнении ее с текущей скоростью бокового перемещения и изменении последней по сигналу рассогласования, измерении толщины стружки, сравнении ее с расчетным значением и измерении по сигналу рассогласования, отличающийся тем, что перед вычислением расчетных величин толщины и ширины стружки вычисляют производительность драги, определяют удельный расход электроэнергии на черпание и подъем грунта и вычисляют дополнительный корректирующий коэффициент по формуле

а расчетные величины толщины и ширины стружки вычисляют по формулам
h_р= h_o•δ^-1•γ;
b_p= b_o•δ•γ,
где h_р, b_р расчетные величины толщины и ширины стружки соответственно, м;
δ корректирующий коэффициент, учитывающий серповидность забоя;
g- дополнительный корректирующий коэффициент, учитывающий категорию крепости грунта;
a_ч+п- удельный расход электроэнергии на черпание и подъем грунта, кВт•ч/м³;
h_о, b_о оптимальные значения толщины и ширины стружки соответственно, м.