СПОСОБ ЗАЩИТЫ ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ ОТ НАБЕГАНИЯ ГРУЖЕНЫХ ПОДЪЕМНЫХ СОСУДОВ НА ТЯГОВЫЕ КАНАТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЗАЩИТА Н.Г.ОГНЕВА) Российский патент 1998 года по МПК B66B5/12 

Изобретение относится к шахтным и рудничным подъемным установкам и может быть использовано в автоматизированных системах управления подъемниками для автоматической остановки подъемной машины, снабженной электропневматическим регулятором торможения предохранительного тормоза, в случае возможного набегания груженого подъемного сосуда на тяговый канат в процессе предохранительного торможения шахтной подъемной установки.

Известен способ защиты от напуска тягового каната шахтной подъемной установки, в соответствии с которым сравнивают скорость сматывания каната с барабана подъемной машины и скорость перемещения клети, определяемую путем сравнения частоты электромагнитных волн, возбуждаемых в канате, и частоты волн, отраженных от подъемного сосуда [1].

Однако электромагнитные волны, возбуждаемые в канате токами промышленной частоты, распространяются в нем на незначительное расстояние, для увеличения которого требуется генератор повышенной частоты. К тому же, отраженный от подъемного сосуда сигнал обладает ослабленной мощностью, что требует дополнительного отражающего экрана в месте контакта "подъемный сосуд - канат".

Известен также способ защиты от напуска тягового каната шахтной подъемной установки и аварийной остановки направляющей рамки подъемного сосуда, включающий возбуждение в тяговом канате, в зоне подъемного сосуда, акустической волны заданной частоты, прием этой волны в зоне направляющих шкивов, сравнение частоты ее колебаний с частотой опорного генератора и определение по разности этих частот скорости перемещения подъемного сосуда [2].

Однако напуск каната здесь контролируется для порожнего подъема сосуда, к тому же косвенным методом - сравнением скоростей сосуда и барабана подъемной машины, не повышает точность и безопасность работы подъемной установки. Кроме того, этот способ применим только для одноконцевой подъемной установки, а для использования его в стандартном двухконцевом подъеме требуется двойной комплект соответствующего оборудования, что сужает область его применения.

За прототип принят способ защиты, известный из описания устройства для защиты шахтной подъемной установки от напуска тяговых канатов, включающий возбуждение в тяговых канатах, в зонах подъемных сосудов, акустических волн заданной частоты, прием этих волн в зонах направляющих шкивов, сравнение частот их колебаний с частотой опорного генератора, определение по разности этих частот скорости перемещения подъемных сосудов и наложение тормозного воздействия на электропневматический предохранительный тормоз [4].

Однако регламентные требования относительно величин замедления подъемной установки ("Правила технической эксплуатации в угольных и сланцевых шахтах". М. : Недра, 1976, с. 95, табл. XIII.1), которые необходимо выполнить для защиты подъемной установки от набегания груженого сосуда на тяговый канат, этот способ не осуществит, так как он предназначен только для определения скоростей перемещения подъемных сосудов, но не замедлений, что не повышает безопасность работы.

Цель изобретения - повышение точности, безопасности и расширение области применения.

Эта цель достигается тем, что измеряют действительное замедление груженого подъемного сосуда, дифференцируя величину скорости его перемещения, задают допустимое замедление груженого сосуда, сравнивают их между собой и по их положительной разности уменьшают тормозное воздействие электропневматического предохранительного тормоза.

Сущность предлагаемого способа защиты заключается в следующем. Известно, что у наклонных и вертикальных подъемов замедление каната на окружности не должно быть больше замедления поднимающегося подъемного сосуда, вызванного сопротивлением этого сосуда его подъему, так как иначе подъемный сосуд будет набегать на канат, что приводит к напуску каната, который при остановке подъемной системы устраняется рывком, вредно отражающимся на канате (Карпышев Н. С. "Тормозные устройства шахтных подъемных машин". М.: Недра, 1968, с. 6). В настоящее время ни одна подъемная установка не имеет защиту от набегания подъемного сосуда на канат. Ее можно организовать, если контролировать, к примеру, только величину замедления груженого сосуда, равную при вертикальном подъеме 5 м/с². В случае же ее превышения, следует уменьшить тормозной момент системы в виде, например, комбинированного двухступенчатого тормоза (Карпышев Н.С., там же, с. 194, рис. 52), уменьшив подачу сжатого воздуха в рабочий цилиндр тормоза (Карпышев Н.С., там же, с. 74, рис. 29).

Таким образом, основной операцией данного способа защиты является измерение действительного замедления груженого подъемного сосуда, что является решенной задачей (патент РФ N 2002699, 1993), и сравнение его с заданным допустимым, с последующим (по необходимости) уменьшением тормозного момента предохранительного тормоза, не создавая возможного набегания сосуда на канат. Иными словами, налицо причинно-следственная связь между существенными признаками предлагаемого способа защиты с достигаемым техническим результатом.

Устройство для защиты от набегания груженого сосуда на тяговый канат в технике на сегодня отсутствует.

Известно устройство шахтной подъемной установки от напуска каната при зависании сосуда в стволе, использующее для контроля скорости подъемного сосуда электромагнитные волны, не отличающееся надежностью из-за уже отмеченных выше недостатков. К тому же, схемное решение его достаточно сложное для такой простой задачи, которая ограничивается напуском каната порожнего сосуда [3].

За прототип принято устройство для защиты шахтной подъемной установки от напуска тяговых канатов, содержащее привод шахтной подъемной установки, электропневматический предохранительный тормоз, размещенные на подъемных сосудах излучатели, связанные с передатчиками акустических колебаний заданной частоты, которые соединены посредством тягового каната с размещенными в зонах направляющих шкивов приемниками, блок обработки информации, включающий опорный генератор, подключенный к одному из входов смесителя, второй вход которого является первым входом блока обработки информации, а выход подключен к входу частотного дискриминатора, и элемент сравнения, выход которого является выходом блока обработки информации [4].

Однако это устройство, предназначенное для иных целей, сравнивает пройденные сосудами пути. В данном же случае следует сравнивать замедления, т.е. необходимо также расширить область применения, с безусловной необходимостью повышения безопасности и точности работы устройства.

Цель изобретения - повышение точности, безопасности и расширение области применения.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено задатчиком замедления груженых подъемных сосудов, коммутатором с неподвижными контактами и подвижным якорем, инвертором-усилителем, электропневматическим регулятором давления, а блок обработки информации снабжен дифференциатором, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого служит вторым входом блока обработки информации и связан с задатчиком допустимого замедления груженых подъемных сосудов, а блок обработки информации электрически связан с входом инвертора-усилителя, выход которого подключен к рабочей обмотке электропневматического регулятора давления, соединенного с электропневматическим предохранительным тормозом, причем выходы первого и второго приемников подключены к неподвижным контактам коммутатора, подвижный якорь которого соединен с первым входом блока обработки информации с возможностью синхронного переключения с реверсом подъемной машины на подъем груженого сосуда таким образом, что блок обработки информации всегда оказывается подключенным к приемнику акустических колебаний, размещенному в зоне тягового каната, несущего груженый подъемный сосуд.

Сущность изобретения заключается в следующем. Как известно, в двухконцевом, наиболее распространенном шахтном вертикальном подъеме необходимо контролировать набегание на канат только одного - груженого сосуда. В следующем цикле работы подъемные сосуды поменяют названия. Следовательно, с целью расширения области применения устройства-прототипа, достаточно перед блоком обработки информации разместить коммутатор, который бы подключал к известному устройству только тот подъемный сосуд, который при предохранительном торможении способен опередить тяговый канат, т.е. поднимающийся вверх груженый подъемный сосуд. Поскольку способ защиты предусматривает измерение действительного замедления груженого сосуда по известной его скорости, достаточно ее продифференцировать по времени и сравнить действительное замедление груженого сосуда с заданным допустимым. В связи с тем, что известные электропневматические регуляторы, например типа РДБВ, для уменьшения давления в рабочем цилиндре требуют уменьшения тока в катушке своего электромагнита, следовательно, сигнал из блока сравнения необходимо инвертировать и усилить, так как катушка электромагнита регулятора давления достаточно мощная, т. е. необходим инвертор-усилитель. Для электрогидравлических регуляторов давления, например типа ВЭРДГ, подобного инвертора не надо, так как усилие тормоза изменяется обратно пропорционально силе тока в цепи управления электромагнитного регулятора, но усилитель необходим.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для защиты шахтной подъемной установки от набегания груженых подъемных сосудов на тяговые канаты для реализации предлагаемого способа защиты.

Устройство содержит привод 1 шахтной подъемной установки, подъемные сосуды - груженый 2 и порожний 3, тяговые канаты 4 и 5, направляющие шкивы 6 и 7, передатчики 8 и 9, размещенные в сосудах по одному, электрически соединенные, соответственно с излучателями 10 и 11 акустических колебаний, соединенные звукопроводами 12 и 13, размещенными, в свою очередь, на тяговых канатах 4 и 5 ближе к месту крепления канатов к сосудам, с канатами и имеющие с ними прочный электрический контакт.

Посредством металлических тяговых канатов 4 и 5 излучатели 10 и 11 взаимодействуют с направляющими шкивами 6 и 7, которые акустически связаны с приемниками 14 и 15 акустических колебаний. Их выводы электрически соединены соответственно с неподвижными контактами 16 и 17 коммутатора 18, якорь которого переключается одновременно с реверсом привода 1 подъемной машины на поднятие груженого сосуда 2 (как показано на чертеже) и служит входом блока 20 обработки информации, который содержит соединенные между собой опорный генератор 21, смеситель колебаний 22, отделяющий доплеровскую частоту +F_d, к входам которого подключен якорь 19 коммутатора 18 и опорного генератора 21. Выход смесителя 22 соединен с входом частотного дискриминатора 23, преобразующего сигналы доплеровской частоты в соответствующие напряжения U₂ или U₃ в зависимости от того сосуд 2 или 3 поднимается загруженным.

Выход блока 23 соединен с входом дискриминатора 24, преобразующего напряжения U₂ или U₃ (пропорциональные скоростям перемещения подъемных сосудов 2 или 3) в замедление подъемного сосуда 2 (см. чертеж). Выход дифференциатора 24 соединен с первым входом элемента сравнения 25, второй вход которого соединен с задатчиком 26 допустимого замедления груженого сосуда, являющегося одновременно вторым входом блока 20 обработки информации. Выход элемента сравнения 25, являющийся выходом блока обработки информации, посредством инвертора-усилителя 27 соединен с катушкой электропневматического регулятора давления 28, пневматически связанного с колодками предохранительного тормоза 29, воздействующего на барабан шахтной подъемной машины, механически связанный с приводом 1, отключаемым от сети на период действия предохранительного торможения.

Устройство работает следующим образом.

Электрические колебания заданной частоты ν поступают с передатчика 8 на излучатель 10 акустических колебаний, которые посредством звукопровода 12 и благодаря акустической связи его с тяговым канатом 4, возбуждают в последнем акустические колебания, которые распространяются по канату 4 к направляющему шкиву 6. При этом частота акустических колебаний f₂ в зоне шкива 6 получает при перемещении сосуда 2 (по стрелке на чертеже) приращение +F_d.

На оси направляющего шкива 6 размещен приемник 14 акустических колебаний, который преобразует их в электрические сигналы с частотой f₂ = ν + F_d и с помощью электрической связи передает их на якорь 19 и на неподвижный контакт 16 коммутатора 18, переключенного в это положение одновременно с реверсом привода 1 подъемной машины на поднятие груженого сосуда 2. Якорь 19 служит первым входом блока 20 обработки информации.

При следующем цикле подъема, когда груженым будет сосуд 3, коммутатор 18 соединит свой якорь 19 с неподвижным контактом 17, в результате чего на первый вход блока 20 начнут поступать сигналы c передатчика 9 подъемного сосуда 3, работа блоков которого аналогична. Таким образом, якорь 19 периодически подключает к блоку 20 тот тяговый канат, который закреплен за груженым в данном цикле сосудом и который может не требовать защиты от набегания сосуда на канат при возможном предохранительном торможении барабана подъемной машины.

В смесителе колебаний 22 с помощью опорного генератора 21 производится отделение сигнала, пропорционального только доплеровской частоте +F_d, который, пройдя через частотный дискриминатор 23, преобразуется в напряжение U₂, пропорциональное доплеровской частоте или, что то же самое, скорости перемещения U₂ груженого сосуда в стволе шахты.

Продифференцировав по времени это напряжение в дифференциаторе 24, на его выходе может появиться сигнал, пропорциональный действительному замедлению [-a]_g подъемного сосуда 2, который будучи поданным на первый вход элемента сравнения 25 сравнивается в нем с заданным допустимым от задатчика замедления 26, выход которого связан с вторым входом элемента сравнения. При положительной разности действительного и заданного замедления сосуда 2 на выходе элемента сравнения 25 появляется сигнал, который, пройдя через инвертор- усилитель 27, уменьшает сигнал на катушку электропневматического регулятора давления 28, тем самым уменьшает тормозное усилие предохранительного тормоза 29, что позволит выбрать наметившуюся "слабину" тягового каната 4 и предотвратит набегание сосуда 2 на канат 4.

Изобретение относится к шахтным и рудничным подъемным установкам и может быть использовано в автоматизированных системах управления подъемниками для автоматической остановки подъемной машины. Способ включает измерение действительного замедления груженого подъемного сосуда, дифференцируя величину скорости его перемещения и сравнивая его с заданным допустимым замедлением груженого сосуда. По полученной положительной разности уменьшают воздействие электропневматического предохранительного тормоза. Устройство для реализации способа дополнительно снабжено задатчиком замедления груженого сосуда, инвертором, усилителем, электропневматическим регулятором давления и коммутатором с неподвижными контактами и подвижным якорем. Якорь соединен с входом блока обработки информации с возможностью синхронного переключения с реверсом подъемной машины на подъем груженого сосуда таким образом, что блок обработки информации всегда оказывается подключенным к приемнику акустических колебаний, размещенному в зоне тягового каната, несущего груженый подъемный сосуд. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ защиты шахтной подъемной установки от набегания груженых подъемных сосудов на тяговые канаты, включающий возбуждение в тяговых канатах в зонах подъемных сосудов акустических волн заданной частоты, прием этих волн в зонах направляющих шкивов, сравнение частот их колебаний с частотой опорного генератора, определение по разности этих частот скорости перемещения подъемных сосудов и наложение тормозного воздействия на электропневматический предохранительный тормоз, отличающийся тем, что измеряют действительное замедление груженого подъемного сосуда, дифференцируя величину скорости его перемещения, задают допустимое замедление груженого сосуда, сравнивают их между собой и по их положительной разности уменьшают воздействие электропневматического предохранительного тормоза. 2. Устройство для защиты шахтной подъемной установки от набегания груженых подъемных сосудов на тяговые канаты, содержащее привод шахтной подъемной установки, электропневматический предохранительный тормоз, размещенные на подъемных сосудах излучатели, связанные с передатчиками акустических колебаний заданной частоты, которые соединены посредством тягового каната с размещенными в зонах направляющих шкивов приемниками, блоком обработки информации, включающим опорный генератор, подключенный к одному из входов смесителя, второй вход которого является первым входом блока обработки информации, а выход подключен к входу частотного дискриминатора, и элемент сравнения, выход которого является выходом блока обработки информации, отличающееся тем, что оно снабжено задатчиком замедления груженых подъемных сосудов, коммутатором с неподвижными контактами и подвижным якорем, инвертором-усилителем, электропневматическим регулятором давления, а блок обработки информации снабжен дифференциатором, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого служит вторым входом блока обработки информации и связан с задатчиком допустимого замедления груженых подъемных сосудов, а выход блока обработки информации электрически связан с входом инвертора-усилителя, выход которого подключен к рабочей обмотке электропневматического регулятора давления, соединенного с электропневматическим предохранительным тормозом, причем выходы первого и второго приемников подключены к неподвижным контактам коммутатора, подвижный якорь которого соединен с первым входом блока обработки информации с возможностью синхронного переключения с реверсом подъемной машины на подъем груженого сосуда таким образом, что блок обработки информации всегда оказывается подключенным к приемнику акустических колебаний, размещенному в зоне тягового каната, несущего груженый подъемный сосуд.