УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ШАХТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК ОТ ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ КАНАТА Российский патент 2015 года по МПК B66B5/02 

Изобретение относится к области шахтных подъемных машин, в частности к устройствам защиты подъемных установок от проскальзывания каната по ведущим шкивам трения (многоканатным и одноканатным).

Известно прижимное устройство канатов ведущего шкива подъемной машины, состоящее из бесконечной резинотросовой ленты, барабанов с натяжными грузами и направляющими, которые прижимают ведущие канаты к футеровке шкивов трения, увеличивая при этом силу трения между канатами и футеровкой, а также угол обхвата шкива канатами [А.с. №506566].

Указанному устройству присущи следующие недостатки.

Резинотросовая лента будет прижимать канат к футеровке только в том случае, если он находится выше футеровки, поэтому для поддержания устройства в рабочем состоянии потребуется частая замена футеровки. Для создания необходимого давления ленты требуется подвешивать значительный груз.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату решением является устройство защиты подъемных установок от проскальзывания каната, представляющее собой узел торможения канатов, состоящий из неподвижных брусьев с фрикционными накладками, неподвижным упором со скосами, подвижного заклинивающего элемента с фрикционными накладками, пружинно- гидравлическим приводом, рычажным устройством, телескопической направляющей, трубопроводом для воздуха, промежуточного реле, автоматического быстродействующего выключателя и электропневматического клапана (см. А.с. №737340). При проскальзывании канатов по шкиву трения защита приводит к отключению подъемного двигателя постоянного тока путем срабатывания выключателя автоматического быстродействующего и наложения предохранительного тормоза с выпуском воздуха из цилиндра предохранительного тормоза с помощью электропневматических клапанов через трубопроводы. Недостатком устройства контроля является низкое быстродействие механической части. Время срабатывания устройства составляет 1,2…1,5 с.

Результатом низкого быстродействия могут быть тяжелые аварии, а именно: разрушение и выход из строя футеровки, неконтролируемое движение сосудов и разрушение армировки ствола, обрыв канатов и падение сосудов.

Задачей настоящего изобретения является повышение быстродействия и предупреждение аварийных ситуаций на ранних стадиях с целью минимизации последствий аварии.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство защиты шахтных подъемных установок от проскальзывания каната содержит блок аварийного отключения механизма, включающий в себя промежуточное реле и выключатель автоматический быстродействующий, отключающий двигатель постоянного тока, дополнительно содержит измерительный блок, выполненный на базе шунта, включенного в цепь обмотки якоря электродвигателя, выход которого подключен к входам первого и второго блоков задержки, выход первого блока задержки подключен к входу блока контроля проскальзывания на участке разгона, выход которого в свою очередь подключен ко входу блока аварийного отключения механизма, выход второго блока задержки подключен к входу блока контроля проскальзывания на участке установившейся скорости, выход которого подключен к входу блока индикации нормального режима работы, выход которого в свою очередь подключен к входу блока регистрации аварийного режима, выход которого подключен ко входу блока аварийного отключения механизма.

На фиг.1 приведена принципиальная схема заявленного устройства защиты шахтных подъемных установок от проскальзывания каната; на фиг.2 - временные циклограммы работы блоков, входящих в устройство.

Устройство защиты шахтных подъемных установок от проскальзывания каната (фиг.1) содержит измерительный блок 1, блок 2 индикации нормального режима работы, блок 3 контроля проскальзывания на участке установившейся скорости, блок 4 регистрации аварийного режима, блок 5 аварийного отключения, первый блок 6 задержки, второй блок 7 задержки, блок 8 контроля проскальзывания на участке разгона.

Измерительный блок 1 выполнен на базе токоизмерительного шунта, операционного усилителя и диодного моста, RC - цепи, предназначенной для фильтрования низких частот. Во втором блоке 7 задержки и первом блоке 6 задержки реализованы операции вычитания. Блоки реализованы на базе суммирующих усилителей и усилителя перемены знака. Блок 3 контроля проскальзывания на участке установившейся скорости включает в себя два операционных усилителя, служащих для установки нижнего и верхнего значений тока при помощи регулируемых сопротивлений; далее установлен логический элемент «И-НЕ», за ним установлена диодная развязка, служащая для индикации события «отклонение значения». Далее установлен блок 2 индикации нормального режима работы, выполненный на базе транзисторов и светодиода, служащего индикацией режима «работа». Блок 4 регистрации аварийного режима, выполненный на базе операционного усилителя, шунтированного RC - цепью для фильтрации низких частот, и светодиода, отображающего режим «Превышения значения». Блок 5 аварийного отключения механизма выполнен с использованием транзисторов, которые управляют катушкой реле, при помощи которого происходит срабатывание выключателя автоматического быстродействующего и отключается питание двигателя. При этом загорается индикация, фиксирующая режим «авария». Блок 8 контроля проскальзывания на участке разгона выполнен на базе операционного усилителя и регулируемого сопротивления, устанавливающего величину аварийного значения пускового тока, при которой происходит срабатывание операционного усилителя.

На фиг.2 (а-д) показаны: а - угловая скорость вращения двигателя; б - ток якоря двигателя постоянного тока; в - исходный сигнал управления двигателем, имеющий два состояния («Пуск», «Остановка»); г - выход первого блока 6 задержки; д - выход второго блока 7 задержки.

Устройство защиты подъемных установок от проскальзывания каната работает следующим образом.

В момент пуска механизма посредством релейной схемы из измерительного блока 1 подается информационный сигнал на первый 6 и второй 7 блоки задержки. С первого блока 6 задержки сигнал подается на вход блока 8 контроля проскальзывания на участке разгона, а со второго блока 7 задержки на вход блока 3 контроля проскальзывания на участке установившейся скорости и далее вход блока 2 индикации нормального режима работы, с выхода которого подается на вход блока 4 регистрации аварийного режима, выходной сигнал которого приходит на вход блока 5 аварийного отключения механизма.

В блоке 8 контроля проскальзывания на участке разгона реализуется следующая логическая функция:

где х(τ)- выходной сигнал блока 8 контроля проскальзывания на участке разгона, имеющий два уровня Откл. и Раб.;

Δ₁ - величина текущего значения тока на участке разгона;

Δ₂ - величина допустимого значения тока на участке разгона;

Δ₃ - величина допустимого отклонения значения тока на участке разгона.

Если разность величин (Δ₁-Δ₂) больше, чем сигнал Δ₃, то сигнал с выхода блока 8 контроля проскальзывания на участке разгона поступает на вход блока 5 аварийного отключения механизма и двигатель останавливается. В противном случае сигнал не считается аварийным и работа продолжается.

На вход блока 3 контроля проскальзывания на участке установившейся скорости поступает сигнал со второго блока 7 задержки.

В блоке 3 контроля проскальзывания на участке установившейся скорости реализуется следующая логическая функция:

где y(τ) - выходной сигнал блока контроля проскальзывания на участке установившейся скорости;

Δ₄ - величина текущего значения тока на участке установившейся скорости;

Δ - величина допустимого значения тока на участке установившейся скорости;

Δ^* - величина допустимого отклонения значения тока в момент установившейся скорости.

Если разность величин (Δ-Δ₄) будет больше Δ^*, то с выхода блока 4 регистрации аварийного режима на вход блока 5 аварийного отключения механизма поступает сигнал отключения. А в случае, когда сумма величин (Δ-Δ₄) будет приблизительно равна Δ^*, сигнал считается неаварийным.

Включение системы в работу (условно принято за момент времени τ=0) происходит по сигналу (Пуск), показано на фиг.2в. Этот сигнал подается с местного пульта управления оператором подъемной установки.

На фиг.2а приведен график изменения угловой скорости вращения двигателя. Весь цикл работы состоит из трех участков:

1. Первый участок (τ=0÷τ₁) - участок разгона, где двигатель движется с ускорением до момента τ₁ набора номинальной скорости.

2. Второй участок - участок движения с равномерной скоростью.

3. Третий участок - участок торможения (после команды «Остановка»).

На фиг.2б приведен график изменения действующих значений тока якоря двигателя постоянного тока. Начиная с момента пуска (τ=0) протекает процесс разгона двигателя до установившейся скорости, который длится до момента времени τ₁ (5-8с), после чего ток стабилизируется (также, как и скорость вращения).

Выходное напряжение U измерительного блока 1 пропорционально току двигателя

U=I_д*к_т.ш*к_д.т.,

где к_т.ш - коэффициент шунта,

к_д.т. - коэффициент схемы датчика тока.

График изменения выходного напряжения U повторяет динамику изменения действующих значений тока якоря I_д. Выход измерительного блока 1 является информационным входом устройства.

Информационный выход измерительного блока 1 подключен к входам первого 6 и второго 7 блоков задержки.

На фиг.2г, 2д приведены выходные сигналы первого блока 6 задержки и второго блока 7 задержки.

Появление аварийного сигнала обеспечивается последовательным срабатыванием четырех блоков при контроле проскальзывания на участке разгона и шести блоков при контроле проскальзывания на участке установившейся скорости. При собственном времени срабатывания аналоговых блоков 5*10^-6-10^-5 полное время срабатывания устройства будет определяться в основном собственным временем срабатывания блока 5 аварийного отключения механизма, составляющим 0,06-0,08 с и складывающимся из времени срабатывания реле (0,04-0,05 с) и выключателя автоматического быстродействующего (20 мс).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет распознать аварийную ситуацию проскальзывания каната на ранних стадиях и повысит быстродействие срабатывания защиты.

Устройство защиты подъемных шахтных установок от проскальзывания каната содержит измерительный блок (1), блок (2) индикации нормального режима работы механизма, блок (3) контроля проскальзывания на участке установившейся скорости, блок (4) регистрации аварийного режима, блок (5) аварийного отключения, первый блок (6) задержки, второй блок (7) задержки, блок (8) контроля проскальзывания на участке разгона. Достигается повышение быстродействия и предупреждение аварийных ситуаций на ранних стадиях с целью минимизации последствий аварии. 2 ил.

Устройство защиты шахтных подъемных установок от проскальзывания каната, содержащее блок аварийного отключения механизма, включающий в себя промежуточное реле и выключатель автоматический быстродействующий отключающий двигатель постоянного тока, отличающееся тем, что дополнительно содержит измерительный блок, выполненный на базе шунта, включенного в цепь обмотки якоря электродвигателя, выход которого подключен к входам первого и второго блоков задержки, выход первого блока задержки подключен к входу блока контроля проскальзывания на участке разгона, выход которого в свою очередь подключен ко входу блока аварийного отключения механизма, выход второго блока задержки подключен к входу блока контроля проскальзывания на участке установившейся скорости, выход которого подключен к входу блоку индикации нормального режима работы, выход которого в свою очередь подключен к входу блока регистрации аварийного режима, выход которого подключен ко входу блока аварийного отключения механизма.