Система автоматического контроля технологических параметров земснаряда "грунт Советский патент 1984 года по МПК E02F3/88 

Изобретение относится к системам автоматического контроля технологических параметров горных машин, а именно к системам контроля технологических параметров процесса грунтозабора земснаряда. Известно устройство для контроля технологических параметров процесса грунтозабора земснаряда, обеспечивающее непрерывный контроль консистенции потока гидросмеси, скорости движения ее твердой фазы, текущей и суммарной производительности замснаряда по грунту 1. Недостатком этого устройства является невозможность контроля технологических параметров потока гидросмеси при разработке земснарядом разнохарактерных грунтов (песчано-гравийных или глинисто-илистых). Известно устройство для контроля технологических параметров процесса трунтозабора земснаряда, содержащее два блока измерения объемной консистенции гидросмеси с подключенными к ним датчиками, твердой фазы гидросмеси, выход которого подключен к первому входу блока определения текущей производительности и индикатору скорости движения твердой фазы гидросмеси и имеющий с блоком вычисление скороети движения твердой фазы общие входы, подключенные к выходам блоков измерения консистенции гидросмеси, блок коррекции нуля, выходы которого подключены к блокам измерения консистенции гидросмеси; блок преобразования сигнала консистенции гидросмеси, выход которого соединен с индикатором консистенции гидросмеси и вторым входом блока определения текущей производитепьности, а вход - с выходом второго блока измерения консистенции гидросмеси и входом порогового элемента, выход которого подключен к индикатору характера грунта и через выключатель соединен с одним из входов коммутирующего элемента, второй вход которого соединен с выходом блока определения текущей производительности и индикатором текущей производительности; выход блока определения выработки по грунту соединен с индикатором суммарной производительноети 2. Недостатком данного устройства является то, что оно позволяет вести оперативный учет объема- разработанного земснарядом грунта только в «плотном теле (без пор). В то же время в практике строительных или добычных работ с помощью земснарядов производят оценку объема разработанного ими грунта, уложенного на карту намыва в «естественном сложении (с учетом пор). Известно, что коэффициент пористости различных групп грунтов варьирует в широких пределах. Например, для песчано-гравийных пород ,25-1,45, а для глинисто-илистых Kf7 l,45-1,65. Указанное обстоятельство не позволяет в случае разработки разно характерных грунтов использовать какое-то одно значение Кп Для оперативного определения объема разработанного земснаряда грунта, уложенного на карту намыва в «естественном сложении. Причем вычисление какого-то среднего значения Кп за прошедщее время разработки разнохарактерных грунтов практически невозможно, так как отсутствует информация о суммарном времени разработки песчано-гравийных или глинисто-илистых пород, имеющих различный Кп- Таким образом, машинист земснаряда не может получить оперативную информацию об объеме уложенных на карту намыва грунтов, определенном с требуемой в практике точностью. Цель изобретения - повышение точности оперативного учета объема разработанного земснаряда грунта. Указанная цель достигается тем, что система автоматического контроля технологических параметров земснаряда, содержащая два блока измерения консистенции гидросмеси с подключенными к их первым входам датчиками, блок вычисления скорости движения твердой фазы гидросмеси, который выходом подключен к первому входу блока определения текущей производительности и индикатору скорости движения твердой фазы гидросмеси и имеет с блоком коррекции нуля общие входы, подключенные к выходам блоков измерения консистенции гидросмеси, соединенных вторыми входами с выходами блока коррекции нуля, блок преобразования сигнала консистенции гидросмеси, выход которого соединен с индикатором консистенции гидросмеси и вторым входом блока определения текущей производительности, а вход - с выходом второго блока измерения консистенции гидросмеси и входом порогового элемента, выход которого подключен к индикатору характера грунта и через выключатель соединен с одним из входов коммутирующего элемента, второй вход которого соединен с выходом блока определения текущей производительности и индикатором текущей производительности, при этом выход блока определения выработки по грунту соединен с индикатором суммарной производительности, снабжена переключателем режима учета объема разработанного грунта и блоком автоматического введения коэффициента пористости грунта, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, второй вход - с одним из выходов переключателя режима учета объема разработанного грунта, выход - с вторым выходом переключателя режима учета объема разработанного грунта и входом блока определения выработки земснаряда по грунту, при этом вход переключателя режима соединен с выходом коммутирующего элемента. На чертеже изображена функциональная схема системы автоматического контроля технологических параметров земснаряда «Грунт.

Система «Грунт содержит два блока 1 и 2 высокочастотного измерителя объемной консистенции гидросмеси с емкостными полукольцевыми датчиками 3 и 4 рассеянного поля, расположенными на фиксированном расстоянии Ьла друг от друга вдоль пульповода. Система содержит также блок 5 коррекции нуля, блок 6 вычисления скорости движения, твердой фазы гидросмеси, блок 7 преобразования сигнала консистенции, блок 8 определения текущей производительности земснаряда по грунту, коммутирующий элемент 9, блок 10 определения выработки земснаряда по грунту, пороговый элемент 11, выключатель 12, индикаторы: скорости движения твердой фазы гидросмеси 13 (Vr), текущей производительности земснаряда по грунту 14 (g,p), суммарной производительности по грунту 15 (Q),-консистенции 16 (К) и характера разрабатываемого грунта 17 (ИХГ). Кроме того, система дополнительно снабжена переключателем 18 режима учета объема разработанного земснарядом грунта и блоком 19 автоматического введения коэффициента пористости грунта (Кп), вход управления которого соединен с выходом порогового элемента 11, вход - с одним из выходов (б) переключателя 18, а выход - с вторым выходом (а) и входом блока 10 определения выработки земснаряда по грунту. Вход переключателя режима 18 соединен с выходом коммутирующего элемента 9. Переключение переключателя режима 18 в положение а соответствует режиму оперативного учета объема разработанного земснарядом грунта «в плотном теле, а в положение б - «в естественном сложении.

Для обеспечения автоматического изменения коэффициента пористости грунта К (при преобладании разрабатываемых земснарядом песчано-гравийных или глинистоилистых пород) блок 19 выполнен, например, в виде двухступенчатой потенциометрической схемы, параллельно одной из ступеней которой включен электронный ключ чей вход управления является входом управления блока 19.

Система «Грунт работает следующим образом.

Блоки 1 и 2 с датчиками 3 и 4 обеспечивают непрерывное измерение консистенции потока гидросмеси одновременно в двух сечениях (А и Б) пульповода. С помощью блока 5 осуществляется коррекция нуля блоков измерения консистенции в моменты времени протекания по пульповоду забортной воды. Информация о консистенции гидросмеси с блоков 1 и 2 поступает в вычислительный блок (ВБ) для ее обработки. Блок 6 определяет скорость движения твердой фазы гидросмеси VT, реализуя дискретно-непрерывный вероятностный способ измерения скорости, базирующийся на распознавании образов локальных объемов твердой фазы потока гидросмеси.

В качестве признаков распознавания используются количественная и качественная характеристики процесса изменения во вре5 мени консистенции гидросмеси (естественные неоднородности потока). Причем величина скорости определяется как частное ве. измерительной базы ЬЛБ и времени tn, прохождения в ней «меченого локаль0 ного объема твердой фазы потока гидросмеси, определяемой блоком 6, 20-30 раз з секунду.

Сигналы с выходов блоков 6 и 7, пропорциональньге соответственно скорости Vr и консистенции К поступают на входы бло5 ка 8, определяющего текущую производительность земснаряда по грунту

g, K-Vr-Sn, мз/с,(1)

гдеЗп - сечение измерительного участка пульповода, м.

Блок 7 преобразования сигнала консис0тенции гидросмеси реализует характеристику, которая обеспечивает постоянство знака его выходного сигнала +UBHX независимо от знака сигнала . ±UR с выхода блока 2 измерения консистенции, меняющегося при

5 изменении характера транспортируемого потоком гидросмеси грунта (глинисто-илистого или песчано-гравийного),

Техническая реализация блока 7 позволяет осуществлять индивидуальную тарировку системы при транспортировании

0 потоком гидросмеси глинисто-илистых пород путем изменения коэффициента усиления входящего в него инвертирующего операционного усилителя (левая ветвь характеристики блока 7).

Тарировка системы при транспортирова5 НИИ потоком гидросмеси песчано-гравийного материала осуществляется путем изменения коэффициента усилия усилителей в блоках 1 и 2. Таким образом, при доминирующем изменении характера разрабо- тайного грунта тарировка системы автоматически меняется с переходом работы блока 7 с одной ветви его характеристики на другую.

Наличие в системе блока 7 позволяет 5 контролировать с помощью индикатора 16 консистенцию гидросмеси К при любом характере ее твердой фазы, а также определять при тех же условиях и текущую производительность земснаряда по грунту с помощью блока 8.

Информация с выхода блока 8 через коммутирующий элемент 9 в дальнейшем подается на вход блока 10, определяющего выработку земснаряда по грунту за определенный промежуток времени 5Qr , (2)

Пороговый элемент 11 формирует сигнал управления ±Uynp как функцию сигнала ±UK с выхода блока 2 измерения консистенции гидросмеси, отражающего характер транспортируемого потоком гидросмеси грунта. Сигнал ±Uvnp , поступая на индикатор ИХГ, обеспечивает включение одного из его транспортеров, например «Песок

из его транспорантов, например, «Песок или «Глина. Первый транспорант включается при сигнале . а второй при -Uynp .

В зависимости от положения выключателя 12 система позволяет осуществлять два режима работы блока 10 определения выработки земснаряда по грунту: учет только песчано-гравийного грунта (выключатель 12 замкнут); учет всего разрабатываемого земснарядом грунта независимо от его характера (выключатель 12 разомкнут).

В первом режиме управляющий вход коммутирующего элемента 9 подключен к выходу порогового элемента 11. При прохождении по пульповоду грунта, например глинисто-илистого (-Uynp ), коммутирующий элемент 9 отключает электрическую связь блока 8 с блоком 10. Последний прекращает определять выработку земснаряда по грунту. Накопленная в памяти блока 10 информация о количестве прошедшего через датчик системы песчано-гравийного грунта сохраняется до следующего момента его прохождения по пульповоду, когда коммутируюший элемент 9 от сигнала с порогового элемента 11 (+Uynj) ) вновь подключит блок 10 к выходу блока 8.

При разомкнутом выключателе 12 (второй режим) управляющий вход коммутирующего элемента 9 отключен от выхода порогового элемента 11. Независимо от характера транспортируемого грунта коммутирующий элемент 9 обеспечивает электрическую связь блоков 8 и 10. Последний осуп1.ествляет определение суммарной выработки земснаряда по грунту без учета характера последнего.

При переключении переключателя 18 в положение а на вход блока 10 поступает информация о текущей производительности земснаряда по грунту g-j, определенная блоком 8 «в плотном теле с учетом объемной консистенции гидросмеси К. При этом и блок 10 определяет выработку земснаряда по грунту тоже «в плотном теле, что фиксируется счетчиком 15.

Этот режим оперативного учета объема разработанного земснарядом грунта целесообразно использовать, когда точно известен транспортируемый земснарядом материал и требуется оперативно определить либо его объем (при знании коэффициента пористости), либо его суммарный вес (при знании его удельного веса). Тогда показание счетчика 15 необходимо умножить на значение той или другой известной характеристики разрабатываемого земснарядом материала.

При разработке земснарядом разнохарактерного грунта (с целью оперативного учета объема выполненных им работ) переключатель 18 переключают в положение б.

В этом режиме работы системы учета сигнал, пропорциональный g-f, поступает на вход блока 10 через блок 19 автоматического введения коэффициента пористости грунта. Блок 19 автоматически изменяет величину Кп в зависимости от знака сигнала ±Uynf) , поступающего на его вход управления с порогового элемента 11 и однозначно связанного с характером преобладающих пород, разрабатываемых земснарядом в данный момент. Так при сигнале -fUynf(песчано-гравийные породы) блоком 19 автоматически вводится ,35, а при сигнале Uvnt (глинисто-илистые породы) вводится ,55. Схемное решение блока 19 позволяет уточнять значения указанных коэффициентов для конкретных условий разработки земснарядом грунтов, что предопределяет возможность повышения точности учета объема выполненных земснарядом работ.

Таким образом, наличие блока 19 обеспечивает непрерывное изменение коэффициента пористости разрабатываемого земснарядом грунта, что позволяет повысить точность оперативного учета его объема, уложенного на карту намыва «в естественном сложении и приблизить ее к метрологическим возможностям традиционно используемой для этих целей геодезической съемки карты намыва. Использование последней для оперативного определения выполненных работ земснарядом практически невозможно в силу известных методических и организационных ограничений.

Качественно новые возможности в совершенствовании системы учета работы земснаряда подтверждены при испытаниях системы «Грунт, имеющей более широкие функциональные возможности, чем известные системы того же назначения.

Возможность разработанной системы «Грунт осуществлять оперативный учет объема разработанного земснаряда грунта независимо от его характера позволяет свести к минимуму необходимость в геодезических замерах карты намыва, что существенно сокрашает объем геодезических работ, выполнение которых в тяжелых условиях гидромеханизации строительных работ связано с большими организационными трудностями и сушественными финансовыми затратами.

Кроме того, совершенствование системы учета объема работ, выполняемых земснарядами, открывает качественно новые возможности в повышении культуры труда и в улучшении гидромеханизированных работ.

Система автоматического контроля технологических параметров земснаряда, содержащая два блока измерения консистенции гидросмеси с подключенными к их первым входам датчиками, блок вычисления скорости движения твердой фазы гидросмеси, который выходом подключен к первому входу блока определения текущей производительности и индикатору скорости движения твердой фазы гидросмеси и имеет с блоком коррекции нуля общие входы, подключенные к выходам блоком измерения консистенции гидросмеси, соединенных вторыми входами с выходами блока коррекции нуля, блок преобразования сигнала консистенции гидросмеси, выход которого соединен с индикатором консистенции гидросмеси и вторым входом блока оггределения текущей производительности, а вход - с выходом второго блока измерения консистенции гидросмеси и входом порогового элемента, выход которого подключен к индикатору характера грунта и через выключатель соединен с одним из входов коммутирующего элемента, второй вход которого соединен с выходом блока определения текущей производительности и индикатором текущей производительности, при этом выход блока определения выработки по грунту, соединен с индикатором суммарной производительности, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности оперативного с S учета объема разрабатываемого земснарядом грунта, она снабжена переключателем (Л режима учета объема разработанного грунта и блоком автоматического введения коэффициента пористости грунта, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, второй вход - с одним из выходов переключателя режима, учета объема разработанного грунта, выход - с вторым входом переключателя режима учета объема разработанного грунта и входом блока опСП ел ределения выработки земснаряда по грунту, при этом вход переключателя режима 05 соединен с выходом коммутирующего элемента. 05