Устройство регулирования производительности драги Советский патент 1988 года по МПК E02F3/16 

«ы /

113

Изобретение относится к автоматизации добычи полезных ископаемых, в частности для автоматизации процесса драгирования.

Цель изобретения - снижение удель ных энергозатрат на черпание грунта с различной его твердостью.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока формирования характеристик; на фиг. 3 - функциональная схема дополнительного не- точника напряжения сравнения; на фиг. 4 - характеристики выходных сиг налов дополнительного источника напряжения сравнения; на фиг. 5 - характеристика скоростей черпания и боковой подачи в функции угла поворота драги.

Устройство содержит источник 1 напряжения сравнения, регулятор 2 мощности, регулятор 3 нагрузки, добычной комплекс 4, датчики тока 5, скорости черпаковой цепи 6, скорости боковой подачи 7, электроприводы черпаковой цепи 8, лебедок носовых канатов 9.

Источник 1 напряжения сравнения выполнен в виде регулятора произво- дительности добычного комплекса и содержит сумматор 10, входы которого соединены с задатчиком 11 производительности и датчиком 12 производительности, а выход подключен к первому усилителю 13. В качестве датчика 12 производительности используют датчик тока нагрузки привода дражной бочки, например, трансформаторный.

Регуятор 3 нагрузки содержит сумматор 14, блок 15 умножения, выход которого соединен с входом третьего сумматора 14, и усилитель 16, вход которого соединен с выходом суммато- ра 14, а выход - с электроприводом 9 лебедок носовых канатов.

Регулятор 2 мощности содержит сумматор 17, датчик 18 мощности, выполненный в виде умножителя, на входы которого подключены датчики тока 5 и скорости 6 привода черпаковой цепи усилитель 19, вход которого соединен с выходом сумматора 17, а выход - с электроприводом 8 черпаковой цепи, вход сумматора 17 соединен с выходом усилителя 13 источника 1 напряжения сравнения. Выход источника 1 напряжения сравнения соединен с входом

блока 20 формирования характеристик к другому входу которого подключен выход блока 21 опорного напряжения с датчиком интегральной крепости грунта, а выход блока 20 формирования характеристик соединен с входом блока 22 умножения, к дургому входу которого подключен датчик 6 скорости черпаковой цепи, а выход - к входу сумматора 14.

К входам второго блока 23 формирования характеристик подключены датчик 5 тока привода черпаковой цепи и выход блока 21 опорного напряжения а выход второго блока 23 формирования характеристик соединен с входом блока 15 умножения, к другому входу которого подключен выход третьего блока 24 формирования характеристик, к входам которого подсоединены датчик 7 скорости боковой подачи и второй выход блока 21 опорного напряжения с датчиком крепости грунта.

Устройство работает следующим образом.

Фотометрическое устройство непрерывно измеряет оптическую плотность записи профиля забоя. Этот сигнал интегрируется, усредняется в блоке 21 опорного напряжения.

При средних значениях интегрально крепости грунта U U,, сигналы U,., и Uu2 равны 0.

Блоки 20, 23 и 24 формирования характеристик работают как пропорциональные звенья с передаточным коэффициентом, равным 1.

Сигнал Uj с источника 1 напряжения сравнения, соответствующий при заданной производительности определенной мощности привода черпаковой цепи, поступает на вход регулятора 2 мощности, который отрабатывает его и вырабатывает сигнал управления электроприводом 8 черпаковой цепи. Этот же сигнал поступает через блок 20 на блок 22 умножения и далее на вход регулятора 3 нагрузки, который вырабатывает сигнал управления приводом 9 лебедок носовых канатов. Сигналы с датчиком скорости 6, тока 5 привода 8 черпаковой цепи и скорости боковой подачи 7 поступают на входы блоков умножения, которые вырабатывают сигналы обратных связей. При движении драги от оси к бортам забоя длина стружки уменьшается. Скорость боковой подачи U растет в функции.

обратно пропорциональной косинусу угла поворота драги. Ток нагрузки привода 8 черпаковой цепи уменьшается, скорость черпаковой цепи увеличивается в функции Up K-Ju.

На графике (фиг. 5) представлены характеристики вида VI для Ur- f(c) и вида I для и f (tf).

При уменьшении интегральной крепости грунта сигнал Un уменьшается, в результате чего на выходе блока 21 опорного напряжения увеличивается сигнал и,, который, воздействуя на блок 24 формирования характеристик, переводит характеристику Uj f(cp) с вида I к характеристике вида III (фиг.5).

При увеличении интегральной крепоти грунта сигнал Uii увеличивается, в результате чего Uц, становится равным О, а сигнал Uo, на выходе блока 21 увеличивается, что приводит к воздействию на блоки 20 и 23 формирования и переводу характеристики U). f (cf) к виду V или IV (фиг. 5).

Блок формирования характеристик работает следующим образом.

Суммирующие усилители 25 и 26 имеют коэффициент усиления 1, причем усилителем 25 производится вычитание входных сигналов, а усилителем 26 - суммирование входных сигналов. При нулевом значении сигнала Uu,(Uui) на выходе усилителя 25 напряжение максимальное и равно величине опорного сигнала U . Напряжение ha выходе .блока в этом случае равно входному напряжению блока Ug.

При максимальном значении сигнала и ,. ,(UQ , т.е. когда он равен опорному, напряжение на выходе усилителя 2 равно,О, соответственно на выходе умножителя 27 будет нулевой сигнал при любом входном сигнале Ug, .

Напряжение на выходе блока Ugbix будет постоянныту и равным (Uiji2), При промежуточных значениях сигнала Uu, (l5u) работа блока характеризуется формулой

ивы. Ки

. и„„

ex )

При увеличении крепости грунта сигнал на выходе датчика интегральной крепости грунта в забое растет. Этому изменению соответствует последова0

о 5

тельный переход устройства регулирования с характеристики зависимости скорости черпания вида II к виду III, I, V и IV.

При изменении сигнала датчика интегральной крепости грунта от О до максимума на выходах блока 21 опорного напряжения происходят последовательные изменения выходных сигналов, которые воздействуют на блоки формирования характеристик таким об разом, что устройство регулирования производительности драги последовательно реализует два алгоритма работы, обеспечивающие минимальный удельный расход электроэнергии во всем диапазоне изменения крепости грунта. Первый алгоритм работы обеспечивает формирование характеристик вида II-1II-I, второй алгоритм - характеристики вида I-V-IV.

Первый алгоритм описывается системой уравкений

и.

К,ил

и

я

,

(О

Q h ljj-- costp-Vj- const.

„

0

5

5

0

5

где U. и и

1

ОС1

и и

ОС

1г. Up К „К

напряжения задания соответственно регуляторам мощности и нагрузки;

сигналы обратных связей соответственно регуляторов мощности и нагрузки; ток нагрузки привода черпаковой цепи; скорость черпания; Vg- - скорость боковой подачи;

коэффициенты пропорциональное ти; постоянный параметр, пропорциональный величине сигнала макси мальвой скорости боковой подачи, какая получается в углу забоя при максимальном угле поворота драги; толщина стружки; длина стружки по оси забоя;

угол поворота драги относительно о Си забоя;

А h - 1 9 добычного комплекса: К - переменный коэффициент, определяющий соотношение между скоростями черпания и боковой подачи.

Анализируя систему уравнений (1), получают следующее: в случае, когда

тику вида IV. При промежуточных значениях Kj формируются промежуточные характеристики вида V,

Таким образом, предлагаемое устройство автоматически оптимизирует процесс разработки грунта во всем диапазоне изменения крепости грунта, принимая за критерий оптимальности

Изобретение относится к автоматизации добычи полезных ископаемых драгированием и позволяет снизить удельные энергозатраты на черпание грунта с различной его твердостью. Устр-во содержит источник 1 напряжения сравнения, регуляторы мощности 2 и нагрузки 3 и добычный комплекс 4, состоящий из электроприводов 8 и 9 черпаковой цепи (ЧЦ) и лебедок носовых канатов и датчиков 5 и 6 тока и скорости ЧЦ. Дополнительно устр-во снабжено датчиком 7 скорости боковой подачи, блоками формирования х-к (БФХ) 20, 23, 24, блоками 15, 22 умножения и блоком опорного напряжения (БОН) 21 с датчиком интегральной крепости грунта. Выходы БОН 21 подключены к входам БФХ 20,23 и 24. К входам БФХ подключены соответственно выходы источника 1, датчиков мощности 18 и тока 5 и датчика 7. Выход БФХ 20 подключен к входу блока 22 умножения, к второму входу которого подключены датчики 18 и 6 мощности и скорости ЧЦ. Выходы БФХ 23 и 24 подключены к блоку 15 умножения. Выходы блоков 15 и 22 подключены к входу регулятора 3 нагрузки. При изменении сигнала интегральной крепости грунта от нуля до максимума на выходах блока 21 происходит последовательное изменение выходных сигналов. Эти сигналы В здействуют на БФХ 20, 23 и 24 таким образом, что устр-во последовательно реализует два алгоритма работы: один в функции номинальных тока и мощности, а другой в функции максимальных скоростей черпания и боковой подачи. При этом БФХ 20, 23 и 24 работают как пропорциональные звенья с передаточным коэффициентом, равным 1. Это обеспечивает минимальный расход электроэнергии во всем диапазоне изменения крепости грунта. 2 3.п. ф-лы, 5 ил. с $ (Л оо to оо

игде К

,

Б

1К, к.

Устройство регулирования формирует характеристику изменения скорости черпания вида I (такую характеристику формируют известные устройства). 20

В случае, когда К, О решение системы уравнений приводит к виду

и.

const.

Устройство формирует характеристику вида II.

При промежуточных значениях коэф- фициен.та Kj устройство формирует промежуточные характеристики вида III.

Второй алгоритм описывается следующей системой уравнений:

25

и„ Uoc,

K.U.I,

Kj 1, решение системы уравнений при-10 наименьшие удельные расходы энерго- водит к видупотребления на добычу горной массы.

Формула изобретения

где В и С - постоянные величины, про- р блоками формирования характе- порциональные соответственно номи- р„стик, двумя блоками умножения и нальному току привода черпаковой це- g опорного напряжения с датчипак овоГ и ° интегральной крепости грунта,

. . первый выход которого соединен с перРешение системы уравнений (2) при- , входами первого и второго бло- водит в случае,если К, 1, к виду формирования характеристик, а

второй выход соединен с первым входом третьего блока формирования характеристик, к второму входу первого 50 блока формирования характеристик подключен выход первого усилителя, а выход первого блока формирования характеристик подключен к первому входу первого блока умножения, к второму 55 входу которого подключен выход датчика скорости черпаковой цепи, а выход первого блока умножения подключен к первому входу третьего сумматора, к второчу входу второго блока фсэрмии,г о..

,I,+ (1-К,)в,

i2 Кзи,-ь(1-к,),. к,, (2)

35

и К л1у ,

где

V - I

При этом устройство формирует характеристику вида I.

В случае К О решение системы уравнений (2) приводит к виду

.V,. §. КцС Ur

const.

рования характеристик подключен выход датчика ;ока, а выход второго блока формирования характеристик подключен к первому входу второго блока умножения, к второму входу которого подключен выход третьего блока формирования характеристик, а выход второго блока умножения подключен к второму входу третьего суммато11)а, при- чем выход электропривода лебедок носовых канатов через датчик скорости боковой подачи подключен к второму входу третьего блока формирования характеристик.

, 1, о т л и - что блок форми /

У/Ш

%

Uu

I

l/i.

У1

соединен с положительном шиной источника питания усилителей, а второй, являющийся первым входом блока, соединен с входом второго суммирующего усилителя, выход которого является выходом блока, а выход первого сумми рующего усилителя подключен к первому входу умножителя, второй вход которого является вторым входом блока. 3. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что блок опорного напряжения содержит два суммирующих усилителя с диодами в цепи обратной связи, входы которых объединены и первые входы подключены к шине источника питания усилителей, а вторые вз{оды являются входом блока, а выходы усилителей являются вьсхоДа- ми блока.

f7

.2

h-i

-LZt

f/yt

Фиг.З

ф1/г4