Устройство для управления и контроля положения шахтного регулятора воздушных потоков Советский патент 1988 года по МПК E21F1/12 

(Л

с

СА9 hO S9 4

Изобретение относится к. горной пром-сти и м.б. использовано в системах диспетчерского и автоматического управления проветриванием шахт. Цель - расширение функциональных возможностей устр-ва за счет измерения расхода воздуха (В) в горной выработ ке (ГВ). Устр-во содержит диспетчерский узел 1, соединенный трехпровод- ной линией связи (провода телефонного кабеля 2-4) с подземным узлом 5. Диспетчерский узел 1 содержит двух- полярный источник 6 питания, таймер 7§

I I YT..I I &-.J

7, кнопки 8, 9 ручного управления, ключи 10-13 управления ЭВМ, промежуточные реле 14, 15, стабилизированный источник 16 питания мостовой измерительной схемы 17 с элементами искро- защиты, усилитель 18 разбаланса моста с индикатором положения створок регулятора (Р), стабилизаторы 19, 20 тока,реле 21 контроля положения ствог; рок Р и индикатор 32 скорости В. Подземный узел 5 состоит из блока 33 ис- кробезопасносных реле, тиристора 34

- t

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в системах диспетчерского и автоматического управления проветри- ванием шахт, в том числе опасных по газу и пыли.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения расхо- да воздуха в горной вьхработке.

На чертеже представлена йринципи- альная электрическая схема устройств для управления и контроля положения шахтного регулятора воздушных потоков.

Устройство содержит диспетчерский узел 1, соединенный трехпроводной линией связи (провода телефонного кабеля 2-4) с подземным узлом 5.

Диспетчерский узел 1 содержит дву полярный-источник 6 питания с искро- безопасным выходом, таймер 7, кнопки ручного управления 8 и 9, ключи 10-13 управления управляющей вычислительной машины, промежуточные реле 14 и 15, стабилизированный источник

16с искробезопасным выходом для питания мостовой измерительной схемы

17с элементами искрозащиты (диодами-стабилитронами и резисторами, залитыми -термореактивным компаундом), усилитель 18 разбаланса моста с индикатором Положения створок регулятора, стабилизаторы 19 и 20 тока, репе 21 контроля положения створок регулятора с контактами 22 и 23,вклю 4eHHbtMH соответственно в провода 2

.с переменным резистором 35, диодных дешифраторов 36 и 37, датчиков положения 38 створок Р и скорости 39 движения В в ГВ с преобразователем 40 скорости вращения крыпьчатки в частоту, совмещает функции управления Р расхода В, контроль.положения створок Р и скорости движения В в ГВ по циклическому режиму работы. Длительность цикла управления и контроля регулируется таймером 7 и м.б. выбрана от 2 до 32 мин. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

5

д

5

0

5

0

и 4 линии связи, контакты 24-.27, промежуточного реле 14, контакты 28-31 промежуточного реле 15 и индикатор 32 скорости воздуха.

Подземньш узел 5 аппаратуры состоит из блока 33 искробезопасных риле, тиристора 34 с переменным резистором 35, подключенным к управляющему электроду и аноду тиристора, диодные дешифраторы 36 и 37, датчик 38 положения створок регулятора,та- хометрический датчик 39 скорости движения воздуха в горной вьфаботке с преобразователем 40 скорости вращения крыпьчатки в частоту..

Таймер 7 диспетчерского узла 1 состоит -из первого одновибратора 41 с управляемьм ключом-, генератора 42 .секундных и минутных импульсов, пер вый счетчик 43 минутных и второй счетчик 44 секундных импульсов, элемента ИЛИ 45, второго одновибратора 46, цепочки 47 из последовательно подключенных элементов ИЛИ-НЕ, транзисторов 48 - усилителей мощности (эмиттерных повторителей), RS-триг- гера 49, элемента И 50, дополнительного транзистора 51 - усилителя мощности.

В диспетчерском узле 1 источник 6 питания служит для подачи .напряжения нa таймер 7, индикатор 32 ско- ,ф6сти воздуха и усилитель 18. с индикатором положения створок регулято- ра. Выходы стабилизаторов 19 и 20 тока в линии связи подключены к второму 3 и третьему 4 проводам проводной линии связи через контакты 24-31 промежуточных реле 14 и 15, катушки которых соединены с первым выходом таймера 7 через первую группу контактов кнопок 8 и 9 ручного управления и ключей 12 и 13 управляющей 3BMj вторая группа которых, соответственно, 8, 9 и 10, 11 соединена с входом таймера 7. Выход стабилизированного источника 16 питания подключен к диагонали питания мостовой измерительной схемы 17, выход которой подключен к усилителю 18 с индикатором по10

первого элемента ИП11-НЕ цепочки 47. Вьгходы разрядов первого счетчика 43 минутных импульсов соедине 1Ы с вторыми входами нечетных элементов ИЛИ-НЕ цепочки 47. выходы которых подключены также к входам транзисторов 48 - усилителей мощности. Первые входы четных элементов 1ШИ-НЕ цепочки 47 соединены с общей шиной. Выход первого разряда первого счетчика 43 минутных И1 пульсов подклю-; чен также к R-входу КЗ-триггера 49, первом инверсному входу элемента

ложения створок регулятора, одно пле- is И 50и черезвторой одновибратор 46 ковторо гу входу элемента ИЛИ 45, выход которого соединен с R-входом второго счетчика 44 секундных импульсов Выходы транзисторов 48 - усилителей мощности являются первым выходом таймера 7 и подключены к второму инверсному входу элемента И 50 и S-входу RS-триггера 49, выход которого подключен к третьему входу элемента И 50.Выход последнего соединен свхо. дом дополнительного транзистора 51 - усилителя мощности, выход которого является вторым выходом таймера 7, входом которого является вход ключа на входе первого одновибратора 41.

40 мостовой измерительной схемы 17 подключено к замыкающему контакту 22 реле 21 контроля положения створок регулятора, катушка которого подключена к второму выходу таймера 7, замыкающий контакт 22 включен в цепь первого провода 2 линии связи, а размыкающий контакт 23 - в цепь третьего провода 4 линии связи. Индикатор 32 скорости воздуха подключен к второму 3 и третьему 4 проводам линии связи через контакты 23-31 промежуточных реле 14 и 15, а также реле 21 контроля положения створок регулятора,

В подземном узле 5 блок 33 искро- безопасных реле подключен к третьему проводу 4 и через диодный дешифратор 37 обратной полярности к второму проводу 3 линии связи. Параллельно одной катушке реле 52 блока 33 искро- безопасных реле включен тиристор 34, к аноду и управляющему электроду которого подключен переменный резистор 35. Датчик 38 положения створок регулятора подключен к первому 2 и второму 3 проводам линии связи, а датчик 39 скорости движения воздуха - к третьему проводу 4 и через диодный дешифратор 36 прямой полярности к второму проводу 3 линии связи.

В таймере 7 выход первого одновиб- ратора 41 подключен к R-входам генератора 42 минутных и секундных импульсов, первого счетчика 43 минут20

25

30

второ гу входу элемента ИЛИ 45, выход которого соединен с R-входом второго счетчика 44 секундных импульсов Выходы транзисторов 48 - усилителей мощности являются первым выходом тай мера 7 и подключены к второму инверс ному входу элемента И 50 и S-входу RS-триггера 49, выход которого подключен к третьему входу элемента И 50.Выход последнего соединен свходом дополнительного транзистора 51 - усилителя мощности, выход которого является вторым выходом таймера 7, входом которого является вход ключа на входе первого одновибратора 41.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении команды на открывание или закрывание створок регулятора расхода воздуха от кнопок ручного управления 8 и 9 или юпючей 10 и 11 управления ттравляющей вычислительной машины шунтируется базовый трк транзистора на входе первого одновибратора 41, последний запирается, а первый одновибратор 41 сраба тывает. Импульс с его выхода поступает на R-входы генератора 42, первого счетчика 43, а, пройдя через 45 элемент ИЛИ 45, - на R-вход второго счетчика 44, приводя их в исходное состояние. Генератор 42, собранный на микросхеме и кварцевом резонаторе, формирует импульсы с секундным и

35

40

ных импульсов, а также к первому вхо- 50 минутным периодами следования. Перду элемента ИЛИ 45. Выходы генератора 42 минутных и секундных импульсов подключены к счетным входам первого счетчика 43 минутных и второго счетчика 44 секундных импульсов, выходы которого через скользящий контакт переключателя подключены к входу останова счета второго счетчика 44 секундных импульсов и первому входу

55

вый счетчик 43 производит отсчет минутных импульсов, а второй счетчик 44 - отсчет секундных импульсов. После сброса импульсов от первого одновибратора 41 второй счетчик 44 находится в нулевом состоянии. В зависимости от требуемой длительности импульса управления с помощью переключателя на выходах второго счет

первого элемента ИП11-НЕ цепочки 47. Вьгходы разрядов первого счетчика 43 минутных импульсов соедине 1Ы с вторыми входами нечетных элементов ИЛИ-НЕ цепочки 47. выходы которых подключены также к входам транзисторов 48 - усилителей мощности. Первые входы четных элементов 1ШИ-НЕ цепочки 47 соединены с общей шиной. Выход первого разряда первого счетчика 43 минутных И1 пульсов подклю-; чен также к R-входу КЗ-триггера 49, первом инверсному входу элемента

И 50и черезвторой одновибратор 46 ко

второ гу входу элемента ИЛИ 45, выход которого соединен с R-входом второго счетчика 44 секундных импульсов Выходы транзисторов 48 - усилителей мощности являются первым выходом таймера 7 и подключены к второму инверсному входу элемента И 50 и S-входу RS-триггера 49, выход которого подключен к третьему входу элемента И 50.Выход последнего соединен свхо. дом дополнительного транзистора 51 - усилителя мощности, выход которого является вторым выходом таймера 7, входом которого является вход ключа на входе первого одновибратора 41.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении команды на открывание или закрывание створок регулятора расхода воздуха от кнопок ручного управления 8 и 9 или юпючей 10 и 11 управления ттравляющей вычислительной машины шунтируется базовый трк транзистора на входе первого одновибратора 41, последний запирается, а первый одновибратор 41 срабатывает. Импульс с его выхода поступает на R-входы генератора 42, первого счетчика 43, а, пройдя через элемент ИЛИ 45, - на R-вход второго счетчика 44, приводя их в исходное состояние. Генератор 42, собранный на микросхеме и кварцевом резонаторе, формирует импульсы с секундным и

минутным периодами следования. Пер

вый счетчик 43 производит отсчет минутных импульсов, а второй счетчик 44 - отсчет секундных импульсов. После сброса импульсов от первого одновибратора 41 второй счетчик 44 находится в нулевом состоянии. В зависимости от требуемой длительности импульса управления с помощью переключателя на выходах второго счетчика 44 производится подключение со ответствующего выхода. Например, подключив третий вывод в правом поле второго счетчика 44, получаем длительность импульса, равную 3с, пятый вывод - длительность импульса 5 с и так далее до 9 с.

Импульсы с секундным периодом следования, поступая на Т-вход счетный второго счетчика 44, вызывают перемещение сигнала 1 по .выходам счетчика в сторону возрастания номера выхода. Когда сигнал 1 возникает на выходе второго .счетчика 44, к которому подключен скользящий контакт переключателя, этот сигнал поступает на вход Тр второго счетчика 44, прекращая его дальнейший отсчет. Таким образом, на выбранном выходе второго счетчика 44 сигнал О при- сутствует в течение целого числа секунд, соответствующего номеру выхода счетчика.

Сигнал О со скользящего контакта переключателя поступает на nepsbiPi вход первого из последовательно соединенных элементов ИЛИ-НЕ цепочки 47, на вторые входы каждого нечетного элемента этой цепочки последовательно, подключены выходы разрядов первого счетчика 43. Поскольку после сброса на всех выходах первого счетчика 43 присутствует сигнал О, сигналы 1 с выходов каждого нечетного элемента ИЛИ-НЕ цепочки 47 поступают на базы транзисторов 48 и открывают их. По истечении заданного числа секунд на выбранном выходе второго счетчика 44 возникает сигнал 1, на выходе нечетных элементов ИЛИ-НЕ цепочки 7 возникает сигнал О и закрываются все транзисторы 48. Первый минутный импульс вызывает появление сигнала 1 на первом выходе первого счетчика 43, а второй минутный импульс - появление сигналов О на первом и 1 на втором выходе первого счетчика 43. По заднему фронту им- пульса на первом выходе первого счетчика 43 срабатьшает второй одновиб- ратор 46 и импульс с его выхода,пройди через элемент ШШ 45, поступает на ,К-вход второго счетчика 44,производя его сброс. После того аналогично второй счетчик 44 производит отсчет заданного числа секундных импульсов и в течение этого времени находится в открытом состоянии первый

0

5

0

5

транзистор 48. Все остальные транзисторы этой сборки остаются закрытыми, поскольку сигнал 1 с второго выхода первого счетчика 43 запрещает прохождение импульса через третий . элемент ИЛИ-НЕ цепочки 47. После прохождения еще двух минутных импульсов на первых двух выходах первого счетчика 43 устанавливаются сигналы О, а на третьем - сигнал 1. Импульсом с выхода второго счетчика 44 при этом открыты первые два транзистора 48, а остальные закрыты. Первый транзистор 48 открывается на заданное число секунд через каждые две минуты,второй транзистор - через четьфе минуты. Аналогично остальные транзисторы 48 .открываются через 8, 16 и 32 мин соответственно. Эмиттеры транзисторов 48 являются первым выходом таймера 7. Катушки промежуточных реле 14 и 15, подключаемые перемычкой к одной из транзисторов 48 могут получать питание кратковременно с интервалом 2-32 мин, а непрерывные команды правления воздухораспределени- ем, подаваемые диспетчером или управляющей вычислительной машиной, отра- 0 батьшаются дискретно с темпом, допустимым по условиям газовой динамики данного конкретного добычного участка.

К второму выходу таймера 7, обра-i 5 зованному RS-триггером 49, элементом И 50 и дополнительным транзистором 51, подключена катушка реле 21 контроля положения створок регулятора, которое включается на 51-59 с после прохождения управления положением регулятора. Импульс управления с эмиттера одного из транзисторов 48 поступает на S-вход триггера 49, переводя его в единичное состояние,и 5 второй инверсный вход элемента И 50. Поскольку при этом на первый инверсный вход элемента И 50 подается сигнал О с первого выхода первого счетчика 43, а на третий вход - сигнал 1 с выхода RS-триггера 49, сигнал 1 на выходе элемента И 50 появляется после окончания импульса управления положением створок регулятора, поданного на его второй инверсный вход, и существует до того времени, когда сигналом 1 с выхода первого разряда первого счетчика 43 RS-триггера 49 устанавливается в нулевое состояние и сигнал О с его

0

0

5

выхода поступает на третий вход элемента И 50. Тем самым длительность сигнала 1 на выходе элемента И 50 равна одной минуте минус длительность импульса управления. Этим сигналом открывается дополнительный транзистор 51 и получает питание катушка реле 21 контроля положения створок регулятора.

При нажатии кнопки ручного управления 8 или 9 или замыкании ключей 10 и 12 или 11 и 13 транзисторы 48 открываются на длительность импульса управления и включается соответственно промежуточное реле 14 или 15, которое размыкает свои контакты .23 и 27 или 28 и 31, отключая от линии связи датчик 39 скорости движения воздзпса, и замыкает контакты 24 и 26 или 29 и 30. При этом подключается к проводам 3 и 4 линии связи стабилизатор 19 или 20 тока.

I-

Передача команд управления на открытие и закрытие створок регулятора в устройстве производится не по полярному признаку, а по величине тока, ,для чего искробезопасное реле 52 принято с меньшим током срабатьшания и большим сопротивлением катушки, чем реле 53, стабилизаторы тока 19 и 20 настроены на величину тока, необходимого для срабатывания соответственно реле 52 и 53. При подключении первого стабилизатора 19 тока к линии связи включается реле 52 на выбранный интервал времени управления, своим контактом 54 коммутирует цепь управления пускателя привода и, соответственно, открываются створки регулятора на заданный угол. Реле 53 хотя и обтекается током, но величина его недостаточна для включения. При подключении к линии связи второго стабилизатора 20 тока падение напряжения на .катушке реле 52 возрастает, что вызьюает открывание тиристора 34 (настройка открывания тиристора производится переменным резистором 35), и реле 52 шунтируется тиристором 34. Так как реле является более инерционным элементом, чем тиристор, то срабатывания реле 52 не происходит, а реле 53 подключается к второму стабилизатору 20 через диодный дешифратор 37 и тиристор 34, и, включаясь на интервал времени управления, своим контактом 55 коммутирует цепь управления пускателя прибора и, со-

ответственно, створки регулятора расхода воздуха закрываются на заданный угол. После окончания импульса уп- равления включается реле 21 контроля положения створок регулятора,подключенное к второму выходу таймера 7, размыкается контакт 23 и замыкается контакт 22, при этом датчик 38

положения створок регулятора подключается через провода 2 и 3 линии связи к мостовой измерительной схеме 17 и в течение 51-59 с поступает информация о положении створок регулятора, которая индицируется через усилитель 18 показывающим прибором и может быть передана в управляющую вычислительную машину без дополнительных блоков искрозащиты. Через одну минуту после начала цик.па управления закрывается дополнительный транзистор 51, реле 21 контроля положения створок регулятора отключается и к искробезопасному выходу источника

16 питания через контакты 25, 28 и 27, 31 и провода 3 и 4 линии связи подключается преобразователь 40 скорости вращения крыльчатки в частоту датчика 39 скорости движения воздуха, который может быть выполнен так, что позволит контролировать не толь- . ко скорость движения воздушного потока, но и его направление, что важно для систем диспетчерского и автоматического управл.ения проветриванием.

Таким образом, предлагаемое устройство совмещает функции управления регулятором расхода воздуха, контроль положения створок регулятора и скорости движения воздуха в горной выг работке по циклическому режиму работы. Длительность цикла управления и контроля в зависимости от газодинамических особенностей участка может

быть выбрана в пределах 2-32 мин, а длительность импульса управления - 1-9 с, исходя из характеристик привода регулятора расхода воздуха и исключения всплеска содержания метана

при регулировании расхода воздуха. Длительность контроля полож ения створок регулятора принята примерно одна минута после импульса управления, что вполне достаточно для снятия информации о положении регулятора. В течение остального времени цикла управления и контроля (1-31 мин) осуществляется измерение скорости движения воздуха.

После снятия команды управления устройство работает в указанной последовательности, но так как кнопки 8 и 9 и ключи 10-13 разомкнуты, то импульсы управления не выходят на промежуточные реле 14 и 15, а осуществляется периодический конт роль положения створок регулятора и скорости движения воздуха.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить надежность регулирования расхода воздуха за счет последовательного управления створками регулятора, -контроля их положения и измерения расхода воздуха в горной выработке.

Формула изобретения

положения створок регулятора, подключенный к первым двум проводам линии связи, а диспетчерский узел содержит стабилизкрованньй блок питания, первый стабилизатор тока в линии связи, выходы которого подключены к второму и третьему проводам линии связи через контакты промежуточных реле, катушки которых .соединены с первьш выходом таймера через первую группу контактов кнопок ручного управления и управляющей ЭВМ, вторая группа которых соединена с вхо- : дом таймера, при этом параллельно

включенные контакты промежуточных реле подключены также между вторым и третьим проводами линии связи и ис- кробезопасным выходом источника питания, соединенного с диагоналями питания мостовой измерительной схемы, выход которой подключен к усилителю с индикатором положения створок регу лятора, отлича.ющееся тем,,, что, с ..целью расширения функциональных возможностей за счет измерения расхода воздзгха в горной выработке, подземный узел устройства снабжен датчиком скорости воздуха в горной выработке и тиристором с переменным резистором, ,подключениым к управля- .

ющему электроду и аноду тиристора,- который включен параллельно одной катушке блока искробезовасных реле, второй вход которого подключен к второму проводу, линии связи через диодный дешифратор обратной полярности, причем датчик скорости воздуха в горной выработке включен между третьим

и через диодный дешифратор прямой полярности, вторым проводами линии связи, а диспетчерский узел устройства снабжен вторым стабилизатором тока, индикатором скорости воздуха,

а также реле контроля положения

створок регулятора, катушка которого подключена к второму выходу таймера, замыкающий контакт включен в цепь первого провода линии связи, а

Р азмыкаюшдй в цепь третьего провода линии связи, при этом выходы второго стабилизатора тока подключены к второму и третьему проводам линии связи через контакты промежуточных

реле5индикатор скорости воздуха подключен к второму и третьему проводам линии связи через контакты промежуточных реле и реле контроля положения створок регулятора, а одно плечо

мостовой измерительной схемы, подключено к замыкающему контакту реле контроля положения створок регулятора.

импульсов, а также к первому входу элемента ИЛИ, выходы генератора минутных и секундных импульсов подклю- гчены к счетным входам счетчика минутных и счетчика секундных импульсов,

выходы которого через скользящий контакт переключателя подключены к входу останова счета счетчика секундных импульсов и к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, выходы разрядов счет

чика 1 шнутных импульсов соединены с вторыми входами нечетных элементов ИЛИ-НЕ, выходы которых подключены также к входам транзисторов-усилителей мощности, вторые входы четных

элементов ИЛИ-НЕ соединены с общей шиной, выход первого разряда счетчика минутных импульсов подключен также к R-входу RS-триггера, первому инверсному входу элемента И и через второй одновибратор к второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с R-входом счетчика секундных импульсов, выходы транзисторов- усилителей мощности подключены к второму инверсному входу элемента И и

Составитель В.Шилов Редактор И.Шулла Техред Л.ОлийныкКорректор И.Васильева

Заказ 5405/28

Тираж 426

/

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

к S-входу RS-триггера, выход которого подключен к третьему входу элемента И, выход элемента И соединен с входом дополнительного транзистора- усилителя мощности, причем вход первого одновибратора является выходом таймера, выходы транзисторов-усилителей мощности являются первым выходом таймера, а выход дополнительного транзистора-усилителя мощности является вторым выходом таймера.

Подписное

/

о