Устройство для автоматической раз-гРузКи гидРОКлАССифиКАциОННыХ АппА-PATOB Советский патент 1981 года по МПК B03B11/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РАЗГРУЗКИ ГИДРОКЛАССИФИКАЦИОННЫХ АППАРАТОВ накопителя (прорыв). Застряыиий валун не поэёолит рессоре поднять накопитель вверх, а каретке переместиться вниз до упора, т.е. прорыв без вмешательств оператора неустраним, Данная ситуация является аварийной (отказ в работе) при непрерывном процессе добычи материала землесосным снарядом и его переработке в гидравл 1ческом классификаторе. Известно устройство для автоматичёской разгрузки гидроклассификационных аппаратов, включающее датчики верхнего и нижнего уровней твердого, соединенные с регулятором разгрузки, затвора с положительным меха низмом,управляемлм коммутационным зв ном 12 . Недостатком устройства является низкая надежность разгрузки материала с крупными включениями. Цель изобретения - повышение надежности разгрузки. Поставленная цель достигается тем что устройство дополнительно снабжено вторым затвором с последовательно соединенным исполнительным механизмом, управляемым коммутационным звеном, при этом выход датчика нижнего уровня соединен с коммутационным зве ном исполнительного механизма второго затвора, а датчик верхнего - с коммутационным звеном положительного механизма первого затвора. На фигЛ представлено устройство общий вид; на фиг.2 - принципиальна электрическая схема. . Устройство содержит накопитель 1 цилиндрической фортиы, заполненный в рабочем состоянии жидкостью с грунто выпускной патрубок 2, на котором установлены сегментный 3 (первый) и пластинчатый 4 (второй) затворы. Первый затвор 3 выполнен в виде лотка так, что в открытом положении его поддон с боковыми щеками в виде секторов служит продолжением выпускного патрубка. Для поворота первого затвора на валу 5, а для второго на валу б установлены дополнительны механизмы 7 и 8. Увеличение степени открытия выпускного отверстия ПРОИСходит при вращении первого затвора 3на вгиту 5 против часовой стрелки. Второй затвор 4 выполнен в виде пластины, которая при вращении на валу 6, соединенным с исполнительны механизмам Ь, имеет возможность пер метаться между щеками лотка-затвора 3 до вала 5. Дня измерения уровня материала в накопителе устройство снабжено ур немером. Он содержит рабочий и компенсационный датчики,установленные коаксиешьно корпусу накопителя. Рабочий датчик предназначен для измерения уровня материала, а компенсационный - для исключения из полезно го сигнала помех от изменения элек.тропроводности жидкости. Рабочий датчик выполнен в виде изоляционного сердечника 9, на котором закреплен металлический электрод 10, который совместно с наружным цилиндрическим корпусом накопителя 1 образует электродный преобразователь для измерения электропроводности контролируемого объема среды (жидкость с материалом). Вверху и внизу изоляционный сердечник 9 закреплен в стаканах 11. Нижний стакан закреплен на плите 12, покоящейся на балках 13, а верхний стакан - на балке 14.. Компенсгилионный датчик установлен в верхней части накопителя и выполнен в виде изоляционной эластичной, например резиновой, цилиндрической обечайки 15, по всей длине , которой закреплен метгшлический электрод 16 и совместно с наружным цилиндрическим корпусом накопителя,1, образующими электродный преобразователь для измерения электропроводности только жидкости. По условиям работы накопителя 1 в верхней -его части всегда находится жидкость. Эластичная обечайка-зажимается между балкой 14 н верхней крышкой 17 накопителя 1, Для изменения установочного диаметра эластичной обечайки в процессе наладки на крышке накопителя смонтирован люк 18. Металлические электроды 10 и 16 датчиков при помощи клеммной коробки 19 и экранированных проводов 20 и 21 подсоединены к входу автоматического регулятора 22, в качестве которого могут быть применены, например, приборы регулирующие типа Р2Ь или РП2. Для исключения нежелательных электрохимических процессов при измерении электропроводности контролируемого объема среды электроды датчиков запи.тываются переменным током. На входе автоматического регулятора установлен первый сумматор 23, в котором электрические сигнг1лы от рабочего и компенсационного датчиков суммируются с сигналом задатчика 24. Выход сумматора 23 подсоединен к входу предварительного усилителя 25, к выходу которого подключен второй сумматор 26, указатель 27 уровня материала в накопителе, индикатор 2В верхнего предельного уровня материала в накопителе и индикатор 29 нижнего предельного уровня материала в нгжопителе. Выход второго сумматора 26 подключен на вход регулирующего усилителя 30, который охвачен звеном 31 обратной связи. Выходы индикатора 28 и регулирующего усилителя 30 при помощи .первого коммутационного звена 32 подсоединены к исполнительному механизму 7, а выход индикатора 29 через второе коммутационное звено 33 связан с исполнительным механизмом 8.

Блок 34 питания предназначен для снабжения устройства необходимой энергией. .Металлический электрод ,10 рабочего датчика - контролируемая

среда (жидкость с грунтом) - корпус накопителя 1 при подключении к ним переменного тока образуют комплексное электрическое сопротивление 35 (см.фиг,2). Механический электрод

16 компенсационного датчика - контролируемая среда (жидкость) - корпус накопителя 1 при подключении к ним переменного тока образуют комплексное электрическое сопротивление 36 (комбинацию активных и емкостных составляющих).

Сопротивления 35 и 36 (см.фиг,2) включены в противоположные плечи электрического моста 37, переменное напряжение на который подается от блока 34 питания, например, через трансформатор 38.. для балансировки плеч моста при заполнении накопителя жидкостью применены переменные резисторы 39. Задатчик 24 в виде резистора 40 включен в плечи второго электрического моста 41 переменного тока,

Сумматор 23 выполнен на трансформаторе, первичная обмотка которого подключена к измерительным диагоналям электрических мостов 37 и 41, а вторичная - к входу предварительного усилителя 25, выполненного, например, по схеме фазочувствительного усилителя на транзисторе 42, Индикаторы 28 и 29 собраны на транзисторах 43 и 44, в коллекторные цепи которых включены реле.45 и 46.

К базе транзистора 43 подключены выход предварительного усилителя 25 и источник 47 для задания эквивалентного верхнему предельному уровню материала в накопителе напряжения смещения, которое снимается с переменного резистора 48.

К базе транзистора 44 подключены выходпредварительного усилителя 25 и источник 49 для задания эквивалентного нижнему предельному уровню материала в,накопителе напряжения смещения, снимаемого с резистора 50,

Основой регулирующего- усилителя 30 является трехпозиционный релейный элемент 51, на вход которого подключен -сумматор 26, суммирующий входной сигнал, прошедший через звено 52 фильтра, с сигналами отрицательной и положительной обратных связей, поступающих с выхода звена 31, а выход подключен к генератору 53, который через импульсные трансформаторы 54 подключен к управляющему электроду тиристоров 55, коммутирующих электрические мосты 56, и, следовательно, токи в реле 57 (Открыть ) и 58 ( Закрыть)..

Выход релейного элемента 51 подключен также к входу звена 31 обратной связи, который содержит усилитель. 59, к выходу, которого подключе резистор 60 и 61. Резистор 60 изменяет величину напряжения, поступающего на вход усилителя 62, и вместе с резистором 63 и емкостью конденсатора 64 определяют скорость изменения напряжения, передающегося по цепи отрицательной обратной связи, с выхода усилителя 62 на вход сумматора 26.

Напряжение, снимаемое с резистор 61, передается через сумматор 26 на релейный элемент 51, изменяя его зону возврата и задавая длительност включений реле 57 и 58 в пульсирующем режиме. Для плавного изменения, постоянной времени апериодического звена установлен резистор 65.

Для изменения динамической струтура отрицательной обратной связи с апериодического звена на интегрирующее применен ключ 66, который замыкается при наличии импульсов на выходе релейного элемента 51, зона нечувствительности которого регулируется резистором 67.

Первое коммутационное звено 32 при помощи контак.тных групп 68 и 69 включает привод 7, например электрический двигатель для его вращения в правую или левую сторону, и пеяключает реле 57 и 58 -в автоматическом режиме через размыкающие блокконтакты 70 и 71,концевые выключатели 72 и 73, переключатель 74 роца работы (Автоматическое-ручное ) к верхнему или нижнему (по схеме) мосту 56.

На ручном режиме управления приводом 7 реле 57 и 58 запитываются от выпрямителя 75 через тумблер 76, переключатель 74 и далее через концевые выключатели 72 и 73 и размыкающие контакты 70 или 71.

Кроме того, в цепь управления реле 57 заведен замыкающий контакт 77 ре.ле 45 индикатора 28 верхнего предельного уровня.

Второе коммутационное звено 33 при помощи контактных -групп 78 и 79 включает привод 8, например электрический двигатель, для его вращения в правую или левую сторону и ссяержит реле 80 (Закрыть) и Q1 (Открыть ), подключенных через размыкающие блок-контакты 82 и 83, концевые выключатели 84 и 85 и пусковые кнопки 86 и 87 при ручном режиме управления к источнику 34 питания. Для управления приводом 8 в автоматическом режиме кнопка 86 зашунтирована замыкающими контактами 88 реле 46 и 89 реле 80, а кнопка 87 зашунтирована замыкающими контактами 90 реле 57 и 91 реле 81. . Принадлежность контактных групп и контактов к соответствующему реле в соответствии с фиг,2 показана в таблице. Устройство работает следующим образом. Подготовка устройства к работе, производится в исходном состоянии, когда первый затвор 3 закрыт, второй затвор 4 открыт, уровень выгружаемого материала находится ниже предельного нижнего уровня, т.е. ниже линии Д, а остальной объем накопителя 1. за полнен жидкостью, например водой, металлические электроды 10 и 16 рабочего и компенсационного датчиков находятся вводе,а электрический мо 37 при среднем положении резистора 40 балансируется переменными резисторами 39. Балансировка моста 37 только резисторами 39 объявляется тем, что для технической воды c-fs 10 см/м и при запитывании датчиков переменным током промышленной частоты ток проводимости больше тока сме щения приблизительно в 44 тыс.раз. При балансе моста 37 на воде стр ка указателя уровня 27, в качестве которого может быть применён микроамперметр с нулем в середине шкалы, устанавливается в среднее положение шкалы. Это будет означать, что напряжение на выходе предварительного усилителя 25 равно нулю. Затем на ручном режиме управления приводом 7 (переключатель 74 в положении Руч ное) заполня1бт накопитель грунто до заданного уровня, например до ли нии А, при котором стрелка указател 27 отклонится от среднего значения, наприме р, вправо. Переключатель. 74 рода работы сразу же после того,как задатчиком 24 при помощи переменног резистора 40 стрелка указателя 27 установится на среднее значение шка устанавливается в положение Автомат . Устройство готово к работе в автоматическом режиме. В процессе работы с выхода рабочего и компенсационного датчиков электрические сигналы переменного тока, пропорциональные электрическому сопротивлению контролируеь«х объемов, поступают по экранированным проводам 20 и 21 в автоматический регулятор 22, где выделяется их результирую1ций сигнал при помощи моста 37 и складывается с выходным сигнсшом электрического моста 41 згщатчика 24 в сумматоре 23. Результирующий сигнгш .(Ошибка регулирования ) сумматора 23 увеличивается в предварительном усилителе 25 по амплитуде и преобразовывается фазочувствительной схемой на транзисторе 42 из переменного в электрический сигнал постоянного тока с учетом фазы. При отклонении-уровня материала от заданного значения на выходе моста.37 появляется пропорционально этому отклонению напряжение переменного тока, полярность которого зависит от направления отклонения . При увеличении уровня материала в накопителе выше линии А на выходе усилителя 25 появляется напряжение положительной полярности, которое через звено фильтра 52, подавляющего в случае необходимости переменное напряжение помех, подается на неинвертирующих вход сумматора 26, где он суммируется с сигнгшами отрицательной и положительной обратных связей, поступающих на его инвертирующих вход с выхода звена 31, Напряжение положительной полярности, эквивалентное увеличению уровню материала в накопителе 1, выше линии Б на выходе усилителя 25, пройдя через сумматор 26, попадает на вход трехпозиционного релейного элемента 51 и, если напряжение на его входе больше зоны нечувствительности прямого хода справа этого элемента, то на верхнем его выходе (см.фиг.2) появится импульс. Передний фронт этого импульса через генератор 53, импульсный трансформатор 54, тиристор 55, мост 56, переключатель 74, концевой выключатель 72, контакт 70, реле 57 и контактную группу 68 коммутационного устройства 32 включит привод 7, который начнет перемещаться с постоянной скоростью, открывая первый затвор 3, Одновременно передний фронт импульса поступит.на вход звена 31 обратной связи и вход ключа 66, запуская их в работу. На время действия импульса ключ 66 изменяет динамическую структуру звена 31 обратной связи с апериодического на интегрирующее, благодаря чему напряжение на выходе усилителя 62 при наличии напряжения на его входе, будет изменяться по лииейному закону, определяемому процессом заряда конденсатора 64. Поскольку эта обратная связь является отрицательной, то нарастающее по за кону прямой линии напряжение на выходе усилителя 62 звена 31 будет вычитаться в сумматоре 26 из напряжения, поступающего с выхода усилителя 25 и в момент времени, когда усиленная сумматором 26 их разность станет меньше зоны нечувствительнос ти обратного хода (-f ) релейного элемента 51, последний отключится. Это приведет к разрыву цепи управления приводом 7, его остановке, исчезновению импульса на входе звена 31 и размыканию ключа 66. В промежутке времени конденсатор 64 будет разряжаться по экспоненциальному закону. По такому же закону будет,уменьшаться напряжение на выходе звена 31 обратной связи, а разность напряжений, усиленная сумматором 26, возрастать, так как сиг нал на выходе усилителя 25 в промежутке времени практически остался без изменения, В момент, когда вели чина напряжения на входе элемента 5 превысит зону нечувствительности прямого хода - , произойдет повторное включение привода 7 в ту же сто рону с одновременным поступлением на вход звена 31 и ключа 6 Описанный цикл перемещения приво да 7 будет повторяться до тех пор, пока уровень материала в накопителе будет выше линии В, а на положитель ном входе сумматора 26 будет оставаться напряжение положительной полярности, т.е. до следующего момента времени. Привод 7 при этом будет прерывисто перемещаться в одну и ту же сторону импульсами до ерабатывания концевого выключателя 72 привода 7. Если теперь уровень материала в накопителе 1 уменьшится и станет ниже линии В, например, при возмущении со стороны загрузки, то напряжение на выходе усилителя 25 изменит полярность и станет отрицательным. Если величина напряжения на выходе сумматора 26 превысит величину зоны нечувствительности прямого хода- слева релейного элемента 51, то на его. втором выходе появится импульс, который аналогично преды дущему через генератора 53, импульсный трансформатор 54/ тиристор 55, мост 56, переключатель 74, концевой выключатель 73, контакт 71, реле 58 и контактную группу- 79 включит привод 7 в противоположную сторону (закрывая затвор). Одновременно импульс поступит на вход звена 31 и включит ключ 66. Действие цепи обратной связи звена 31 аналогично предьадущему - в следующий момент времени разность напряжения усилителя 25 и сигнала отрицательной обратной связи звена 31, усиленная сумматором 26, станет меньше зоиы нечувствительности обратного хода слева ( - f ). элемента 51, который, отключившись, остановит привод 7, В следующий момент времени,когда величина напряжения на входе элемента 51 превысит зону нечувствите/ьности прямого хода слева - , произойдет повторное включение привода 7 в сторону затвора 3 с одновременным поступлением импульса на вход звена 31 и ключа 66. . Описанный цикл перемещения привода 7 будет повторяться до остановки его концевым выключателем 73 или до уменьшения напряжения на входе релейного элемента 51 до значения меньше его зоны.нечувствительности прямого хода . Если зону нечувствительности прямого хода -у релейного элемента 51 привести в соответствие с зоной изменения уровня материала в накопите.ле 1, в диапазоне линий А-Б и А-В,то при изменении уровня материала в ди- . апазоне Б-Б или В-Б, импульсы на выходе элемента 51 появляться не будут. Этому условию соответствуют последующие промежутки времени, В процессе работы накопителя такое явление может наблюдаться при равенстве расходов загрузки и выгрузки материала. Привод 7, отрабатывающий командные импульсы релейного элемента 51, охваченного цепью отрицательной обратной связи, движется прерывисто во времени, приближенно воспроизводя линейный пропорционально-интегральный закон регулирования в пульсирующем режиме, причем пропорциональное регулирование выполняется при резком увеличении или. уменьшении уровня материала в накопителе, а интегральное регулирование в случае установившегося длительного превышения расхода загрузки перед расходом выгрузки, или наоборот. Длительность включения привода 7 при пропорциональном регулировании определяется амплитудой импульса на выходе усилителя 59 звена 31 и плавно регулируется переменным резистором 60. .Цлительность включения привода 7 при интегральном регулировании определяется шириной зоны возврата гг / которая плавно регули- уется переменным резистором 61 и В виде сигнала положительной обратой связи передается на инвертирущий вход сумматора 26 . Длительность ауз между импульсами определяется азрядом конденсатора 64, постояная времени которого плавно изменятся переменным резистором 65. зменение зоны нечувствительности л елейного элемента 51 при помощи пееменного резистора 67 приводит к изменению зоны Б-В в накопителе, что регулирует частоту срабатывания привода 7. При защемлении первым затвором 3 крупного включения первый затвор 3 заклинивается, т.е. привод 7 не может отработать импульсы и прикрыт за.твор 3. Это в итоге приведет к тому, что, уровень материала в нако пителе достигнет нижнего предельного уровня (линия Ц), а величина напряжения на выходе усилителя 25. уменьшится и достигнет величины, .при которой срабатывает индикатор 29, До этого момента транзистор 44 индикатора закрыт положительным напряжением смещения, которое подается на его базу с переменного резистора 50. При закрытом транзисторе 44 ток через реле 46 не протекает и его замыкающий контакт 88,включенный в цепь реле 80 коммутационного звена 33, разомкнут. Как только напряжение отрицательной полярности, поступающее на базу транзистора 44 с выхода усилителя 35 сравняется по абсолютной величине с положитель ным напряжением смещения, транзисто 44 откроется, по реле 46 потечет ток, оно сработает и замкнет свой з-амыкающий контакт 88 в цепи реле 80, которое, включившись, замкнет контактную группу 78 и замыкающий контакт 89. Этим самлм обеспечивает ся включение привода 8, который закрывает второй затвор 4 и прекращает выгрузку материала, прекращая тем самым фазу уменьшения уровня материала в накопителе. Необходимое перемвдение второго затвора 4 при его закрытии и перемещении между щек первого лотка-затвора 3 задается установкой концевого выключателя 84, который, раз1хлвая электрическую цепь реле 80 отключает привод 8. После этого уст ройство находится в состоянии когда лоток-затвор закрыт не полностью, а затвор 4 закрыт полностью. Это приводит к прекращению выгрузки, а в дальнейшем к фазе увеличения уров ня материала в накопителе 1 и, еледовательно, наступит момент когда релейный элемент 51 выдаст командны на включение реле 57 импульс которое своей-контактной группой 6 . включит привод 7 для открытия первого затвора- лотка 3. Одновременно при срабатывании реле 57 оно замкнет свой контакт 90 в электрической цепи питания реле 81, которое сраб тает и при помощи контактной групп 79 включит привод 8 для открытия второго затвора 4. Перемещение вто рого затвора до полного открытия обеспечивается замакакяцим контакто 91 реле 81 и ограничивается концев выключателем 85, который разрывает епь питания реле 81, останавливая ривод 8. функционирование второго затвора с приводом 8, отрабатывающего Коанды индикатора 2У нижнего пределього уровня через коммутационное вено 33, эквивалентно введению в втоматический регулятор 22 контура амонастройки, который корректирует лгоритм регулирования основной сисемы при ее отказах выгружать матеиал с содержанием крупных включеий , В дальнейшем работа устройства в автоматическом режиме продолжается так, как описано выше. При интенсивном увеличении расхода загрузки накопителя материалом может оказаться, что быстродействие основной системы недостаточно и накопитель переполнится так, что его уровень станет выще линии 1 Это вызовет срабатывание индикатора 28 верхнего предельного уровня. До этого транзистор 43 индикатора 28 был закрыт отрицательным напряжением смещения, которое подается на его базу с переменного резистора 48. При закрытом транзисторе 43 ток через реле 45 не протекает и его замыкающий контакт 77, включенный в электрическую цепь реле 57, разомкнут, не изменяя тем самым алгоритм автоматического регулятора 22. Как только напряжение положительной -полярности , поступающее на базу транзистора 43 с выхода усилителя 25, сравняется по абсолютной . величине с отрицательным напряжением смещения, транзистор 43 откроется. По реле 45 потечет ток, оно сработает и замкнет свой контакт 77 в цепи реле 57, которое при помощи контактной группы 68 включит привод 7 для открытия первого затвора 3 на максимальную величину за минимально возможное время до отключения привода 7 концевым выключателем 72, При-снижении уровня материала в накопителе 1 ниже линии Г действие индикатора 28 на работу устройства исключается. Для управления приводом 7 на ручном режиме необходимо переключатель 74 поставить в положение Ручное и тумблером 76 подключать к выпрямителю 7 Ь реле 57 или 58, открывая или закрывая затвор 3. Резкое уменьшение диапазона изменения урсэвня... в автоматическом режиме работы устройства существенно ослабляет возмущающее воздействие процесса выгрузки на процесс гидравлической классификации. Устройство позволяет осуществлять непрерывную автоматическую выгрузку материала однородного состава при помощи основной системы, реализующей пропорционально-интегральный

закон регулирования в пульсирующем режиме ее работы, корректировать контуром самонастройки возникакидие в ходе работы основного контура недостатки в внде отказа выгрузки крупных включений и повыгиать .быстродействие устройства при интенсивном увеличении расхода загрузки накопителя материалом.

Формула изобретения

Устройство для автоматической разгрузки гидроклассификационных аппаратов, включающее датчики верхнего и нижнего уровней твердого, соединенные с регулятором разгрузки, звтвора с исполнительным механизмом, управляе1 1 1м коммутационным звеном, отли чающееся тем, что, с целью повышения надежности разгрузки материала с крупными включениями, оно Дополнительно снабжено вторым затвором с поСледо- вательно соединенным исполнительным механизмом; управляемым коммутационным звеном, при этом выход датчи- . ка нижнего уровня соединен с коммутационным звеном исполнительного механизма второго затвора, а датчик верхнего - с коммутационным звеном исполнительного механизма перво0го затвора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i 1. Авторское свидетельство СССР W 519377, кл. В 65 G 65/34, 1975.

5

2. Гончаров А.Г, Автоматизированный контроль и регулирование технологических процессов на железЬрудных обогатительных фабриках. М.,

Недра

1968, с. 160-167 (прото0 tHn) .

о

tz

/3

Ъоао°°

о 00 оо

o°.

3

ч..,