Устройство аврийного отключения при обрыве или стопорении цепи конвейера Советский патент 1981 года по МПК E21C35/24 B65G43/04 

(54) УСТРОЙСТВО АВАРИЙНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ПРИ ОБРЫВЕ ИЛИ СТОПОРЕНИИ ЦЕПИ КОНВЕЙЕРА

I

Изобретение относится к горным машинам и может быть использовано в горнорудной, строительной и подъемно-транспортной отраслях промышленности, где применяются короткие одноцепные скребковые конвейеры.5

Известно устройство для зашиты электродвигателя конвейера погрузочной машины от перегрузки, выполняющее функции отключения напряжения питания двигателя конвейера. Эта защита применяется на серийных погрузочных машинах типа ПНБ-ЭК в и ПНБ-4 и выполняется с помощью температурных реле, встроенных в обмотки электродвигателя IJ.

Однако в известном устройстве при пере греве обмоток электродвигателя конвейера свыше допустимой величины контакты теп- ловых реле размыкаются и отключают катуш ку промежуточного аварийного реле. В свою очередь контакты аварийного реле обеста: .чивают катушки контакторов «Вперед и «Назад. Как результат, двигатели коивей- ц ера отключаются от сети. Указаиная защита выполняет функции отключения только при нарушении температурного режима двигателей коивейера вследствие их двигательной технологической перегрузки. Ее быстро ействие определеио временем нагрева обмоток электродвигателей, которое равно нескольКИМ секундам. В погрузочной же машине при стопореиин цепи конвейера в связи с ее заклиниванием негабаритом породы или задиром скребков в желобе конвейера необходимо выполнять защитное отключение за время, равное примерно 0,2-0,3 с. Невыполнение этого требования приводит или к опрокидывамию асинхронного двигателя конвейера, что повышает вероятность naiHoro выхода его из строя, или к прогрессироваиию. поломки механической части конвейера.

В связи с тяжелым динамическим режимом работы конвейерной цепи в погрузочных машинах (перенос матернала к самой цепи осуществляется в результате плоскостного нелинейного тре11ия), не редки случаи обрыва последней.

Следует отметить, что нссвоевремеиная остановка двигателя конвейера при обрыве цепи приводит.к сходу оставшейся и движущейся части ее со звездочки, находящейся В питателе конвейера, заклиниванию и смятию ее звеньями цепи, к задиру холостой ветвью цепи нижнего щитка конвейера и к динамическим ударным нагрузкам в приводной звездочке конвейера. Как результат, наблюдается прогрессирующий аварийный износ и поломки целых и движущихся звеньев цепи за точкой обрыва (хвост цепи) и элементов конвейера. Известно устройство аварийного отклонения при обрыве или стопорении цепи конвейера, содержащее контакторы конвейера и исполнительного органа с элементами их уп; равления и блок контроля обрыва или стопорения цепи. Известное устройство обеспечивает автоматическое отключение двигателя конвейера при аварийных режимах и контроль времени пуска конвейера 2. Однако в силу построения структуры и принципиальной схемы и в соответствии с режимом двигателя цепи конвейера погрузочной мащины это устройство не может быть применено для аварийного отключения конвейера горной погрузочной мащины. Область использования известного устройства ограничивается длинными забойными или магистральными конвейерами, не имеющими импульсного толчкообразного движения депи. Это объясняется тем, что в основу построения схемы приняты непрерывные аналоговые преобразования измерительного /сигнала датчика скорости прямым контуром с соответствующими формирователями (тоже аналогового характера) параллельными контурами задержек времени на включение реле при отстройке от пускового режима и на отключение после появления аварийного режима на конвейере. Недостатками устройства являются также невозможность его применения на конвейерах погрузочных машин, а следовательно и неэффективность автоматизации аварийного отключения, низкое быстродействие и возможность повреждений механической части машины при выполнении аварийного отключения; Цель изобретения - увеличение быстродействия аварийного отключения при обрыве или стропорении цепи конвейера горной погрузочной машины. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено тремя схемами ИЛИ, двумя схемами И, схемой НЕ, двумя -однови(браторамй, дифференцирующим звеном и дополнительным блоком контроля, установленным параллельно основному, при этом. вь1ходы основного, и дополнительного блоков контроля подключены ко входам первой схемы ИЛИ, выход которой соединен с первым входом первой схемЫ -И а второй и третий входы первой схемы И соединены с выходом второй схемы ИЛИ соответственно через последовательно соединенные первый одновибратор и схему НЕ и через вторую схему И, второй вход которой соединен с выходом третьей схемы ИЛИ, а первый и второй входы третьей схемы ИЛИ соединены соответственно с выходом второй схемы И и с выходом второй схемы ИЛИ через дифференцирующее звено, причем выход первой схемы И соединен со входом реле через второй одновибратор, а входы второй схемы ИЛИ соединены с выходами контакторов конвейера.. Кроме того, блок контроля выполнен в виде электронного ключа, и последовательно соединенных датчика контроля движения цепи, формирователя измерительного сигнала, формирователя импульсов, схему НЕ, интегратор и пороговый элемент, причем магистральный и управляющий входы ключа соединены соответственно с выходами интегратора и формирователя импульсов, а выход ключа подключен ко входу «Сброс интегратора. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - циклограмма работы устройства при обрыве цепи конвейера; на фиг. 3 - схема расположения датчиков на Погрузочной машине и зоны защитного действия каждого из них; на фиг. 4 - схема соединения цепей управления контакторов конвейера и исполнительного органа с электронной частью устройства. Устройство состоит из контакторов конвейера и исполнительного органа с элементами их управления и объекта 2, включающего двигатель конвейера и сам конвейер. Контроль обрыва или стопорения цепи осуществляется двумя идентичными па- раллельными блоками, каждый из которых содержит магнитоиндукционный датчик 3 контроля движения цепи, формирователь 4 измерительного сигнала, формирователь 5 импульсов, схему НЕ 6, интегратор 7, пороговый элемент 8 с заданным порогом срабатывания и электронный ключ 9. Электронный ключ 9 подсоединен параллельно интегратору 7 и получает управление на переключение от выхода формирователя 5 импульсов. (В целях ясности чтения блок-схемы на фиг. I второй идентичный блок контроля обрыва или стопорения цепи конвейера обозначен цифрой 10). Канал контроля включения конвейера содержит схему ИЛИ 11, объединяющую своими входами оба блока контроля обрыва или стопорения цепи, схему ИЛИ 12, которая получает информацию о пусках «Вперед или «Назад конвейера, дифференцирующее звено 13 схему И 14, соединенные с выходом схемы ИЛИ 12, и схему ИЛИ 15, образующую со схемой И 14 замкнутое кольцо прохождения логического сигнала. Второй вход схемы ИЛИ 15 соединен с выходом дифференцирующего звена 13. Канал отстройки защиты на врем разгона цепи конвейера содержит последо вательно включенные первый одновибратор 16 и схему НЕ 17. Канал отключения конвейера и исполнительного органа погрузочной машины включает схему И 18, одновибратор 19 и релейный элемент 20, воздействующий на органы управления «Стоп контакторов конвейера и исполнительного органа 1. Схема И 18 на своих входах получает логическую информацию: с выхода схемы ИЛИ 11 о состоянии режима движения конвейерной цепи, с выхода схемы НЕ 17 о длительности разгона конвейерной цепи, с выхода схемы И 14 об оперативных включениях конвейера. Выходной логический сигнал второй схемы И 18 при наличии обрыва или стопорении цепи формирует управление на отключение как самого конвейера, так и исполнительного органа. Еа фиг. 2 приняты следующие обозначения процессов работы устройства, промоделированных в виде сигналов напряжения, в масштабе времени: а, б, в, д, е, и, и к - соответственно на выходах (фиг. 1) формирователя измерительного сигнала 4, формирователи импульсов 5, интегратора 7, схемы ИЛИ 12, дифференцирующего звена 13, схемы И 18 и релейного элемента 20, 4, 7 и 8 - соответственно на первом, втором и третьем входах схемы И 18. Приняты режимы работы конвейера и устройства: 1 - машина не погружает горную массу, конвейер остановлен и нет аварийных ситуаций; I - оперативный пуск конвейера или в направлении «Вперед или в направлении «Назад ; 111 - нормальный режим работы; IV- обрыв или стопоренне цепи конвейера; V- процесс срабатывания устройства; VI - режим выдержки времени на отключение контакторов конвейера и исполнительного органа с соответствующей сигнализацией; VII -возврат схемы устройства в исходное состояние. Временные и амплитудные параметры режимов и процессов на фиг. 2 имеют следующие обозначения: f i - время пуска конвейера, tj - время выдержки на отключение контакторов конвейера и исполнительного органа, - время срабатывания устройства, ифор - уровень напряжения формирования импульсов в формирователе импульсов 5; Unop - уровень напряжения ерабатывания порогового элемента 8. Устройство работает в соответствующих режимах следующим образом. Если погрузочная машина не выполняет операции погрузки, конвейер стоит и нет аварийных ситуаций, то звенья цепи не проходят над магнятоиндукционным датчиком контроля движения цепи 3 и последний не гарантирует импульсный сигнал. Логические сигналы на выходах этих датчиков в каждом блоке равны нулю, а следовательно, равны нулю и сигналы на выходах формирователя 4 измерительного сигнала и формирователя 5 импульсов. Нулевой сигнал формирователя 5 импульсов инвертируется схемой НЕ 6, и уже единичный логический сигнал с выхода этой схемы подается на вход интегратора 7. Этот же нулевой сигнал формирователя 5 импульсов подается на управляющий вход электронного ключа 9 и удерживает магистральный вход последнего в разомкнутом состоянии. Интегратор 7 работает в активном режиме интегрирования единичного логического сигнала. Время интегрирования )стояния насыщения равно величине немного большей времени прохода одного звена цепи конвейера 2 мимо чувствительного элемента магнитоиндукционного датчика 3, если бы цепь находилась в состоянии движения при номинальной скорости. Оно составляет 0,12 с. Поэтому при остановленном конвейере 2 с выхода интегратора 7 на вход, порогового элемента 8 поступает максимальный по величине сигнал насыщения, который немного больще заданного порога срабатывания Unop порогового элемента 8. Пороговый элемент 8 срабатывает и формирует на. своем выходе логическую единицу, которая повторяется на выходе схемы ИЛИ П. Таким образом, оба блока контроля обрыва или стопорения цепи доказывают на первом входе второй схемы И 18, что цепь не движется. Так как конвейер не включен на «Вперед и «Назад, то на входах второчи схемы ИЛИ 12 сигналы равны , на ее выходе тоже логический нуль и соответственно на выходах дифференцирующего звена 13 схемы И 14 и одновибратора 16 нулевой логический сигнал. Здесь нулевой логический сигнал, поступающий в третий вход схемы И 18 показывает, что запуска на движение конвейерной цепи не было. В канале отстройки защиты на время разгона (пуска) конвейера 1 одновибратор 16 не включен, на его выходе логический нуль, который инвертируется схемой НЕ 17, и последняя подает на второй вход второй схемы И 18 логическую единицу. Как результат, на трех входах схемы И 18 наблюдается несовпадение логических единичных сигналов, и поэтому второй одновибратор 19 и релейный элемент 20 не включены. Аварийное отключение отсутствует. На фиг. 2 описанный выше режим и логические состояния сигналов обозначены цифрой 1. При пуске конвейера 2 цепь разгоняется и на выходе магнитоиндукцнонного датчика 3 генерируются импульсные сигналы. Они формируются (выпрямляются, усиливаются и ограничиваются по амплитуде) в формирователе 4 измерительного сигнала до станартной величины по мере разгона цепи конвейера 2 и с заданным амплитудным значением порога формирования ифор в формирователе 5 импульсов преобразуются в прямоугольную последовательность импульов. Длительность прямоугольного импульса и длительность паузы между импульсами определены промежутками времени прохода металлического сочленения звена конвейерной цепи и полой части этого звена по поверхности чувствительного элемента датчика 3. Здесь в моменты паузы контур контроля движения цепи работает аналогично в режиме интегрирования. В моменты -импульсов в контуре контроля движения цепи единичный сигнал с выхода формирователя 5 импульсов, поданный на управляющий вход электронного ключа 9, замыкает последний по маП|стральному входу. Соединяются выход интегратора 7 с его входом «Сброс через электронный ключ 9 и процесс интегрирования отсутствует. На выходах пороговых элементов и соответственно схемы ИЛИ 11 появится логический нуль. Однако в начальный период пуска конвейера 2 на выходе интегратора 7 интегрируемый сигнал достигает заданного порога срабатывания Unop порогового элемента 8, а по мере разгона конвейерной цепи до номинальной скорости максимальный сигнал, снимаемый с выхода интегратора 7, становится меньше заданного порога срабатывания Unop порогового элемента 8 (потому, что уменьшается время интегрирования при разгоне цепи конвейера). Поэтому в начальный период движения конвейерной цепи каналы контроля ее движения вырабатывают ложные сигналы на первом входе, схемы И 18. Отстройка от ложных сигналов на время пуска осуществляется сбросом в нуль сигнала, подаваемого на второй вход второй схемы И 18 с выхода схемы НЕ 17. Здесь в момент пуска конвейера 2 повторяется второй схемой ИЛИ 12 сигнал включения конвейера «Вперед или «Назад, который своим положительным, перепадом на время пускового режима t включает первый одновибратор 16, а вторая схема НЕ 17 его инвертирует до логического нуля. Устройство обеспечивает индикацию работы конвейера с помощью канала контроля включения его. Указанная индикация .осуществляется логическим единичным сигналом, подаваемым на третий вход схемы И 18 с выхода схемы И 14. Здесь в дис} ференцйрующеМ звене 13 дифференцируется положительный пусковой сигнал в виде аппе периодического импульса, который nocfynaет на второй вход схемы ИЛИ 15 и, проходя через нее, обеспечивает на время диф. ференциробания совпадение логических единиц на обоих входах схемы И 14. Самоподхват схемы И 14 осуществляется кольцевым соединением выхода ее с ее же вторым входом через схему ИЛИ 15 по первому входу. Таким образом при разгоне цепи конвейера, даже при присутствии ложного сигнала на первой входе второй схемы И 18, на втором входе ее отсутствует логический единичный сигнал, и поэтому аварийное отключение невозможно. Пусковой режим на циклограмме фиг. 2 обозначен цифрой 11.« В HopMaj bHOM режиме работы конвейера 2, когда цепь движется с номинальной скоростью, восстанавливается единичный логический сигнал на втором входе второй схемы И 18, так как одновибратор 16 самоотключается, выбрав заданное время включения 1, соответствующее пусковым характеристикам двигателя конвейера 2. На.первом входе схемы И 18 будет присутствовать логический нуль. Так как на выходе интегратора 7, интегрируемый в паузах прямоугольной последовательности импульсов, сигнал не достигнет порогового значения Unop, заданного в пороговом элементе 8. Таким образом, в нормальном режиме работы конвейера 2 отсутствует совпадение единичных логических сигналов на входах схемы И 18, и поэтому авари йное отключение невозможно. На толчкообразный нормальный режим движения конвейерной цепи предлагаемое устройство в отличии от известного не реагирует, так как фиксируемые процессы определены дискретными преобразованиями импульсных сигналов. Величина же дискрета преобразования подбирается уровнем порогового напряжения с соответствующим запасом, толчкообразного нормального режима движения конвейерной цепи от аварийного режима стопорения ее или от толчкообразного ненормального режима, при котором асинхронный двигатель конвейера находится на грани опрокидывания. Толчкообразный ненормальный режим прослеживается когда конвейер протягивает по своему желобу негабаритный кусок погружаемого материала, и этот кусок, переворачиваясь или тормозясь в желобе, создает недопустимые нагрузки, близкие к аварийному режиму как электропривода, так и механической, части конвейера. Нормальный режим работы конвейера и устройство иллюстрирован на циклограмме (фиг. 2) цифрой П. При обрыве или стопорении цепи конвейера (эти режимы для работы устройства идентичны, так как в обоих случаях движение цепи прекращается) магнитоиндукционный датчик 3 перестает генерировать информативные импульсы, и поэтому перестают формироваться прямоугольные импульсы на выходе формирователя импульсов 5. Начинается непрекращаемый процесс интегрирования единичного сигнала на выходе интегратора 7. На фиг. 2 указанный режим обозначен цифрой IV. Он является началом процесса срабатывания аварийного отключения (цифра V на фиг. 2). Окончание срабатывания аварийного отключения определено совпадением амплитуды сигналов на выходе интегратора 7 и заданного уровня напряжения срабатывания Unop порогового

элемента 8. Как уже указывалось ранее максимальное время срабатывания защитного отключения после обрыва или стопорения цепи равно 0,12 с {Tj 0,l2 с). Это время может быть и меньше, если авария произойдет в момент процесса иитегрирования. В момент срабатывания защитного отключения появится на выходе порогового элемента 8 логический единичный сигнал, который повторится схемой ИЛИ 11, и на всех трех входах схемы И 18 будет совпадение логических единиц. Поэтому на выходе схемы И 18 генерируется единичный логический сигнал, приводящий к включению одновибратора 19. Таким образом начинается режим работы устройства по выдержке времени на отключение конвейера и исполнительного органа (режим VI на фиг. 2), сопровождающийся соответствующей сигнализацией. Одновибратор 19 на время выдержки на отключение Tj включит релейный элемент 20. Размыкающие контакты ре11ейного элемента 20, находящиеся в цепях управления «Стоп контакторов конвейера и исполнительного органа 1, отключают эти контакторы и двигатели конвейера 2 и исполнительного органа остановятся.

При отключении контакторов конвейера I на выходе схемы ИЛИ 12 повторится логический нуль, следовательно перебросится в логический нуль по первому входу схемы И 14 и схема И 18 по третьему входу. Кик результат, на трех входах схемы И 18 Не совпадут сигналы и на ее выходе появится логический нуль. Однако одновибратор 19 будет еще включен время Т, достаточное с больщим запасом для надежного отключения контакторов конвейера и исполнительного 9ргана 1. Так работает схема устройства в режиме выдержки времени На отключение (режим VI на фиг. 2). По истечении времени т одновибратор 19 и релейный элемент 20 отключался и так как вторичного включения конвейера 2 «Вперед или «Назад после аварийной ситуации мащинистом не производится, то устройство возвратится в исходное состояние (режим УН на фиг. 2).

Максимальное быстродействие аварийного отключения устройства состоит из времёни срабатывания устройства 0,12 с И времени отключения контактора конвейера и релейного элемента 20, которое не более 0,08 с. В целом полное максимальное быстродействие аварийного отключения не превышает 0,2 с. Применение известного устройства на погрузочной машине позволяет получить минимальное неложное отключение за 2 с и максимальное за 6 с. Таким образом, предлагаемое устройство по его быстродействию полностью удовлетворяет режим аварийного отключения конвейерной цепи при ее стопорении или обрыве, позволяет автоматизировать процесс отключения и исключает возможные аварии и поломки механической части машины после обрыва цепи конвейера.

Схема размещения датчиков на погрузочной машине и зоны их защитного действия представлены на фиг. 3. Магнитоиндукционные датчики 3 и 3 устанавливаются соответственно у звездочки питателя 23 и у приводной звездочки 24 и контролируют движение конвейерной цепи 21. Датчик 3 защищает обрыв в рабочей ветви цепи (зона А), который без применения устройства приводит к снятию цепи 21 в звездочке питателя 23, а датчик 3 защищает обрыв холостой части цепи 21 (зона Б), который без Применения устройства приводит к снятию оборванной и движущейся частью цепи нижнего щитка 22 и к ударным аварийным нагрузкам от оставщейся части цепи в приводной звездочке 24. Кроме того, датчик 3 контролирует Допустимый провес холостой ветви конвейерной цепи 21 (т.е. степень натяжения цепи 21) при нормальной работе конвейера. Если провес холостой ветви цепи 21 будет больще допустимой величины, генерируемый магнитоиидукционным датчиком 3 сигнал уменьщится по амплитуде или совсем исчезнет за счет большого воздушного зазора, что для схемы устройства эквивалентно защитному отключению.

, На фиг. 4 обозначены размыкающие контакты 25 и 26 релейного элемента 20, выполняющие функции отключения контакторов конвейера «Вперед (промежуточное реле контактора К и блок-контакт этого контактора КА), «Назад (промежуточное реле контактора Кг), и контактора исполнительного органа (промежуточное реле контактора К и блок-контакт этого контактора KB)- Sr, кнопки «Стоп Sj и кнопки «Пуск Sj, 84, Ss соответствующих контакторов при ручном управлении машиной. Два входа второй схемы ИЛИ 12 подключены на катушки промежуточных реле Ki и 4 контакторов «Вперед и «Назад конвейера. По этим входам в электронную часть устройства поступает информация о соответствующих включениях и выключениях конвейера в обе стороны движения конвейерной цепи в виде напряжения питания .

формула изобретения

I. Устройство аварийного отключения при обрыве или стопорении цепи конвейера, содержащее контакторы конвейера и исполнительного органа с элементами их управ-, ления и блок контроля обрыва или стопорения цепи, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия аварийного отключения при обрыве или стопорении цепи конвейера горной погрузочной машины, оно снабжено тремя схемами ИЛИ, двумя схемами И, схемой НЕ, двумя одновибраторами, дифференцирующим звеном и дополнительным блоком контроля, установленным параллельно основному, при этом выходы основного и дополнительного блоков контроля подключены ко входам первой схемы ИЛИ, выход которой соединен с первым входом первой схемы И, а второй к третий входы первой схемы И соединены с выходом второй схемы ИЛИ соответственно через последовательно соединенные первый одновибратор и схему НЕ и через вторую схему И, второйЪход которой соединен с выходом третьей схемы ИЛИ, а первый и второй входы третьей схемы ИЛИ соединены соответственно с выходом второй схемы И и с выходом второй схемы ИЛИ через дифференцирующее звено, причем выход первой схемы И соединен со входом реле через второй одновибратор, а входы второй схемы ИЛИ соединены с выходами контакторов конвейера.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок контроля выполнен в виде электронного ключа и последовательно соединенных датчика контроля движения цепи, формирователя измерительного сигнала, формирователя импульсов, схему НЕ, интегратор и пороговый элемент, причем магистральный и управляющий входы ключа соединены соответственно с выходами интегратора и формирователя импульсов, а выход ключа подключен ко входу «Сброс интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Грамм Г. А. и др. Шахтная погрузочная машина ПНБ-4. М., «Недра, 1974 с. 65-70.

2. Алябьев Н. М. Автоматизация производства на угольных шахтах. М., «Недра, с. 50-52.

f

ь

J