Устройство автоматического регулирования скорости подачи угледобывающей машины Советский патент 1982 года по МПК E21C35/24 

(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ПОДАЧИ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕЙ МАШИНБ

1

Изобретение относится к автоматическому управлению режимом работы горных .машин.

Известно устройство для авто.матического регулирования скорости движения угледобываюн1ей .машины, содержащее датчик газовой концентрации, усилитель, фильтр низких частот, управляющий эле.мент, исполнительный .механизм, схему выбора, блок программного регулирования, генератор экспоненциальных функций и коммутатор 1.

Недостатком данного устройства является .программное регулирование скорости движения угледобывающей машины, которое не позволяет точно поддерживать заданную концентрациюметана в атмосфере очистного забоя, что приводит к снижению производительности угледобывающей машины.

Наиболее близким к предлагаемо.му является устройство автоматического регулирования скорости подачи угледобывающей машины, содержащее регулятор скорости подачи, включающий датчик скорости подачи, задатчик скорости подачи, элемент сравнения, усилитель и сервопривод, датчик метана, задатчик метана, сумматор, блок деления.

управляемый, однополярныи интегратор, усилитель и диод 2.

Такое устройство имеет следующие не,достатки.

Подстройка контура регулирования по .метану на изменение параметров атмосферы очистного забоя производится изменением коэффициента передачи управляемого одн.ополярного интегратора, но эти.м не достигается полная подстройка контура.

В качестве контролируемого параметра

10 атмосферы очистного забоя используется статический коэффициент усиления, который определяется отношением концентрации метана к скорости подачи на блок деления.

Изменение этого коэффициента приводит

15 к изменению полного коэффициента усиления контура регулирования по метану, что может привести к появлению колебаний скорости подачи и концентрации метана, а также к нарушению устойчивости системы ре20гулирования.

Изменение же коэффициента передачи однополярного интегратора в зависимости от статического коэффициента усиления атмосферы очистного забоя не обеспечивает требуемого изменения полного коэффициента усиления контура регулирования по метану, так как сам интегратор является инерционным звеном.

Это приводит к тому, что при изменении параметров атмосферы очистного забоя происходит перерегулирование концентрации метана, чем снижается безопасность ведения очистных работ.

Определение статического коэффициента усиления атмосферы очистного забоя производится путем деления на делительном элементе сигнала от датчика метана к сигналу от датчика скорости подачи, но так как сигнал на выходе датчика метана колеблется в области установившегося значения, задаваемого уставкой по метану, то и величина на выходе блока деления будет колебаться, что приводит и к колебаниям коэффициента передачи одногюлярного управляемого интегратора, а это вызывает колебания скорости подачи и концентрации метана, чем снижается безопасность ведения очистных работ и производительности угледобывающей машины.

Перерегу.шрование концентрации метана в атмосфере очистного забоя, из-за того, что не учитывается изменение динамических характеристик атмосферы при изменении скорости движения воздуха через очистной забой.

Изменение скорости воздушного потока в очистном забое происходит в результате изменений в общешахтной вентиляционной сети, изменения сечения очистного пространства, утечек и др.

Скорость воздушного потока изменяет процесс выделения метана из угля.

Цель изобретения - повышение точности за счет снижения величины перерегулирования концентрации метана.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено датчиком скорости воздушного потока, фильтром, дополнительным усилителем и ь}изкочастотным фильтром, при этом выход скорости воздушно1-о погока подключен через последовательно включенные фи.чьтр и доТюлнительный усилитель на управляемый вход однополярного управляемого интегратора, а выход датчика скорости подачи через низкочастотный фильтр подключен на первый вход блока деления, второй вход которого подключен к задатчику метана, при том усилитель выполнен управляемым, а его управляемый вход подключен к выходу блока деления.

На чертеже представлепа блок-схема устройства.

Угледобывающая машина 1 оснащена регулятором скорости подачи 2, состоящим из .т;агчика скорости 3, подключенным своим входом к у1 педобывающей мащине 1, а выходом к элементу сравнения 4, подключенного своим выход,ом к усилителю 5, воздействующему на сервопривод 6, выход которого связан с угледобывающей машиной I.

На второй вход элемента сравнения 4 подключена установка 7 по скорости подачи.

Угледобывающая мащина 1 воздействует на атмосферу очистного забоя 8, концентрация метана в которой измеряется датчиком метана 9, выход которого через еумматор 10 подключен к параллельно соединенным управляемому однополярному интегратору 11 с однополярным выходом и управляемому усилителю 12 с последовательно соединенным диодом 13.

Выход интегратора И и усилителя 12 через диод 13 связаны с элементом сравнения 4 регулятора 2.

Уставка 14 допустимой концентрации метана подключена на второй вход сумматора Ю и на вход блока деления 15.

На второй в.код блока деления 1.5, через последовательно включенный низкочастотный фи.ьтр 16, подключен выход датчика скорости 3, а выход блока деления 15 соединен с управляемым входом усилителя 12.

Выход датчика скорости воздушного потока 17, через последовательно включенные фильтр 18 и дополнительный усилитель 19, подключен на управляемый вход интегратора 11.

Устройство работает следующим образом.

Концентрация метана в атмосфере очистного забоя 8 измер1яется датчиком метана 9, сигнал которого поступает на сумматор 10, где сравнивается с сигнало.м уставки 14, соответствующим требуемому уровню концентрации метана в атмосфере очистного забоя.

При концентрации метана ниже заданной уставки, сигна; рассогласования имеет отрицательный знак и на элемент сравнения 4 не проходит.

Регулирование скорости подачи осуществляется регулятором 2. Сигнал от датчика, скорости 3 поступает ia элемент сравнения 4, где сравнивается с.сиггшло.м уставки 7 по скорости. Сигнал рассогласования подается через усилитель 5 на сервопривод 6, который в зависимости от знака рассогласования уменьшает или увеличивает скорость подачи угледобывающей машины.

При повышении концентрации метана вылге заданной уставки 14, сигнал рассогласований через интегратор 11 и усилитель 12 поступает на э.темент сравнения 4. Знак сигнала выбран таким образом, что регулятор 2 уменьи ает скорость подачи машины 1, что влечет снижение концентрации метана.

На управляемый вход уеилите.тя 12 поступаег также сигнал с блока деления 15. Блок деления определяет отношение заданмой концентрации метана (уставки 14) к сглаженному низкочастотны.м фильтром 16 сигналу датчика 3 скорости подачи. На выходе блока деления 13 образуется сигнал, величина которого равна статическому коэффициенту усиления атмосферы очистного забоя, в зависимости от величины этого коэффициента изменяют коэффициент усиления усилителя 12. Большему сигналу на выходе блока деления 13 соответствует меньшее значение коэффициента усиления усилителя 12. Это позволяет производить самоподстройку (адаптацию) параметров системы регулирования на изменение характеристик атмосферы очистного забоя, что устраняет появление колебаний скорости подачи и перерегулирований концентрации метана в установившемся режиме и ведет к повышению безопасности очистных работ. Параллельное соединение управляемого однополярного интегратора 11 и управляемого усилителя 12 позволяет соединить статические свойства интегрируюшего звена с быстродействием усилительного. Параметры звеньев могут быть выбраны таким образом, чтобы при малых рассогласованиях существенную роль играло усилительное звено, а при больших - интегрирующее и чтобы в установившемся режиме работы колебания скорости подачи и концентрации метана возле выемочной .машины отсутствовали. При ведении очистных работ изменяется скорость воздушного потока в очистном забое, что вызывается изменениями в обшешахтной вентиляционной сети, изменением поперечного сечения забоя, утечка.ми и др. Колебания скорости воздушного потока в очистном забое влияют на процесс выделения метана из угля, че.м изменяются статические и динамические характеристики атмосферы очистного забоя, а это требует корректировки параметров системы регулирования. Для этого измеряют скорость воздушного потока датчиком скорости воздушного потока 17, сигнал которого проходя через последовательно включенные фильтр 18 и усилитель 19, подается на управляемый вход однополярного интегратора 11. В зависимости от величины этого сигнала изменяется коэффициент передачи интегратора 11, чем больше сигнал, тем больше коэффициент передачи. Это позволяет уменьшить перерегулирование концентрации метана и скорости подачи припереходных процессах и различных скоростях движения воздуха в очистном забое. Коэффициент усиления усилителя 19 выбирается исходя из степени влияния скорости воздушного потока на динамические характеристики атмосферы очистного забоя. Фильтры 16 и 18 отфильтровывают быстрые изменения скорости подачи и скорости воздушного потока, вызванные их кратковременными всплесками. Технико-экономически.ми преимуществами данного устройства являются более полная подстройка контура регулирования по метану на изменения статического коэффициента усиления ат.мосферы очистного забоя, за счет того, что при изменении этого коэффициента изменяет коэффициент усиления управляемого усилителя, таким образом, что полный коэффициент усиления остается постоянным. Это позволяет снизить величину перерегулирования концентрации метана, чем повышается безопасность ведения очистных работ. Отсутствуют колебания скорости подачи и концентрации метана вызванные изменением сигнала на выходе блока деления при определении статического коэффициента усиления атмосферы, так как в данно.м устройстве статический коэффициент усиления атмосферы определяют делением уставки по метану на сглаженный низкочастотный фильтром сигнал от датчика скорости угледобывающей машины. Этим также снижаются перерегулирования концентрации метана, что повышает безопасность ведения очистных работ. У.меньшение перерегулирования концентрации метана в атмосфере очистного забоя при изменении динамических характеристик ат.мосферы очистного забоя, вызванных изменением скорости движения воздуха через очистной забой, за счет того, что измеряют скорость движения воздушного потока датчиком скорости и в зависимости от последней изменяют коэффициент передачи управляе..мого однополярного интегратора. Предлагаемое устройство может быть ис-пользовано для управления угледобываюп1е11 машиной по газовому фактору при разработке угольных пластов с высокой газообильностью. Формула изобретения Устройство автоматического регулирования скорости подачи угледобывающей .машины, содержащее регулятор скорости подачи, включающий датчик скорости подачи, задатчик скорости подачи, элемент сравнения, усилитель и сервопривод, датчик метана, задатчик метана, сумматор, блок деления, однополярный управляемый интегратор, усилитель и диод, отличаюи(ееся тем. что, с целью повь шения точности за счет снижения величины перерегулирования концентрации метана, оно снабжено датчиком скорости воздушного потока, фильтром, дополнительным усилителем, низкочастотным фильтром, при этом выход датчика скорости воздушного потока подключен через последовательно включенные фильтр и дополнительный усилитель на управляемый вход однополярного управляемого интегратора, а выход датчика скорости подачи через низкочастотный фильтр пОлТключен на первый вхОлТ, блока деления, второй вход которого подключен к задатчику метана, при этом усилитель выполнен управляемым, а его управляемый вход подключен к выходу блока деления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

462930, кл. Е 21 С 35/24, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР

566932, кл. Е 21 С 35/24, 1977 (прототип