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

Изобретение относится к автоматическому управлению режимом работы горньах машин.

Известно устройство для автоматического регулирования скорости движения угледобывающей мешины, содержащее датчик газовой концентрации, усилитель, фильтр низких частот, управляющий элемент, исполнительный механизм, схему выбора, блок программного регулирования, генератор экспоненциальных функций и коммутатор {.

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

Известно устройство автоматического регулирования скорости подачи угледобывающей машины, содержащее регулятор скорости подачи, включающий датчик скорости подачи, задатчик скорости подачи, элемент сравнения, усилитель, сервопривод, датчик метана, задатчик метана, сумматор, блок деления, управляемый однополярный интегратор, усилитель и диод. Выход

сервопривода связан с машиной, а вход соединен через усилитель с выходом элемента сравнения, ко входам которого подключены выход датчика скорости подачи, вход блока деления и выход сумматора, выход датчика метана соединен со входом блока деления, выход которого соединен с входом управляемого интегратора 2.

10

Однако в известном устройстве регулирование скорости подачи угледобывающей машины осуществляется только в сторону ее снижения, т.е. только в случае повы1иения концентрации мета15на выше допустимой, которая задается установкой по метану. Кроме того, . устройство характеризуется низким быстродействием системы регулирова-. ния из-за малых значений коэффициента

20 усиления системы, который при работеостается постоянным и выбирается из условия отсутствия колебаний скорости подачи и концентрации метана в установившемся режиме. Это снижает

25 безопасность ведения очистных работ. Не обеспечивается контроль нагрузки привода исполнительного органа угледобывсоощей машины, что может привести к перегрузкам и опрокидыванию приводного электродвигателя.

Целью изобретения является повышение точности регулирования за счет исключения подбора уставки,

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено датчиком нагрузки, ограничителем, звеном сравнения, квадратором, звеном умножения вторым сумматором, третьим усилителем и управляемым ключам, причем выход датчика метана соединен со входами ограничителя и звена сравнения, выход которого соединен со входами управляемого интегратора, звена умножения, квадратора и второго сумматора, выход которого через третий усилитель и управляемый ключ соединей с входом первого сумматора, выход квадратора через первый усилитель соединен со входом звена умножения, выход которого соединен с входом второго сумматора, выход ограничителя соединен с управляющим входом управлнемого ключа, а датчик нагрузки мащины через ограничитель соединен с входом элемента сравнения регулятора подачи.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство автоматического регулирования скорости подачи угледобывающей мгииины 1 осяащено регулятором 2 скорости подачи, состоящим из датчика скорости 3, подключенным своим входом к угледобывающей машине 1, а выходом к элементу 4 сравнения, подключенным своим выходом к усилителю, 5, воздействующему на сервопривод 6, выход которого связан с угледобывающей машиной 1. Выход датчика нагрузки 7 через последовательно включенный ограничитель 8 подключен на второй вход элемента 4 сравнение, а вхсщ датчика нагрузки 7 связан с угледобывающей машиной 1, которая воздействует на атмосферу очистного забоя 9

Концентрация метана в атмосфере очистного забоя 9 измеряется датчиком метана 10, выход которого подключен к звену сравнения И, на вход ограничителя 12 и на вход блока 13 деления, на второй вход которого подключен датчик скорости 3. На второй вход звена сравнения 11 подключена уставка допустимой концентрации метана в атмосфере 14. Выход звена сравнения 11 подключен на вход квадратора 15, первый вход звена 16 умножения, сумматор 17 и на вход управляемого интегратора 18, выход которого соединен с сумматором17, а управляемый вход 18 связан с выходом блока 13 деления.

Выход квадратора 15 через последовательно включенный усилитель 19 соединен со вторым входом звена умножения 16, выход которого подключен на сумматор 17. Выход сумматора 17 через последовательно включенные усилитель 20, управляемый ключ 21 сумматор 22 соединен с входом элемента 4 сравнения. Причем на сумматор 22 подключена уставка по скорости 23, а выход ограничителя 12 подключен на управляемый вход ключа 21.

Устройство работает следующим образом.

Концентрация метана в атмосфере очистного забоя 9 измеряется датчиком метана 10, сигнал которого поступает на звено сравнения 11, где сравнивается с сигналом уставки 14, соответствующим требуемому уровню концентрации метана в атмосфере.

Сигнал рассогласования с выхода звена сравнения 11 поступает на сумматор 17, где суммируется с сигналом образованным после его прохождения через управляе1-ий интегратор 18 и сигналом на выходе звена 16 умножения, которое осуществляет умножение сигнала рассогласования на величину, пропорциональную его квадрату. Величина пропорциональности определяется коэффициентом усиления усилителя 19. Этим достигается переменный коэффициент усиления системы регулирования, зависящий от величины квадрата сигнала рассогласования.

На управляейвлй интегратор 18 поступает также сигнал от блока 13 деления, который определяет отнесение концентрации метана к скорости подачи и на основании этого отношения изменяет коэффициент передачи интегратора 18. Большему отношению концентрации метана к скорости подачи соответствует и большее значение коэффициента передачи интегратора 18. На выходе сумматора 17 образуется суммарный сигнал ошибки, которой усиливается усилителем 20.

При малых значениях концентрации метана сигнеш от датчика метана не проходит через ограничитель 12 на управляе1 ый ключ 21, который находится в разомкнутом состоянии и суммарный сигнал сшибки с выхода усилителя 20 не проходит на регулятор скорости 2, который осуществляет регулирование скорости подачи угледобывающей машины следующим образом.

Сигнал с датчика скорости 3 поступает на элемент сравнения 4, где сравнивается с сигналом уставки по скорости 23, которая подается на элемент 4 сравнения через сумматор 22. Сигнал рассогласования через усилитель 5 воздействует на сервопривод 6 который в зависимости от знака рассогласования уменьшает или увеличивает скорость подачи угледобывающей машины 1.

При работе угледобывающей машины .происходит увеличение концентрации мтана в атмосфереочистного забоя 9, что приводит к увеличению сигнала на выходе датчика.метана 10, и при достижении его величины, достаточной для срабатывания схемы ограничения 1 на ее выходе появляется сигнал, который, воздействуя на управляющий вход ключа 21, приводит к его за лканию. При этом суммарный сигнал сшибки с вы хода усилителя 20 через замкнутый управляемый ключ 21 подается на сумматор 22, где суммируется с сигналом уставки по скорости 23, и регулятор скорости 2 увеличивает скорость подачи машины 1, что влечет дальнейшее повышение концентрации метана. При увеличении концентрации метан выше уставки 14 сигнал рассогласования на выходе звена сравнения 11 меняет свой знак, что приводит после его усиления к вычитанию на сумматор 22 от сигнала уставки на скорости 23 и регулятор скорости 2 уменьшает ско рость подачи. Таким образом, осуществляется регулирование скорости подачи угледобы вающей машины 1 по допустимой концен рации метана в атмосфере очистного забоя. При малых значениях величин сигна ла рассогласования сигнал на выходе звена 16 умножения мал и не оказывает существенного влияния на общий суммарный сигнал рассогласования, , образующийся на выходе сумматора 17. При быстром повышении концентрации метана растет величина сигнала рассо ласования, но еще быстрее увеличивается квадрат ее величины, который выделяется квадратором 15 и усиливается усилителем 19. В результате этого на выходе звена 16 умножения резко увеличивается сигнал свдибки, пропорциональный квадрату величины рассогласования. Это приводит к боле интенсивному снижению скорости подачи угледобывающей машины 1. Параметры усилителя 19 и управляемого интег ратора 18 выбираются таким образом, чтобы при больших величинах сигнала рассогласования отсутствовали значительные величины перерегулирования концентрации метана в атмосфере очистного забоя, а время завершения пере ходного процесса было минимальным. Изменение коэффициента передачи управляемого интегратора 18 в зависи мости от соотношения концентрации метана к скорости подачи блоком деле ния 13 позволяет осуществить самонас тройку системы регулирования на изме нение характеристик процесса выделения метана при изменении горно-геоло гических условий. Коэффициент усиления усилителя 20 выбирается из условия отсутствия колебания скорости подачи и концен.трации метана в атмосфере очистного заб в установившемся режиме. При работе угледобывающей машины скорость подачи может достигать таки значений, при которых происходгит перегрузка ее привода исполнительного органа. Это приводит к тому, что сигнал от датчика нагрузки 7 появляется на выходе схемы ограничения 8 и подается на элемент сравнения 4, что вызывает уменьшение скорости подачи и устранение перегрузки привода угледобывающей машины 1. Порог срабатывания ограничителя В выбирается из расчета появления перегрузок .привода. Порог срабатывания ограничителя 12 выбирается ниже уставки 14 допустимой концентрации метана в атмосфере очистного забоя и с таким расчетом, чтобы при замыкании ключа 21 не происходило значительных скачков в увеличении скорости подачи. Использование устройства позволяет улучшить условия эксплуатации угледобывакяцей машины за счет отсутст-, ВИЯ необходимости подбора уставки по скорости, повысить безопасность ведения очистных работ, которое достигается увеличением быстродействия контура регулирования по метану. Это обеспечивается переменным коэффициентом усиления, зависящим от квадрата величины рассогласования. Предотвратить перегрузки привода исполнительного орган-а выемочной машины за счет контроля его нагрузки датчиком нагрузки, сигнал которого через ограничитель снижает скорость подачи машины при появлении перегрузок. Устройство может быть использовано для управления угледобывающей машиной по газовому фактору при разработке угольных пластов с высокой газообильностью. Формула изобретения Устройство автоматического регулирования скорости подачи угледобывающей машины, содержащее датчик метана, задатчик мета«а, сумматор, блок деления, управляемый интегратор, первый усилитель и регулятор скорости подачи/ включающий датчик скорости подачи, задатчик скорости подачи, элемент сравнения, второй усилитель и сервопривод, выход которого связан с маши- ной, а вход соединен через первый усилитель с выходс)м элемента сравнения, к входам которогоподключены выход датчика скорости подачи, вход блока деления и выход сумматора, выход датчика метана соединен с входом блока деления, выход которого соединен с входом управляемого интегратора, о т ли чающеес я тем, что, с целью повышения точности регулирования за счет исключения подбора уставки по скорости, оно снабжено датчиком нагрузки, ограничителем.

эвеном сравнения, квадратором, звеном умножения, BTOjajM сумматором, третьим усилителем и управляемым ключом, причем выход датчика метана соединён с входами ограничителя и звена сравнения, выход которого соединен с вхо- 5 дами управляемого интегратора, звена умножения, квадратора и второго сумматора , выход которого через третий усилитель и управляемый ключ соединен с входом первого сумматора, выход 10 квс1дратора через первый усилитель соединен с входом эвена умножения, выход которого соединен с входом второго сумматора, выход ограничителя соединен с управляющим входом управляемого ключа, а датчик нагрузки через ограничитель соединен с входом элемента сравнения регулятора скорости подачи.

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.