Устройство для моделирования шахтной регулируемой вентиляционной сети Советский патент 1982 года по МПК G06G7/48 

(54) УСТЮЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИЮВАНИЯ ШАХТНОЙ РЕГУЛИРУЕМОЙ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ

Изобретение относится к аналого-вычислИ |тельной технике, а именно к устройствам моделирования шахтной вентиляционной сети.

Известны устройства для моделирования шахтных вентиляционных сетей и вентиляционных соорз жений, предназначенные для моделирования вентиляторов главного проветривания и содержание диодно-функциональный преобразователь с кусочно-линейной аппроксимацией характеристик 1.

Эти устройства моделируют только вентилятор без учета вентиляционной сети.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для моделирования системы автоматического : управления проветриванием шахт, содержащее модели вентиляционной сети, вентилятор главного проветривания, вентилятор местного проветривания, управляемых аэродинами. ческих сопротивлений, датчиков расхода воздуха и утечек воздуха 2.

Недостатками данного устройства являются сложность схемы и несоответствие динамических характеристик модели динамическим

характеристикам системы автоматического управления проветриванием, содержащей регуляторы и датчики расхода воздуха. В известном устройстве модели управляемых аэродинамических сопротивлений и датчиков расхода воздуха выполнены на безынерционных звеньях, в то время как реальные исполнительные механизмы регуляторов и реальные датчики расхода воздуха обладают инерционностью.

Цель изобретения - упрощение схемы мо10дели, а также повышение точности модели.рования.

Цоставленная цель достигается тем, что в устройстве для моделирования шахтной регулируемой вентиляционной сети, содержащем

15 модель главной вентиляционной сети и мвдели участков местных венталявдонных сетей, каждая из которых выполнены в виде дросселя, один вывод которого через конденсатор соединен с шиной нулевого потенциа20ла, модель вентилятора главного провет1Н1вания, модель утечки воздуха главной вентиляционной сети, выполненную в виде управляемого резистора, подключенного параллельно 39 конденсатору модели участка главной вентиляционной сети, модели местных утечек возду ха, модель ветилятора местного проветривания, модели регуляторов расхода воздуха, входы которых соединены с входом модели вентиляторов местного проветривания и нодключены к одному выводу дросселя модели участка главной вентиляционной сети, выход каждой модели регуляторов расхода воздуха через дроссель соответствующей модели участков вентиляционной сети соединен с моделью датчика расхода воздуха, модель вентилятора главного прюветривания и каждая модель регуляторов расхода воздуха состоит из транзистора, интегратора, порогового элемента и ограничительного диода, причем эмиттер транзистора через ограничительный диод соединен с базой, подключенной к выходу интегратора, соединенному с пороговым-.элементом, а вход интегратора является одним из входов устройства, эмиттер транзистора модели вентилятора главного проветривания подключен к катодам двух разделительных диодов/ анод одного из которых является входом устрой ства,а анод другого соединен с общей шиной, коллектор транзистора модели вентилятора главного проветривания через последовательно соединенные ограничительные диод и резистор соединен с другим входом дросселя модели участка главной вентилящюнной сети, а модели датчиков расхода воздуха выполнены каждая в виде усилителя постоянного тока, в обратную связь которого подключены параллельно резистор и конденсатор, вы ходы усилителей являются выходами устройства, а вход каждого усшгателя соединен с другим выводом дросселя соответствующей модели участка местной вентилящюнной сети, модели местных утечек воздуха выполнены в виде резисторов, одни выводы которых подключены к эмиттерам, а другие вьшо ды - к коллекторам транзисторов. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит модель вентилятора главного проветривания и модели регуляторов 2 расхода воздуха, содержащие транзистор 3,интегратор 4, пороговый элемент 5 и ограничительный диод 6, модель участка глав ной вентиляционной сети 7 и модели участков местных вентиляционных сетей 8, содержащие дроссель 9 и конденсатор 10, модели 11местных утечек воздуха, модели датчиков 12расхода воздуха, модели вентиляторов 13 местного проветривания, разделительные диоды 14 и 15, ограничительные диод 16 и резистор 17, управляемый резистор 18 модели утечки воздуха главной вентиляционной сети и нагрузочный резистор 19. Устройство работает следующим образом. Модель собирается последовательным или параллельным соединением отдельных ветвей в соответствии с заданной топологией вентиляционной сети. Параметры каждой электрической BCJBH в принятом масштабе моделирования соответствуют, параметрам реальной вентиляционной ветви. При этом, процессы, происходящие в электрической модели, будут однозначно отображать процессы, происходящие в реальной вентиляционной сети. Так, выходное напряжение модели главного вентилятора отображает депрессию, а выходной ток - производительность главного вентилятора. Ток каждой электрической ветви соответствует расходу воздуха в параллельной вентиляционной ветви. Зависимость изменения выходного тока транзистора от величины управляющего напряжения соответствует нелинейной расходной характеристике реального регулятора расхода воздуха. Остаточный ток через щунтирующее сопротивление 11 запертого tpHH3HCTOpa соответствует местным утечкам воздуха через закрытый регулятор. Время интегрирования интегратора равно времени сервомотора исполнительного механизма. Изменение тока в параллельных ветвях при регулировании в одной из них отображает взаимосвязь воздушных потоков параллельных вентиляционных выработок. С помощью коммутационных шнуров устройство соединяется с внешним автоматическим регулирующим прибором или с пультом дистанционного управления вентиляционными регулирующими органами. От автоматического регулирующего прибора по определенному закону или от кнопок дистанционного управления вручную на входы интеграторов вентилятора модели главного проветривания и моделей регуляторов расхода воздуха поступают управляющие сигналы в виде знакопеременных Напряжений постоянного уровня. В зависимости от длительности управляющих сигналов на выходе интеграторов устанавливаются определенной величины напряжения, которые приложены к эмиттер-баэовьпи переходам транзисторов моделей регуляторов. Напряжения интеграторов смещают рабочие точки выходных характеристик транзисторов, в результате чего изменяются их внутренние сопротивления. На выходе модели вентилятора главного проветривания устанавливается напряжение, соответствующее в принятом масштабе определенной депрессии вентилятора, а аналоги регуляторов принимают заданные величиньг сопротивлений. В результате в злектрических ветвях устанавливаются определенные токи, которые соответствуют заданному распределению воздуха в вентиляционной сети. При этом, динамические процессы в электрической модели будут соответ ствовать динамическим процессам в регулируемой вентиляционной сети. Измерение уста новившегося тока в каждой электрической ветви, что соответствует измерению расхода воздуха в вентиляционной ветви, производит ся путем измерения падения напряжения на линейном нагрузочном сопротивлении апериодическим звеном первого порядка. Выходное напряжение апериодического звена, как сигнал обратной связи, подается на вход внеиш го автоматического регулирующего прибора или, как сигнал контроля, подается на пульт управления регуляторами. Таким образом, предлагаемое ycTpoiicTBO имеет более простую схему и, следовательно более экономично в изготовлении и надежно в эксплуатации, а также позволяет исследовать на нем динамику процессов автома тического управления проветриванием в шахт ных вентиляционных . Устройство может использоваться для диагностики и настройки систем автоматического регулирования проветриванием шахт. При этом возможно определить неисправность автоматических при боров, устойчивость системы регулирования, оптимальные настроечные параметры ее по быстродействию, статической и динамической точности. Формула изобретения Устройство для моделирования шахтной регулируемой вентиляционной сети, содержащее модель участков главной вентиляционной сети и модели участков местных вентиляционных сетей, каждая из которых выполнена в виде дросселя, один вьшод которого че рез конденсатор соединен с шиной нулевого потенфала, модель вентилятора главного про ветривания, модель утечки воздуха главной вентиляционной сети, выполненную в виде управляемого резистора, подключенного параллельно конденсатору модели участка главной вентиляционной сети, модели местных утечек воздуха, модель вентиляторов Местно6го проветривания, модели регуляторов расхода воздуха, входы которых соединены с входом модели вентиляторов местного проветривания и подключены к одному выводу дросселя модели участка Главной вентиляционной сети, выход каждой модели регуляторов расхода воздуха через дроссель соответствующей модели участков вентиляционной сети соединен с моделью датчика расхода воздуха, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности моделирования, модель вентилятора главного проветривания и каждая модель регуляторов расхода воздуха состоит из транзистора, интегратора, порогового элемента и ограничительного диоДа, причем эмиттер транзистора через ограш1чительный диод соединен с базой, подключенной к выходу интегратора, соединенному с пороговым элементом, а вход интегратора является одним из входов устройства, эмиттер транзистора модели вентилятора главного проветривания подключен к катодам двух разделительных диодов, анод одаого из которых является входом устройства, а анод другого соединен с обшей шиной, коллектор транзистора модели вентилятора главного проветривания через последовательно соединенные ограничительные диод и резистор соеданен с другим входом дросселя модели участка главной вентиляционной сети, а модели датчиков расхода воздуха выполнены каждая в виде усилителя постоянного тока, в обратную связь которого подключены параллельно, резистор и конденсатор, выходы усилителей являются выходами устройства. а вход каждого усилителя соединен с другим выводом дросселя соответствующей модели участка местной вентиляционной сети, модели местных утечек воздуха выполнены в виде резисторов, одни выводы которых подключены к эмиттерам, а другие вьгеоды к коллекторам транзисторов. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское сввдетельство СССР ГР 258742, л. G 06 G 7/48, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР f° 260976, л. G 06 G 7/48, 1968.