Способ автоматического управления процессом драгирования и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК E02F3/16 

Изобретение относится к управлению процессами отработки россыпных месторождений открытым способом и может быть использовано, в частности, для управления процессом черпания многочерпаковых драг и плавучих многочерпаковых снарядов.

Известен способ автоматического управления процессом драгирования, заключающийся в том, что скорость бокового перемещения драги (Vp) регулируют при отработке крепких пород Jno нагрузке привода черпаковой цеinn, а при отработке легкодрагируемыз{ пород - по нагрузке привода носовых лебедок, для чего стопорную ветвь механической характеристики привода носовых лебедок формируют в зоне длительно допустимых нагрузок. Скорость черпания (УЦ) при этом устанавливается драгером вручную в зависимости от крепости отрабатываемых пород, которая определяется им визу ально, и заданной производительности 1.

Однако изменение скорости черпания осуществляется периодически, после того для драгера становится очевидной нецелесообразность ранее установленной скорости в непрерывно меняющихся условиях диэагирования. Это обуславливает низкую степень оптимизации скорости черпания и приводит либо к потере производительности (если ,скорость занижена), либо к неоправданному износу элементов черпающего агрегата (если скорость завышена) .

10

Известен способ автома1тического управления процессом драторования, применяемый при внедрении средств механизации и автоматизации Драга-1 и заключающийся в следующем: измере5 ние производительности добычного комплекса ведут по нагрузке привода бочки. Измеренную производительность сравнивают с заданной и при превышении ею заданной снижают скорости чер20пания и бокового перемещения, а при снижении ее относительно заданной производительности скорости черпания и бокового перемещения увеличивают. При этом регулирование этих скорос25тей (Vu v) ведут так, что отношение их остается неизменным ( - ./. «т

const) 2.

Недостаток этого способа заключа30ется в том, что поддержание постоянства соотнсяиения обеспечивает оптимальную скорость черпания (У, ) для пород каждого класса крепости лишь при определенной величине продольного сечения стружки (произвег дение уходки на толщину стружки). Отклонение толщины стружки в сторону ее уменьшения ведет к повышению скорости черпания и, как следствие, к увеличению износа элементов черпающего агрегата. Отклонение ТОЛВД1НЫ стружки в сторону ее увеличения приводит к переполнению черпаков, накалдиванию неоттранспортированной чер4 паками породы перед черпаковой рамой, стопорениюпривода носовых лебедок, т.е. К; нарушению техиологичг ного процесса. Известен также способ автоматического управления процессом драгирования, основанный на регулировании СКОРОСТИ черпания по нагрузке привода бочки и скорости бокового перемещения по нагрузкам приводов черпаковой цепи и носовых.лебедок, и УСТРОЙСТВО №1Я автоматического управ ления процессом драгирования, содержащее датчики нагрузок приводов боЦки черпаковой цепи и носовых лебеЙЬк, регулятор скорости черпания и регулятор скорости бокового перемеще ния . Недостатки способа .и устройства заключаются в том, что при грубой сяаибке драгера в выборе тогадишл стру жки & сторону ее уменьшения или при Шборе глалой толщины стружки по технологическим соображениям, например при отработке валунистых месторозкденйй {когда недостаточная толщина стружки не может быть скомпенсирована увеличением скорости бокового перемещения-) , способ обуславливает чер пание на верхнем пределе скорости (Vj при пониженной производительйости. Это ведет к неоправданно быстрому износу дорогостоящей черпаковой цепи. Пониженнсш производительность в данном случае имеет по Причине низкого коэффициента,, наполнения черпаков. Эта же величина производительности может йлть достигнут при меньшей величине скррости черпания и большем коэффициенте наполнени черпаков. Целью изобретения является повыше ние эффективности управления за цчёт исключения работы на высоких скоростях черпания, когда это не вызвано технологаческой необходимостью. Поставленная цель достигается тем что залают пороговые значения нагрузок приводов бочки, черпаковой цепи и носовых лебедок и скорость черпани снижают при одновременных значениях текущих нагрузок ниже пороговых значений. Кроме того, устройство для автоматического управления процессом драгирования снабжено тремя пороговыми элементами и блоком умножения, к входам которого подключены выходы пороговых элементов, входы которых соединены соответственно с датчиками нагрузок приводов бочки., черпаковой,цепи и носовых лебедок, а выход блока умножения подключен к входу регулятора скорости черпания. Сущность способа заключается .в следующем.. Если производительность драги меньше заданной, то увеличивают скорость черпания . Увеличение v, приводит к уменьшению нагрузок приводов черпаковой цепи .и носовых лебедок. Для достижения равенства этих нагрузок заданным значением увеличивают скорость бокового перемещения, что и при водит к увеличению произво-дительности, т.е/ к увеличению срезае1 1х пород. Процесс регулирования ведут до равенства производительности заданному значению. Для понимания сути процесса управления отметим, что хотя способ и предусматривает регулирование производи тел ьиос111 изменением V, , одно изменением производительности не изменяет. С увеличением v при прочих равшлх условиях уменьшается объем пород, срезаемых одним черпаком, т.е. уменыиается .коэффициент наполнения черпаков К|,. Чтобы увеличить производительность, нужно при увеличенной Ц соответственно сохранить . на прежнем уровне (или на новом ;предельно / возможном, если изменился класс крепости псфод) коэффициент наполнения, а для этого необходимо увеличить Vg. , т.е. увеличить общий объем срезае1«1х пород. Критерием оценки Кц при регулировании приводов по системе постоянного момента является нагрузка приводов черпаковой цепи (на крепких породах) и носовых лебедок (на легких породах). По зтим параметрам и регулируется Vp . Однако, при грубой ошибке драгера в выборе толщины стружки в сторону ее уменыаения или при выборе малой толщины стружки по технологическим соображениям увеличение v до максимального значения не приводит к достижению равенства 1,, Цгцздд или ил ЦА эчд Равенство хотя бы одного из этих параметров заданным значениям означало бы, что драгирование ведется в рациоигшьиом режиме, т.е. коэффициент наполнения черпаков предельный для данных условий, а следовательно, и максимальное значение j,, при такой (заниженной относительно заданной) производительности оправдано. Одновременное занижение величин Q %1 и Ip относительно заданных величин свидетельствует о том, что . драгирование ведется с коэффициентом наполнения меньшим предельного, а следовательно, фактическая производительность может быть обеспечена при меньшей скорости черпания. Черпа ние с завышенной скоростью означает неоправданный износ черпаковой цепи. В этом случае снижают Уц до тех пор, пока или 1чц , или I „ не станет равным заданному значению; производительность (Q) при этом не уменьшится, а коэффициент наполнения черпаковых (Кц) увеличится. Драгирование с постоянной производительностью, но при меньшей скорости черпания и увеличен ном до предельно возможного значения коэффициенте наполнения черпаков, сн жает удельньй износ элементов черпающего агрегата. Спосое5 осуществляется следующим образом. Измеряют текущие значения производительности драги (Q) (по нагрузке привода бочки), нагрузки привода черпаковой цепи 1цц и нагрузки приводов носовых лебедок 1„д . Скорость черпания регулируют по известному способу, снижая ее при Q7Qjct4H увеличивая при 0 OjejA- Скорость бокового перемещения регулируют, снижая при ц 1уц,д/что имеет Место при отработке крепких порол) или при Хрд (что характерно для легких пород) и увеличивая ее при щ или, соответственно, при 1 ,.,д В случае, когда одновременно все три параметра (Q, Хцц и IHA ) оказываются меньше заданных значений УЦ, снижают до достижения равенства l «uW пл пАгоА Реализация способа может быть рас смотрена на примере работы 250-литро вой драги. J ftjarepoM прк отработке участка полигона, состоящего в основном из пород П класса крепости, задается производительность 400 . При дра гировании на верхнем пределе скорости бокового перемещения .n при вы7 браншх величинах толщины стружки и уходки производительность сказалась 300 MV4. Для данных условий эт величина является максимально возмож ной. Измеренный ток нагрузки привода черпаковой цепи - 300 А (I измеренный ток нагрузки привода носо вых лебедок - CIf,Ajqf 100Д) . При регулировании по известному спо собу при скорость черпания в этом случае устанавливают равной верхнему пределу Уч«к.п1 43 черпака/мин. Коэффициент наполнения черпаков при этом оказывается равным Q fi 300-1,2 0,25-43-60 660А) где Q - производительность драги, м5/ч ; р - коэффициент разрыхления пород ;1 - емкость черпака, м ; Уц,- скорость черпания, чер. пакДадн, . , В соответствии с предлагаемым способом при указанных условияхскорость черпания /снижают до равенства тока нагрузки приводаносовых; лебедок номинальному значению. Коэффициент наполнения черпаков при этом растет до значения близкого к предеяь.ному - 1,1, а скорость черпания снижается до величины ; ,. .. . - Q -- 300i;2 22 чеЬ tK.60 0,25-1,1.60 Л 3 i пака/мии, т.е на --Jl- 9%. ИэНоЬ. черпаковой цепи э этом случае. такйс уменьшается на 43%. , . . На чертеже приведена блок-схема устройства автоматическозлэ управления, процессом драгирования. Устройство-состоит иэ трех дат- чиков: датчика 1 нагрузки .привода, бочки (датчик производительности), датчика 2 нагрузки привода черпако-, вой цепи, датчика 3 нагруаки приво да носовых лебедок. Выход датчи са 1 . соединён с одним входом элемента 4 сравнения, на .другой вход которого подают сигнал задания нагрузки пр«Jзoдa бочки (1 }ад ) Выход элементу 4 сравнения связан с одним входом регулятора 5 скорости черпания, а второй его вход - с выходом блока 6 умножения. Три входа блока умнож&ния соединены с выходами трех пороговых устройств 7-9, входы которых соответственно соединены с датчиками 1-3,Два .входа регулятора Ю скорости бокового перемещения связаны с датчиком нагрузок приводов черпаковой цепи 2 и носовых лебедок 3 через элементы 11 и 12 сравнения. Устройство работает следующим образом. ЕСЛИ величины уходки и толщины трукки выбраны драгером правильно о при отработке KpenKfix пород производительность всегда ниже заданной (Q Q %ад поскольку предельный коэффициент наполнения черпаков Кц на этих породах очень низок, порядка 0,3). Регулятор 5 скорости %ерпани я поддерживает при этом на верхнем пределе. Регулятор 10 скорости бокового перемещения, поддерживая заданное значение нагрузки привода черпаковой цепи (1гцздд). регулирует v . Нагрузка привода носовых лебедок на крепких породах ниже заданной. Сигнал на выходе блока умножения 6 равен Н14лю, так как сигнал ща одном иэ его входов, а именно на входе, связанном с пороговым устройством 8, сравнивающим сигнал нагрузки черпаковой цепи (1чц) с заданным значением, равен О.

При отработке легких пород устройство работает аналогичным образом с той только разницей, что нагрузка . привода черпаковой цепи всегда меньше заданного значения (в силу малых усилий резания), регулятор 10 скорости бокового перемещения, поддерживая заданное значение нагрузки привода носовых лебёдок (1,,), изменяет скорость бокового перемещения Vg.. Сигнал, поступающий с порогового устройства 9 на вход блока 6 умн.ожения, равен 0. Поэтому на выходе блока умножения сигнал тоже равен О,

Если величины толщины стружки или уходки драгером занижены, то даже при максимальной скорости бокового перемещения v (а vg определяет производительность) все три параметра (Q, Ji IHA ) оказываются ниже заданных значений и регулятор 5 (работая по первоглу .входу) устанавливает скорость черпания максимальной, и регулятор 10 (работая также по первому входу) устанавливает скорость бокового , мещения максимальной. На все три входа блока умножения б поступают в этом случае сигналы с пороговых устройств 7-9, а сигнал с выхода блока умножения - на второй вход регулятора 5 скорости черпания. Этот сигнал не меняет сигнала на первом входе, а алгебраически суммируется регулятором с ним, понижая скорост черпания. При этом увеличивается ширина стружки, растут нагрузки приводов черпаковой цепи и носовых лебедок (при крепких породах - интенсивнее на приводе черпаковой цепи, а при легких - на приводе носовых лебедок) до заданного значения. Произво дительность Q при этом не меняется, так как v сохраняет свое максимальное значение, поэтрглу и не изменяется сигнал на первом входе регулятора 5.

Использование способу управления процессом драгирования и устройства, го реализующего, позволяет снизить скорость черпания без потери производительности на 49%, что означает

уменьшение износа на такую же Bejraчину.

В среднем,учитывая реальную вероятность возникновения ситуации, когда способ может быть применен, величину уменьшения скорости черпания можно принять 10%.

Формула изобретения

1.Способ автоматического управления процессом драгирования, основанный на регулировании скорости черпания по нагрузке привода бочки и скорости бокового перемещения по нагрузкам приводов черпаковой цепи и носовых лебедок, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности управления за счет исключения работы на высоких скоростях черпания, задают пороговые значения нагрузок приводов бочки, черпаковой цепи и носовых лебедок и скорость черпания снижают при -одновременных значениях этих нагрузок ниже пороговых значений.

2.Устройство автоматического управления процессом драгирования, содержащее датчики нагрузок приводов бочки, черпаковой цепи и носовых лебедок, регулятор скорости черпания

и регулятор скорости бокового перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено тремя пороговыми элементами и блоком умножения, к входам которого подключены выходы пороговых элементов, входы которых соединены соответственно с датчиками нагрузок приводов бочки, черпаковой цепи и носовых лебедок, а выход блока умножения подключен к входу регулятора скорости черпания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 723040, кл. Е 02 F 3/00, 1974.

2.Лыков Н.Б. и др. Опыт работы системы автоматического регулирования добычного комплекса драги

САР ДК-250-lM с приводом черпаковой цепи повышенной мощности. - Колыма, 1976, 6, с.30-32.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 2831388, %;. кл. Е 02 F 3/16, 1979 (прототип) .

-Ш.

Утза)