Способ управления горной машиной и устройство для его осуществления

 

1. Способ управления горной машиной путем изменения скорости ее подачи, включаюн .1ип заданные уставки тока, соответствуюшей номинальной загрузке электропривода , и уставки отсечки, соответствующей .колосто.му ходу электропривода, непрерывное измерение тока электропривода в заданном диапазоне частот, его сравнение с уставкой тока и уставкой отсечки, увеличение скорости подачи до номинального значения при превышении током уставки отсечки , отличающийся тем, что, с целью повышения надежности управления горной машиной путем автоматического изменения скорости подачи в режи.ме холостого хода, перед сравнением тока с уставкой отсечки дифференцируют его низкочастотную составляюшую , затем преобразуют полученный сигнал в пропорциональный его амплитуде § сигнал постоянного тока и, если этот сигнал постоянного тока меньше уставки отсечки, уменьшают скорость подачи на 15-30% от (Л номинального значения. СП 05 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З(51) E= 21 С 35 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

H А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1.-Л (:Ь

« «

Загудг гор юй УС74Ы МБ/

И7

Забуыйиы

Райоиий режим

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3575780/22-03 (22) 08.04.83 (46) 30.07.84. Бюл. ¹ 28 (72.) Р. Е. Пасынков, М. Г. Погибко и Н. Г. Петров (71) Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин «Автоматгормаш» (53) 622.232.72 (088.8) (56) 1. Регулятор нагрузки ПРИЗ для проходческих комбайнов и буровых машин.

Руководство по эксплуатации ПРИЗ.О0.000

01 РЭ. Донецк, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР № 188546, кл. Н 02 P 5/00, 1966 (прототип) . (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНОИ

МАШИНОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ управления горной машиной путем изменения скорости ее подачи, вклю„„SU„„1105640 А чающий заданные уставки тока, соответствующей номинальной загрузке электропривода, и уставки отсечки, соответствующей холостому ходу электропривода, непрерывное измерение тока электропривода в заданном диапазоне частот, его сравнение с уставкой тока и уставкой отсечки, увеличение скорости подачи до номинального значения при превышении током уставки отсечки, отлииающийся тем, что, с целью повышения надежности управления горной машиной путем автоматического изменения скорости подачи в режиме холостого хода. перед сравнением тока с уставкой отсечки дифференцируют его низкочастотную составляющую, затем преобразуют полученный сигнал в пропорциональный его амплитуде сигнал постоянного тока и, если этот сигнал Q постоянного тока меньше уставки отсечки, тниеньшают снорость попачн на l5 — 30% от Q) номинального значения.

1105640

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее гидроэлектропривод системы подачи, элемент сравнения, задатчик уставки тока, электропривод исполнительного органа, соединенный через датчик тока с фильтром нижних частот, и задатчик отсечки, подключенный к первому входу порогового элемента, отличающееся тем, что с целью повышения надежности управления горной машиной путем автоматического изменения скорости подачи в режиме холостого хода, устройство снабжено двумя элементами ИЛИ, дифференцирующим звеном, интегратором, блоком задержки, релейным усилителем, соединительной муфтой и сервоприводом, причем выход фильтра нижних частот соединен с первым входом первого

Изобретение относится к автоматизации управления горными машинами и может быть использовано для автоматического регулирования системы подачи буровых машин, бурильных установок и очистных комбайнов.

Известен способ управления горной машиной по нагрузке электропривода, основанный на измерении ошибки рассогласования между заданным и фактическим значениями нагрузки и автоматическом регулировании скорости подачи для уменьшения этой ошибки.

Способ реализован в устройстве для автоматического регулирования нагрузки горной машины, которое содеержит систему регулирования подачи с датчиком фактической нагрузки и источником опорного сигнала (1).

В данном устройстве при снижении нагрузки горной машины после снятия подачи или при прохождении мест, где по какимлибо причинам отсутствует вырабатываемый массив, происходит автоматическое увеличение скорости подачи до максимальной величины, что может привести к недопустимым перегрузкам кинематической цепи и к поломке исполнительного органа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления горной машиной путем изменения скорости ее подачи, включающий задание установки тока, соответствующей номинальной нагрузке электропривода, и уставки отсечки, соответствующей холостому ходу электропривода, непрерывное измерение тока электропривода в заданном диапазоне частот, его сравнение с уставкой тока и уставкой отсечки, увеличение скорости подачи горной машины до номинального значения при

35 элемента ИЛИ, а также через последовательно соединенные дифференцирующее звено и интегратор — с вторым входом порогового элемента, первый выход которого через блок задержки подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, выход которого подключен через последовательно соединенные релейный усилитель, сервопривод и соединительную муфту к гидроэлектроприводу системы подачи горной машины, при этом второй выход порогового элемента соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента сравнения, а задатчик уставки тока подключен к второму входу второго элемента ИЛИ. превышении током уставки отсечки и отключение системы регулирования подачи при уменьшении тока ниже уровня уставки отсечки.

Указанный способ реализован в устройстве для автоматического управления загрузкой главного двигателя врубово-комбайновых машин, содержащем гидроэлектропривод системы подачи, элемент сравнения, задатчик уставки тока, электропривод исполнительного органа, соединенный через датчик тока с фильтром нижних частот, и задатчик отсечки, подключенный к первому входу порогового элемента (2) .

В известном устройстве, если уровень тока электропривода станет ниже уставки отсечки, пороговое устройство отключит систему регулирования, и в результате подача останется на том же уровне.

Известный способ не обеспечивает надежную информацию о наличии холостого хода горной машины, так как для широкого класса горных машин уровень холостого хода изменяется в широких пределах, и даже для одной и той же машины уровень холостого хода в процессе работы также изменяется в широких пределах, а для буровых машин характерно его увеличение при увеличении длины скважины из-за наличия трения бурового става о стенки скважины, что может привести к ложному переводу буровой машины в режим увеличения подачи и к недопустимым перегрузкам вследствие удара исполнительного органа о забой. Увеличить уровень уставки отсечки, который бы перекрыл уровень холостого хода широкого класса горных машин, возможно однако при этом уровень холостого хода приближается к уровню номинальной нагрузки, что уменьшает диапазон увеличения скорости подачи горной машины и сни1105640 жает надежность известного устройства и рым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элеК недостаткам способа относится также мента сравнения, а задатчик уставки тока сохранение прежней скорости подачи при подключен к второму входу второго элеменвозникновении холостого хода горной маши- та ИЛИ.

5 ны, что может привести к ударам исполни- На фиг. 1 изображена осциллограмма тельного органа о забой при последующем нагрузки буровой машины БГ4 — 4; на соприкосновении с массивом. Это снижает фиг. 2 — блок-схема устройства управленадежность известного способа. ния горной машиной.

Кроме того, мгновенное отключение по- Устройство содержит датчик 1 тока, дачи при достижении тока электропривода О фильтр 2 нижних частот, первый элемент уставки отсечки при неизбежном колебании ИЛИ 3, элемент 4 сравнения с подключеннагрузки ведет к частым отключениям пода- ным к нему вторым элементом ИЛИ 5, ечи. При этом работа становится неустойчи- лейный усилитель 6, сервопривод 7, соедивой, что также снижает надежность способа нительную муфту 8, горную машину 9. Гоная машина 9 содержит гидродроссель 10, ну . орЦелью изобретения является повышение гидросистему 11 подачи, буровой став 12, надежности управления горной машиной пу- исполнительный орган 13, электропривод 14 тем автоматического изменения скорости по- исполнительного органа. Исполнительный дачи в режиме холостого хода. орган 13 предназначен для разрушения масПоставленная цель достигается тем, что сива 15. Электропривод 14 предназначен согласно способу управления горной маши- для вращения бурового става 12, который ной путем изменения скорости ее подачи, предназначен для передачи энергии вращевключающему задание уставки тока, соот- ния электропривода 14 и энергии подачи ветствующей номинальной загрузке электро- гидросистемы 11 подачи на исполнительный привода, и уставки отсечки, соответствую- орган 13. Электропривод системы подачи 16 щей холостому ходу электропривода, непре- вместе с гидродросселем 10 входит в состав рывное измерение тока электропривода в за- гидроэлектропривода системы подачи и предданном диапазоне частот, его сравнение с назначен для создания номинального напоуставкой тока и уставкой отсечки, увеличе- ра масла в гидравлической системе !! поние скорости подачи горной машины до но- дачи, ссютветствующего номинальной нагрузминального значения при превышении то- ке электропривода 14 исполнительного орком уставки отсечки, перед сравнением тока гана. Датчик 1 тока предназначен для изс уставкой отсечки дифференцируют его gp мерения тока электропривода 14, фильтр 2 низкочастотную составляющую, затем пре- нижних частот предназначен для выделеобразуют полученный сигнал в пропорцио- ния низкочастотной составляющей этого нальный его амплитуде сигнал постоянного тока в диапазоне 0 — 0,5 Гц. Элемент 4 тока и, если этот сигнал постоянного тока сравнения предназначен для вычитания выменьше уставки отсечки, уменьшают ско- ходного сигнала первого элемента ИЛИ 3 рость подачи горной машины на 15 — ЗОО/Q 35 от выходного сигнала второго элемента от номинального значения. ИЛИ 5, релейный усилитель 6 предназначен

Кроме того, устройство управления гор- для преобразования полученной разности ной машиной, содержащее гидроэлектропри- элемента 4 сравнения в логические сигналы вод системы подачи, элемент сравнения, за- (-1,0,1), соответствующие уменьшению, сохдатчик уставки тока, электропривод испол- ранению и увеличению скорости подачи горнительного органа, соединенный через дат- 40 ной машины 9. Сервопривод 7 предназначик тока с фильтром нижних частот, и за- чен для преобразования указанных сигналов датчик отсечки, подключенный к первому в угол поворота, пропорциональный дливходу порогового элемента, снабжено двумя тельности их следования. Соединительная элементами ИЛИ, дифференцирующим зве- муфта 8 предназначена для передачи углоном, интегратором, блоком задержки, ре- вого перемещения гидродросселю 10. Гидлейным усилителем, соединительной муф- 4 родроссель 10 предназначен для преобратой и сервоприводом, причем выход фильт- зования углового перемещения муфты 8 в ра нижних частот соединен с первым вхо- пропорциональный ему по величине расход дом первого элемента ИЛИ, а также через масла гидросистемы 11 подачи. последовательно соединенные дифференци- На выходе фильтра 2 нижних частот рующее звено A èíòåãðàòoð — с вторым вхо- установлены последовательно соединенные дом порогового элемента, первый выход ко- о дифференцирующее звено 17, интегратор 18, торого подключен через блок задержки к пороговый элемент 19 с задатчиком 20 отпервому входу второго элемента ИЛИ, вы- сечки и блок 21 задержки, выход которого ход которого соединен с первым входом эле- связан с вторым входом второго логического мента сравнения, выход которого подключен блока ИЛИ 5, а вход — через делитель начерез последовательно соединенные релей- пряжения связан с входом первого элеменныи усилитель, сервопривод и соединитель- та ИЛИ 3. Дифференцирующее звено 17

55 ную муфту к гидроэлектроприводу системы предназначено для преобразования измеподачи горной машины, при этом второй ренного тока на выходе фильтра 2 нижних выход порогового элемента соединен с вто- частот в сигнал, пропорциональный скоросI 105640 ти его изменения. Диод интегратора 18 предназначен для развязки зарядно-разрядных цепей емкости интегратора. Интегратор 18 предназначен для накопления и запоминания в течение времени, обусловленного постоянной разряда емкости, поступающих на него сигналов. Пороговый элемент 19 предназначен для переключения в состояние О, если выходной сигнал с интегратора 18 выше, чем сигнал отсечки, и в состояние 1— в противном случае. Блок 21 задержки импульсов предназначен для задержки сигнала логической единицы с порогового элемента 19 на второй элемент ИЛИ 5. Ко второму входу логического блока ИЛИ 5 подключен задатчик 22 уставки тока, выходной сигнал которого соответствует номинальной загрузке электропривода 14. Логические блоки 3 и 5 предназначены для подачи на элемент

4 сравнения наибольших из поступивших на их входы сигналов.

Устройство работает следующим образом.

С задатчика 22 уставки тока через второй логический блок ИЛИ 5 на элемент 4 сравнения поступает уставка тока, соответствующая номинальной загрузке электропривода 14, а с задатчика 20 отсечки на пороговый элемент 19 поступает уставка отсечки, соответствуюшая 5 — 10 /p . от номинальной загрузки электропривода 14, т. е. равной 0,05 — 0,1 от уставки тока. Измеряют ток электропривода 14 в заданном низкочастотном диапазоне с помощью датчика 1 тока и фильтра 2 нижних частот.

Выходной сигнал с выхода фильтра 2 нижних частот поступает через первый элемент

ИЛИ 3 на элемент 4 сравнения, где он сравнивается с уставкой тока, а также сравнивается после прохождения через дифференцирующее звено 17, интегратор 18 с уставкой отсечки. Если после дифференцирования и интегрирования его величина окажется выше уставки отсечки, что характерно для режима забуривания и рабочего, то на выходе порогового элемента 19 установится сигнал логического нуля, и на элементе 4 сравнения измеренный ток будет сравниваться с уставкой тока. Если он будет ниже уставки тока, то на выходе релейного усилителя 6 появится сигнал, который приводит к вращению сервопривода 7 и соединительной муфты 8 на угол, пропорциональный времени действия сигнала. При этом происходит пропорциональное открывание гидродросселя 10, что вызывает пропорциональное увеличение расхода масла, поступающего с электропривода системы подачи

16 через гидродроссель 10 на гидравлическую систему 11 подачи, в результате чего пропорционально увеличивается скорость подачи бурового става 12, а соответственно, и исполнительного органа 13 на массив 15.

Это ведет к увеличению крутяшего момента на исполнительном органе 13, а следовательно, на электроприводе 14. При этом

55 происходит пропорциональное увеличение

его тока, и соответственно увеличивается измеренный ток на выходе фильтра 2 нижних частот. Это будет происходить до тех пор, пока измеренный ток не приблизится к уставке тока на величину, равную зоне нечувствительности релейного усилителя 6, после чего сигнал на его выходе будет равен нулю, и скорость подачи изменяться не будет. Аналогично, но с другим знаком. происходит отработка ошибки рассогласования, если измеренный ток оказывается выше уставки тока. Это обеспечивает при забуривании увеличение тока до номинального значения и его стабилизацию в рабочем режиме на номинальном уровне путем изменения скорости подачи.

При холостом ходе электропривода 14 на выходе фильтра нижних частот 2 сигнал будет практически постоянного тока. Он не пройдет через дифференцирующее звено 17, и на его выходе уровень сигнала будет равен нулю. При этом на выходе интегратора

18 сигнал будет также равен нулю, что приведет к переключению порогового элемента 19 в положение логической единицы, так как в этом случае сигнал отсечки окажется выше. Сигнал логической единицы выбирается такой величины, чтобы он был выше сигнала задатчика 22 уставки тока.

Это достигается с помощью делителя порогового элемента 19. Например, он может быть равен 1,2 от уставки тока. При его поступлении через элемент ИЛИ 3 на элемент 4 сравнения на выходе релейного усилителя 6 появится сигнал -l. При этом будет осуществляться уменьшение подачи горной машины 9, которое ограничивается по времени таким образом, чтобы при холостом ходе подача была уменьшена на 15 — 30/ от номинального значения. Это время определяется следующим образом. Берется время полного открывания гидродросселя

10 от полностью закрытого состояния до пол10 от полностью закрытого состояния до полностью закрытого состояния до ностью открытого, которое соответствует или близко к номинальному режиму. И от этого времени берется указанный процент.

Например, если от одного крайнего положения до другого сервопривод 7 поворачивает муфту 8 гидродросселя 10 за 30 с, то это время должно быть выбрано в диапазоне 4,5 — 9 с. Затем выбирают постоянную времени заряда емкости блока 21 задержки таким образом, чтобы через выбранное время заряд на емкости был равен напряжению порогового элемента 19 при переключении его в состояние 1. Этим обеспечивается уменьшение подачи горной машины при холостом ходе на 15 — 30 /< от номинального значения. Так, если с делителя напряжения снимается треть сигнала логической единицы, время реверса равно 6 с, то пос05640

Щиг 2

Составитель И. Назаркина

Техред И. Верес Корректор А. Ференц

Тираж 5б5 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о1крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35,. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор М. Бандура

Заказ 51)5/26

II

7 тоянная времени заряда емкости блока 21 задержки, определяемая по формуле

-с р

1. = — " 1-К где 1р — необходимое время реверса подачи при холостом ходе;

К вЂ” передаточный коэффициент делителя напряжения, равна т - =l5c. .— гп,Ь„. =

При подводе исполнительного органа 13 к массиву 15 после холостого хода на выходе фильтра 2 нижних частот появятся случайные составляющие, которые пройдут через дифференцирующее звено 17, и на выходе интегратора 18 появится сигнал выше уставки отсечки, что ведет к переключению порогового элемента 19 в состояние О.

При этом происходит разряд емкости блока 21 задержки через ее разрядную цепь, выход порогового элемента 19 и на общий ноль. Разрядная цепь должна иметь постоянную разряда на порядок меньше, чем зарядная, для того, чтобы не было потери времени при переводе устройства из состояния холостого хода в состояние забуривания. Минимальное значение разрядной цепи ограничивается допустимым током порогового элемента 19. При реализации способа и устройства этот ток был равен 10 мА.

Время переключения из режима холостого хода в режим забуривания, определяемое временем достижения выходного сигнала блока 21 задержки уровня, равного уровню задатчика 22 уставки тока, было в пределах 1 с.

Использование предлагаемого изобретения при автоматизации горных машин позволяет по сравнению с серийным регулятором нагрузки ПРИЗ, принятым за базовый, надежно осуществлять перевод системы подачи горной машины из режима холостого хода в рабочий и наоборот, что предотвращает удары и поломку исполни20 тельного органа, обеспечивает безопасное ведение работы и сокращает время на простои, связанные с ремонтом.