Устройство для управления водоснабжением участка гидрошахты

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОДОСНАБЖЕНИЕМ УЧАСТКА ГОДРОШАХТЫ, содержащее первый и второй датчики расхода и датчик давления, логический блок, содержащий элемент задержки , элемент ИЛИ, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, первый выход пульта управления подключен к первому входу элемента ИЛИ, первый выход времязадающего блока - к первому входу блока памяти и входу элемента задержки, выход элемента задержки через элемент ИЛИ подключен к первому входу времязадающего блока, первьй выход первого элемента И соединен с вторым выходом пульта управления, второй вход через первый элемент НЕ - с выходом блока памяти, а выход - с вторым входом времязадающего блока, блок регуляторов и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок задатчиков, пять элементов ЗАПРЕТ, блок сравнения, элемент, коммутации , три noporoHJx элемента и блок определения знака, а в логичер-. кий блок введены семь элементов НЕ, одиннадцать элементов И и шесть элементов ИЛИ, первый, второй и третий выходы блока задатчиков подключены соответственно через первый, второй и третий элементы ЗАПРЕТ к первому входу блока сравнения, выход которого через четвертый элемент ЗАПРЕТ соединен с первым входом, а через пятый элемент ЗАПРЕТ - .с вторым входом блока регуляторов, второй вход первого элемента ЗАПРЕТ подключен к выходу третьего элемен§ та И, вторые входы второго и (Л третьего элементов ЗАПРЕТ подключены к выходам соответственно второго и третьего элементов ИЛИ, шлход третьего элемента НЕ соединен с вторым входом четвертого элемента ЗАПРЕТ , входы четвертого и пятого элементов |НЕ, первые входы второго, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И соединены с третьим выходом пульта управления, выход датчика давления через первый пороговый элемент подключен к первому входу седьмого элемента И, выход первого датчика расхода подключен через второй пороговьй элемент к входу шестого элемента НЕ « второму входу шестого элемента И, а через третий пороговый элемент - к вторым входам четвертого и пятого элементов И, к входам второго и седьмого элементов НЕ, четвертый выход пульта управления подключен к второму входу пятого элемента ЗАПРЕТ, а через коммутационный элемент - к

COOS СОВЕТСКИХ

Ю НМО РЕСПУБЛИК

69) (И) g g С 05 В 19/18

О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH019IV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПИЙ (21) 3484524/18-24 (22) 12.08.82 (46) 23.09. 84. Бкл. Ф 35 (72) В.И. Груба, Ф.А.Папаяни, Э. К.Никулин, В. M.Ìoðãóíoâ, В. А.Фадеев, В.Б. Коваленко и А.Д.Тихонов (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621.503.55(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 585474, кл. С 05 В 11/14, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 822150, кл. С 05 В 19/18, )978 .(прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВОДОСНАБЖЕНИЕМ УЧАСТКА ГИДРОШАХТЫ, содержащее первый и второй датчики расхода и датчик давления, логический блок, содержащий элемент задержки, элемент ИЛИ, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, первый выход пульта управления подключен к первому входу элемента ИЛИ, первый выход времязадающего блока - к первому входу блока памяти и входу элемента задержки, выход элемента задержки через элемент ИЛИ подключен к -первому входу времязадающего блока, первый выход первого элемента И соединен с вторым выходом пульта управления, второй вход через первый элемент НŠ— с выходом блока памяти, а выход — с вторым входом времязадающего блока, блок регуляторов и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, -в него введены блок задатчиков, пять элементов

ЗАПРЕТ, блок сравнения, элемент коммутации, три пороговых элемента и блок определения знака, а в логический блок введены семь элементов НЕ, одиннадцать элементов И и шесть элементов ИЛИ, первый, второй и третий выходы блока задатчиков подключены соответственно через первый, второй и третий элементы ЗАПРЕТ к первому входу блока сравнения, выход которого через четвертый элемент

ЗАПРЕТ соединен с первым входом, а через пятый элемент ЗАПРЕТ вЂ” с вторым входом блока регуляторов, второй вход первого элемента ЗАПРЕТ подключен к выходу третьего элемен- д та И, вторые входы второго и третьего элементов ЗА1РЕТ подключены к выходам соответственно второго и третьего элементов ИЛИ, выход С: третьего элемента НЕ соединен с вторым входом четвертого элемента ЗАПРЕТ, входы четвертого и пятого элементов НЕ, первые входы второго, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И соединены с третьим выходом пульта управления, выход датчика давления через первый пороговый элемент подключен к первому входу седьмого элемента И, выход первого датчика расхода подключен через второй пороговый элемент к входу шестого элемента НЕ и второму входу шестого элемента И, а через третий пороговый элемент — к вторым «3» входам четвертого и пятого элементов И, к входам второго и седьмого элементов НЕ, четвертый выход пульта управления подключен к второму входу пятого элемента ЗАПРЕТ, а через кожутационный элемент — к!

1!5020

25 второму входу блока регуляторов, выходы четвертых элементов И и HE через четвертый элемент ИЛИ вЂ” к третьему входу первого элемента И, выход седьмого элемента И через восьмой элемент НЕ соединен с первым входом восьмого элемента И и вторым входом третьего элемента И, третий вход которого подключен к выходу шестого элемента НЕ, а четвертый вход — к второму выходу пульта управления, первому входу девятого элемента И и второму входу восьмого элемента И, выходы пятых элементов И и НЕ через пятый элемент ИЛИ соединен с вторым входом девятого элемента И, третий вход которого соединен:: с выходом блока памяти, а выход — с первым входом второго элемента ИЛИ, соединенного вторым входом через десятый элемент И с первым и пятый выходами пульта управления, а выходом — с

Изобретение относится к области автоматизированного управления производственными процессами и может быть использовано при управлении снабжением низконапорной водой участ- 5 ков гидрошахты для созыва горной массы по безнапорным желобам.

Известна следящая система, содержащая элемент сравнения, к первому и второму входам которого подключены соответственно задатчик и датчик регулируемой величины, блок усилителей, выходы которого соединены соответственно с входами блока определения знака скорости и с обмотка- 15 ми управления шагового двигателя, который механически соединен с датчиком шагов и через объект регулирования с датчиком регулируемой величины, коммутатор, один из входов и 20 выходов которого подключены соответственно к выходам датчика шагов и входом блока усилителей, блок задания программа и логический блок, первые входа которых подключены к выходу элемента сравнения, первый и третий выходы блока задания программы соединены соответственно с вторым, первым входом одиннадцатого элемента И и через девятый элемент НЕ— с третьим входом восьмого элемента

И, четвертый вход которого соединен через шестой элемент ИЛИ с выходом шестого элемента И и вторым выходом времязадающего блока, а выход с первым входом третьего элемента

ИЛИ, второй вход которого через двенадцатый элемент И соединен с первым и шестым выходами пульта управления, третий вход шестого элемента

И подключен к выходу седьмого элемента НЕ, вход третьего элемента НЕ подключен через седьмой элемент ИЛИ к выходу одиннадцатого элемента И, соединенного вторым входом с первым выходом блока регуляторов и вторым входом седьмого элемента И, и к выходу тринадцатого элемента И,соединенного с вторым выходом блока регуляторов н с выходом блока опреде-, ления знака. третьим и четвертым входами логического блока, к пятому и шестому входам которого подключены соответственно выходы блока определения знака скорости, первый, второй и третий выходы логического блока соединены соответственно с другими входами коммутатора, четвертый выход логического блока подключен к второму входу блока задания программа, к другим входам которого подключены соответственно выходы датчика шагов C1$.

Однако известная система предназначена для качественной отработки задающего воздействия и не может реализовать предлагаеиай метод управления водоснабжением.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления гндротранспортной установкой, содержащее блок датчиков, первый выход которого соединен с первым входом логического блока, выход и второй вход которого подключены к первому входу и выходу блока памяти, второй выход которого подключен к первому входу

111502 блока индикации, соединенного вторым входом с вторым выходом блока датчиков, третий выход и второй вход блока памяти подключены к входу и выходу блока сопряжения, а также пульт оператора, первый выход которого через блок управления соединен с входом блока исполнительных механизмов, второй выход — с третьим входом блока индикации, третий выход — с треть- 1р им входом логического блока, времязадающий блок, формирователь команд, блок переключения, первый вход которого подключен к первому входу формирователя команд и к четвертому выходу блока памяти, а выход через последовательно соединенные времязадающий блок и формирователь команд — к третьему входу блока памяти, третий вход формирователя ко— манд подключен к третьему выходу блока датчиков, а второй выход — к второму входу блока управления, второй выход блока переключения соединен с четвертым выходом пульта оператора и четвертым входом блока памяти, второй выход времязадающего блбка подключен к четвертому входу ло-. гического блока 521.

Однако и это устройство неприме30 нимо для управления водоснабжением участка гидрошахты, поскольку не ,учитывает ряд существенных факторов (давление в ставе, текущий и требуемый расход воды, необходимые уставки, пороговые значения велцчин, работу конвейера1, соотношения которых с необходимыми блокировками определяют управление водоснабжением.

Цель изобретения — расширение функционапьных возможностей устрой- 4О ства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления водоснабжением участка гидрошахты, содержащее первый и второй датчики 45 расхода и датчик давления, логичес-, кий блок, содержащий элемент задерж- в ки, элемент ИЛИ, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, первый выход. пульта управ- 50 ления подключен к первому входу элемента ИЛИ, первый выход времязадающего блока - к первоиу входу блока памяти и входу элемента задержки, выход элемента задержки через элеиент55

ИЛИ подключен к первому входу времязадающего блока, первый выход пер.. вого элемента И соединен с вторым выходом пульта управления, второй вход через первый элемент НŠ— с выходом блока памяти, а выход — с вторым входом времязадающего блока, блок регуляторов и блок индикации, введены блок задатчиков, пять элементов ЗАПРЕТ, блок сравнения, элемент коммутации, три пороговых элемента и блок определения знака, а в логический блок введены семь элементов Hh, одиннадцать элементов

И и шесть элементов ИЛИ, первый, второй и третий выходы блока задатчиков подключены соответственно через первый, второй и третий элементы ЗАПРЕТ к первому входу блока сравнения, выход которого через четвертый элемент ЗАПРЕТ соединен с первым входом, а через пятый элемент

ЗАПРЕТ вЂ” с вторым входом блока регуляторов, второй вход первого элемента ЗАПРЕТ подключен к выходут рет ье го эл емент а И, вт орые вх оды второго и третьего элементов ЗА—

ПРЕТ подключены к выходам соответственно второго и третьего элементов ИЛИ, выход третьего элемента НЕ соединен с вторым входом четвертого элемента ЗАПРЕТ. входы четвертого и пятого элементов НЕ, первые входы второго, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И соединены с третьим выходом пульта управления, выход датчика давления через первый пороговый элемент подключен к первому вхоцу седьмого элемента И, выход первого датчика расхода подключен через второй пороговый элемент к входу шестого элемента НЕ и второму входу шестого элемента И, а через третий пороговьш элемент — к вторым входам четвертого и пятого элементов И, к входам второго и седьмого элементов НЕ, четвертый выход пульта управления подключен к второму входу пятого элемента ЗАПРЕТ, а через коммутационный элемент — к второму входу блока регуляторов, выходы. четвертых элементов И и НЕ через четвертый элемент ИЛИ вЂ” к третьему входу первого элемента И, выход седьмого элемента И через восьмой элемент НЕ соединен с первым входом восьмого элемента И и вторым входом третьего элемента И, третий вход которого подключен к выходу шестого элемента НЕ, а четвертый вход — к второму выходу пульта управления, первому входу

11! 5020 девятого элемента И и второму входу восьмого элемента И, выходы пятых элементов И и НЕ через пятый элемент ИЛИ соединен с вторым входом девятого элемента И, третий вход 5 которого соединен с .выходом блока памяти, а выход — с первым входом второго элемента ИЛИ, соединенного вторым входом через десятый элемент

И с первым и пятым выходами пульта управления, а выходом — с первым входом одиннадцатого элемента И и через девятый элемент НŠ— с третьим входом восьмого элемента И, четвертый вход которого соединен через !5 шестой элемент ИЛИ с выходом шестого элемента И и вторым выходом времязадающего блока, а выход — с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого через двенадцатый эле- 20 мент И соединен с первым и шестым выходами пульта управления, третий вход шестого элемента И подключен к выходу седьмого элемента НЕ, вход третьего элемента НЕ подключен 25 через седьмой элемент ИЛИ к выходу одиннадцатого элемента И, соединенного вторым входом с первым выходом блока регуляторов и вторым входом седьмого элемента И, и к выходу тринадцатого элемента И, соединенного с вторым выходом блока регуляторов и с выходом блока определения знака.

На фиг.l представлена функциональная схема устройства; на фиг.2

35 функциональная схема логического блока.

Устройство содержит блок I задат- „ чиков, датчик 2 давления, первый 3 и второй 4 датчики. расхода, задатчик 5 требуемого количества воды, блок 6 сравнения, пороговые элементы 7-9, задатчик 10 промывки, элементы ЗАПРЕТ 11 — 13, логический блок 14, блок 15 управления задвижкой, исполнительный орган 16 задвижки, блок 17 памяти, времязадающий блок 18, блок 19 индикации, пульт 20 управления, блок 21 регуля50 торов, блок 22 управления конвейером, элемент 23 коммутации, исполнительный орган 24 конвейера, задатчик 25 закрытия задвижки, блок 26 определения знака, конвейер 27 и желоб 28. Блок 14 содержит. элементы НЕ 29, элемент И 30, элементы

ИЛИ 31, элемент 32 задержки.

Объект управления работает следующим образом.

Из забоев шахты уголь транспортируется конвейером 27 к желобу 28, гце производится дальнейшее самотечное гидротранспортирование угля (стрелками указано направление транспортирования ?. Водоснабжение, необходимое для гидротранспортирования, обеспечивается управляемой з адвижкой, установленной на трубопроводе, подключенном к соответствующей насосной системе. Работа конвейера обеспечивается блоком 22 и органом 24. Суть управления объектом за— ключается в своевременном обеспечении минимально необходимым количеством воды, требуемой для смыва горной массы вдоль желоба.

Основной режим работы устройства заключается в следующем.

Сигнал, соответствующий подаваемому для смыва горной массы расходу воды от датчика 3 расхода (воды ), установленного на трубопроводе, поступает на первый вход блока 6 сравнения. Сигнал с датчика 4 расхода (угля 1, например, электродинамических весов, установленного на конвейере 27, поступает на задатчик

5, который вырабатывает сигнал, пропорциональный расходу угля и соответствующий необходимому количеству промывочной воды. Последний сигнал поступает через элемент 12 на второй вход блока 6 сравнения, который вырабатывает сигнал рассогласования между подаваемым и требуемым расходами воды. Этот сигнал через элемент ЗАПРЕТ 11 поступает на блок

l5 управления задвижкой, который совместно с исполнительным органом 16 задвижки отрабатывает данное рассогласование. Таким образом устанавливается минимально необходимый расход воды.

Информационный сигнал „, соответствующий работе конвейера 27, поступает на блок 14 логики с пульта 20, причем с такого его элемента, который устанавливается в единичное положение при нажатии кнопки "Пуск конвейера", сохраняется неизменным после этого вплоть до полного запуска двигателя конвейера и во время его работы, а обнуляется при отключении двигателя конвейера. Таким образом определен сигнал Е,, 1115020

1 — при нажатии кнопки "Пуск конвейера" .на блоке 21, т.е. при необходимости включения конвейера 27;

1 — при работе двигателя конвейера 27;

0 — при отключении двигателя конвейера 27.

1О

Анапоговый сигнал с датчика 4 расхода (угля1 поступает на пороговые элементы 8 и 9, формирующие сигналы

22 и 25, поступающие в блок логики, причем 15

) при Qg ((4М

0 при Q ) 0, „1

1 при (, = О, 0 при Р) Ро

1 при P Р где Pt, — величина, пропорциональ- 45 ная минимально допустимому рабочему давлению в трубопроводе при закрытой задвижке.При Р Р открывать задвижку для смыва горной массы не целесообразно, поскольку не будет обеспечиваться качественный смыв. Величина P определяется производительностью конвейера 27,гранулометрическим составом Fop ной массы и диаметром водовода.

0 при Q > О, где Q — сигнап от датчика 4 расхода (угля); 25 — величина, пропорциональная

Э минимальному количеству угля, ниже которого не целесообразно уменьшать количество промывочной воды вви-ЗО, ду возможной забутовки желоба крупными кусками угля. („„определяется в з ависимости от гранулометрического состава горной массы и ширины днища жепо35 ба.

Сигнал P с датчика 2 давления, установленного на трубопроводе, поступает на пороговый элемент 7, фор рущй cHrHgrr 2

Сигналы 2о и 2я, сигнализирующие положение, или сигналы закрытия задвижки поступают с исполнительного органа 16 задвижки (например, с концовых выключателей задвижки) на блок 14.

Пульт 20 управления предназначен также, и для задания автоматического (A =I) или ручного (А =01 режима работы устройства и формирования одного из сигналов: промывки (A =I или закрытия (А =I) задвижки в ручном режиме при дистанционном управлении.

Времязадающий блок 18 предназначен для формирования интервала (определим абстрактный интервал необходимого времени промывки как, величина которого прОпорциональна средней плотности гидросмеси и длине желоба) длительности промывки. Промывка осуществляется в автоматическом режиме работы устройства после прекращения работы конвейера, либо при сокращении количества транспортируемого твердого на конвейере до нуля. Функция включения времязадающего блока 18 следующая

Р,„=(,2 м Е„л7з) л PïлАш где P1, — функция памяти совершенной промывки, которая определена состоянием включе.ния блока 17 памяти.

Блок 18 выключается по истечении интервала Й (началом отсчета являетГ ся момент формирования Р ) или при переключении устройства на ручной режим работы

< = зv 44, где 1 — сигнал с выхода элемента задержки, на вход которого поступил сигнал

Причем необходимо срабатывание по сигналу 7 сначала блока 17, а затем блока 18. Это обеспечивает элемент 32 задержки, расположенный в блоке 14 в цепи — элемент задержки — (З (величина задержки определяется временем срабатывания блока 17) .

Функция памяти совершенной про1ывки хранится блоком 17. Назначение этой функции в блокировке включения блока 18 в случае, если промывка уже была осуществлена и сформировалась функция.1115020

Z, q Z,л Z =1

Функции включения и выключения памяти совершенной промывки (т.е. блока 17) соответственно будут 5

Р Z,ЦZ8

Функция Р„ учитывает сигнал, 10 поскольку конвейер может быть оста новлен груженным (О > 0 и соответ.Ч ственно Z =1), а. при этом нет необходимости включать промывку.

Если задвижка закрыта, то рткрыть ее с целью созыва горной массы целе.!5 сообразно только в случае достаточности давления в трубопроводе (т.е. при Z = О), в противном случае в блоке 14 формируется блокировочная функция, Я4, сигнализирующая о недостаточности гидроэнергии в системе

Zs--Zq л

Требуемое открытие задвижки про25 изводится (в автоматическом режиме в случае Я > Я щ;„, поскольку может возникнуть условие Z л. Z> Z< =

=l, а при этом необходимо вести промывку заданным количеством воды, 30 если конвейер находится в рабочем состоянии и, если не сложилась функция блокировки Еб. При этом в блоке 14 формируется сигнал Е

Z Zg A Z h Е6 А Ар, 35 который поступает на элемент ЗАПРЕТ

12, вход которого подключен к выходу задатчика 5, разрешая прохождение задающего сигнала, пропорцио- 40 нального расходу твердого, в блок 6 сравнения, и далее сигнал рассогласования поступает через элемент 11 в блок 15, который совместно с органом 16 отрабатывает данное рассогла- 45 сование, Таким образом, при формировании Z = 1 устройство устанавливает расход воды для смыва горной массы по желобу, соответствующий требуемому (т.е. пропорциональный количеству транспортируемого конвейером твердого).

Закрытие задвижки производится в автоматическом режиме работы устройства, если проведена промывка желоба и отключен конвейер или при

5$ сокращении количества транспортируемого твердого на конвейере до нуля и если .была проведена промывка, либо в ручном режиме при нажатии соответствующего тумблера (сигнал

АЗ=1) на пульте ручного управления

8 Ж е„л длp„pg @A gд, Сигнал Еа поступает на элемент

ЗАПРЕТ 12, вход которого подключен к выходу задатчика 25, разрешая прохождение соответствующего закрытию задающего сигнала в блок 6 сравнения.

Промывка желоба производится в ручном режиме (при нажатии соответствующего тумблера на пульте 20, т.е. А = 1) и в автоматическом при отсутствии блокировочного сигнала Z и если включилось реле промывки, либо если Q c Q с Q „,,„ и работает конвейер

Еу.-Яч У АCzh Xg)h ted*4@ v4@AAq

Сигнал Zq необходимости промывки поступает на первый вход соответствующего элемента ЗАПРЕТ 12, второй вход которого подключен к выходу задатчика 10, разрешая прохождение сигнала от задатчика IO (это ручной задатчик сигнала, поэтому можно при необходимости корректировать промывочный расход воды как в ручном, так и в автоматическом режиме) на блок 6 сравнения и затем сигнал рассогласования поступает с блока 6 через элемент 11 на блок 15, Элемент ЗАПРЕТ 11 открыт (т.е. разрешает отработку заданного сигнала рассогласования, когда на его вход с блока 14 поступает сигнал Z

Ао- ВА Ъ V 4А „, у где Z4 — сигнал положительности сигнала рассогласования, формируемый блоком 6 и озна чающий необходимость дальнейшего открытия задвижки.

Элемент 11, на вход которого поступает сигнал Zqg, таким образом предохраняет схему от перерегулирования 1 например, от случая, когда задвижка открыта до конца, а блок 6 формирует положительный сигнал рассогласования, соответствующий открытию, что возможно, например, при утечках в трубопроводе 1.

При запуске системы (объекта и система управления), т.е. когда задвижка закрыта, а конвейер необходимо запустить (оператор нажал кнопll 11 ку "Пуск конвейера" на пульте 20 управления конвейером 1, следует блокировать импульс запуска, поступающий с пульта 20 на блок 22 вплоть до момента, пока расход промывочной воды не достигнет требуемого значения (т.е. пока отработает ся рассогласование, определяемое блоком 6 сравнения), потому что в противном случае может произойти забутовка твердым в начала желоба (если до включения конвейер был груженным) .

Эту блокировку при запуске осуществляет элемент ЗАПРЕТ 13, который открывается (нулевым сигналом от блока 6,.т.е. после отработки рассогласования1 для прохождения. пускового импульса с пульта 20 на блок 22

Однако, чтобы элемент 13 не нарушал дальнейшую работу пульта 20 и блока 22, он шунтируется элемен15020 12 том 23 с нормально разомкнутым контактом реле включения конвейера, который бывает замкнут при работе транспортера.

На вход блока 19 индикации, предназначенного для отображения анапоговых и дискретных сигналов (унифицированных), непрерывно поступают сигналы, отображение которых

10 возможно на основе применения широко известных средств индикации.

На гидрошахтах в настоящее время питание участков водой осуществля15 ется при помощи систем и устройств диспетчерской связи беэ автоматического учета транспортируемого количества угля и требуемого количества воды, что обусловливает значительные потери воды и увеличивает тем самым себестоимость угля.

11 15020

Млд l„5% < z 4 з ь4zo

2 ff

4Ьа2

3ВНИПИ Заказ .6769 34 Тираж 841 По сное

Фялыал ППП Патент, г.Уагород, ул.Проектная, 4