Способ управления добычным комплексом драги

 

сю 4 E 02 F 9/20

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

GllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н 48TOPNQNV СВИДВТВВСТВУ коэдЖициента по формуле

1+ 5 (" ) 1- Э и

6 (21) 3717262 j22-03 (22) 29.03.84 (463 28,02,86, Бюл. И 8 (71) Свердловский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт им,В,В. Вахрушева (72) А.E. Троп, Г.Г.Багаутинов, А,П, Маругин и P.F,. Леонов (53) 621.879.45(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 2855850, кл. В 03 В 3/00, 1968.

Коуров Г.А. Исследование -зффектив" ности режимов драгирования и разработка системы автоматического управления добычного комплекса драги, Автореф,дис.на соиск,учен, степени канд. техн. наук. СГИ, Свердловск;1975, (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДОБНЧНИИ

K0NTJEKC0N ДРАГИ, основанный иа измерении нагрузки привода черпакового механизма, сравнения ее с заданной и изменении скорости черпания по сигналу рассогласования, измерении скорости черпания текущей Мг, скорости бокового перемещения Чф, величины зашагивания Ье и угла поворота драги т и изменении по измеренным величинам скорости бокового переме..SU„,1214856 . д щения V8 на измерении толщины : стружки h, сравнении ее с заданным значением Ьр и изменении толщины стружки по сигналу рассогласования, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы драги путем снижения удельного расхода электроэнергии и повышения производительности, в конце, отработки каждого слоя дополнительно измеряют угол Ч „, разворота драги, соответствующий повороту драги из одного угла забоя в противоположный, вычисляют значение корректирующего расчетное значение ширины стружки определяют по формуле

bp =- b 3, где b> — оптимальное значение ширины стружки, а расчетное значение толщины стружки определяют по формуле

1.,=1,5 -, где " — оптимальное значение тол-. щины стружки, 1214856 (3) где Vg — скорость бокового перемещения драги по забою;

V> - скорость черпаковой цепи;

t — шаг черпаков.

Иэ д.ормул (1 — 3) получают

Чу

u, о — l1 q co 5 — Ч

2. н . с

=К eos(-- г. ur),) где К„о - коэдкЪициент наполнения ковша в середине забоя — t b

1(о50

Изобретение относится к добыче полезных ископаемых и может найти применение при автоматизации процессов при дражной разработке полезных ископаемых, 5

Цель изобретения — повышение эффективности работы драги путем сннже" ния удельного расхода электроэнергии и повышения производительности.

На фиг.1 показана блок-схема уст- 10 ройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока задания; на фиг.З вЂ” функциональная схема вычислительного устройства.

Сущность способа заключается в следующем.

Известно, что производительность драги при достаточной мощности двига" теля черпаковой цепи определяется по формуле 20 (р 60 nrem ° !си, (1) где и,„ — число черпаков, проходящих за одну минуту; — коэффициент наполнения черпаков в целике

25 — емкость черпаков, Зависимость между емкостью черпака и параметрами забоя выражается в следующем виде:

Ч, 1 30 у.К„=Ь hC„cos(— V) <Ç) где Ь вЂ” ширина стружки;

b — толщина стружки; а — величина зашагивания; Y — текущий угол поворота относительно оси забоя; 1 — угол разворота драги при движении драги от одного угла до другого угла забоя, 1Чирина стружки равна. 40

Ъ чэ

Из выражения (4) следует, что при поддержании постоянным отношения

Чф величина коэффициента наполнения

1ъ черпаков уменьшается при движении драги от середины забоя к углам. Поэтому для сохранения постоянным коэффициента наполнения черпаков при от". работке слоя необходимо ширину стружки регулировать по закону

Ь=

К Sp ) гда K гг Р

Е., Е.1, здесь Ьр — расчетное значение ширины стружки в середине забоя, Согласно известному способу в устройстве управления добычным комплексом драги осуществлено регулирование скорости бокового перемещения драги, при котором текущее значение скорости бокового перемещения получается в результате деления заданного значения скорости на текущий косинус угла поворота драги. Однако эффективность процесса черпания драги определяется также отношением ширины стружки к ее толщине, В действительности величина расхода электроэнергии на черпание грунта зависит от отношения ширины стружки к ее толщине, При определенном отношении этих величин обеспечивается минимум расхода электроэнергии на черпание единицы объема грунта, Из этого следует, что для обеспечения энергетически эффективного режима черпания необходимо в процессе работы поддерживать постоянным отношение ширины стружки к ее толщине. Поскольку при отработке одного слоя толщина стружки не изменяется, то и ее ширину необходимо поддерживать постоянной. Однако для поддержания постоянным коэффициента наполнения черпаков ширину стружки при отработ" ке слоя необходимо регулировать по. закону (5), 17оэтому, чтобы обеспечить процесс черпания близкий и on" тнмальному необходимо выбрать соответственно расчетные значения ширины и толщины гстружки, воспользовавшись энергетическим критерием эффективности процесса черпания 1

1 с1„"- а,, g+ и 1н, (7)

1214856

К b 1 а"„-- О, +

)( Р

10 где К,ь с, с— Ь.,h.,b,hb, с= о с Е о о откуда

+ $)и — 1Ч

Х ь ) ) 1- 5)и— 2

Ь ((. (1м1 о

45 P=b (»e) (-. ),„1 (,„„, о о

50.ь К

h cps Ч) 11 и Ьр из

» ,а = — а + („ ь) о где а„ вЂ” удельный расход электроэнергии на черпание грунта; а„ "— интегральный удельный расход электроэнергии при отработке слоя; ь - угол разворота драги при отработке слоя, Записывают выражение для а чеГ реэ параметры стружки

a„= a„+ К,ь(с-" ) или

"о аг=а„+К (— — — )

Ь Ь.

T î (8) коэффициент, постоянный для грунта данного класса; оптимальное и текущее отношение ширины стружки к ее толщине; оптимальные и текущие значения ширины и толшины стружки.

Для обеспечения постоянного наполнения черпаков получают

Ь. Ь.= Ь, Ьр=., (\0) где S — плошадь стружки, стрезаемой черпаком.

Выражают текушие значения Ъ и h через расчетные ь ь=ь,;ь= —— ре

Подставляя значения Ь и b в (8) получают

Ьр а„=а,, +к(. соэ " -ьр

Находят средний удельный расход электроэнергии при отработке одного

".лоя

Ч) ч

Подставив значения (10), получают

Обозначают Ьр = b & где о — корректирующий коэффициент, тогда ръ т (1) I)tt (I3) а ь(:05 !

Интегрируя это выражение, получают

Ь ))

„ы . + 1

»+эi)с

-г, 8+

1 — Я)ьч

Ъ

Значения 8 находят из условия ми-. нимума функции (14)

-Ь аг 1 а 1 о з Ф д 8 s ч

30 I+ Si u

- ItI. )»-5)и ъ

Расчетное значение ширины стружки s

Расчетное значение толшины сто жки

Ьо ho ho ho

Ьр Ьо (т)

В таблице приведены значения коэффициента о = f (9g. Из данных

121485б таблицы видно, что значение о уменьшается с увеличением рабочего; угла разворота драги, Исходя иэ этого следует, что расчетное значение ширины и толщины стружки при отработке каждого слоя должно устанавливаться в соответствии с углом разворота драги при отработке слоя.

Устанавливая расчетные значения

h и h с учетом (1б) и (17), обеспечивают минимум удельного расхо энергии на черпание при отработк слоя, достигают снижение расхода электроэнергии на черпание и нов ние производительности драги, да Численные значения а, а и а е получены на основе данных таблицы методом наименьших квадратов для диыше- 15 апаэона рабочих углов разворота драа ги в пределах Ч = 45 — 120 ююа ь е -. ю Ф

Значения 8 при Ч,„, равном

i0,9866 0,9754, 0,9599 0,9388 0,9105 0,8119 а

0s9909 0,9154 0,9599 0,9388 0,9121 0,8198

0,43 О

Способ реализуют следующим образом

Перед обработкой первого слоя с блока задания параметров формируют заданное значение толщины стружки, равное h, и заданное значение шири- @ ны стружки, равное Ь, Затеи осуществляют обработку первого слоя, В конце отработки первого слоя измеряют величину угла поворота драги Y соответствующего повороту драги иэ одного угла забоя до.противоположного, По величине этого угла вычисляют (с помощью вычислительного устройстве1 значение корректирукнпего сигнала о, затем перед отработкой второго -0 слоя формируют расчетное эначеное значение толщины стружки h< путем деления

h на значение корректирующего сигнала Д и формируют расчетное значение ширины стружки Ьр путем умножения с на значение корректирующего сигнала. В конце отработки второго слоя все повторяется с аналогичной

8д "-.О8316+ььот 1о" у -qgq o з у

Ошибка, X

С целью практической реализации способа произведено упрощение Функциональной зависимости (15) о =f (9Q которая представлена в виде о =о., +a P- о Ч, (18) ю где а = 0,98!б; а„= б,407-10 а,ь = 1,24" 10 (19) последовательностью. По величине толщины и ширины стружки формируют скорость черпания и скорость боково" го перемещения драги.

В совокупности операций операция измерения угла разворота драги, соответствующего развороту драги из одного угла забоя в противоположный,. и использование величины этого угла для коррекции толщины и ширины стружки является новой, Величина угла разворота драги никогда не использовалась в качестве корректирующего сигнала при установке ширины и толщины срезаемой при драгировании стружки, т.е, совокупность операций является новой в целом и характеризуется отличиями.

Устройство содержит контур 1 регулированйя толшины стружки, в состав которого входит датчик 2 толщины стружки, выход которого соединен с одним из входов сумматора 3, а выход сумматора 3 соединен с входом систе7 1 мы 4 управления механизма рамоподъемной лебедки 5, один из входов которого соединен с датчиком толщины стружки, В качестве датчика контроля толщины стружки можно использовать, например, гироскопический датчик, Контур 6 регулирования скорости черпания содержит датчик 7 нагрузки привода черпакового механизма, вь ходом соединенным с одним из входов сумматора 8, на второй вход которого подключен эадатчик 9 нагрузки, Выход сумматора соединен с входом усилителя 10 системы управления привода черпакового механизма ll,îäèí выход которого соединен с датчиком 12 контроля скорости черпания. Выход датчика контроля скорости соединен с одним из входов множительно-делительного устройства (! .ДУ) !3 контура 14 регулирования скорости бокового перемещения драги. В качестве датчика нагрузки используется, например, датчик тока, а в качестве задатчика нагрузки используется, например,потенциометрический эадатчик, В качестве датчика контроля скорости черпания может использоваться тахогенераторный датчик.

Контур 14 регулирования скорости бокового перемещения драги содержит функциональный преобразователь 15, вход которого соединен с одним иэ выходов датчика 16 угла поворота драги, а выход — с ИДУ 13. Выход ИДУ

13 соединен с одним иэ входов сумматора 17, второй вход которого соединен с выходом датчика !8 скорости бокового перемещения, а ныход сумматора 17 соединен с входом усилителя системы 19 управления привода механизма 20 бокового перемещения, один из выходов которого подключен к датчику 1Я скорости бокового перемещения, В качестве датчика угла поворота может использоваться, например, гироскопический датчик угла поворота драги, в качестве датчика скорости бокового перемещения — гироскопический датчик скорости понорота, В контурах регулирования скорости черпания и бокового перемещения в качестве сумматорон и усилителей используются, например, магнитные усилители с несколькими обмотками управления, н контуре регулирования скорости бокового перемещения в качестве множительноделительного устройства игпольэуются типовые ИДУ н качестве функциональ14856

55 ного преобраэонателя используется типоньп синус но-косинусный трансформатор, На вход функционального преобразователя подается сигнал текущего угла поворота драги. С выхода функционального преобразователя снимается сигнал, равный косинусу угла понорота драги относительно середины забоя.

Контур 21 задания параметров имеет блок 22 задания параметров, на входы которого подключены эадатчики значения емкости ковша 23 и величины эашагивания 24, В качестве эадатчиков могут быть использованы, например, потенциометрические задатчики. Один из выходов блока 22 задания соединен с одним из входов множительно-делительного устройства

25 вычислительного контура 26, а второй выход — с одним из входов множительно-делительного устройства 27, Второй вход множительно-делительного устройства 25 соединен с одним из выходов вычислительного устройства

28, второй выход которого соединен с вторым входом множительно-делительного устройства 27, На выход вычислительного устройства 28 подключен датчик 16 угла поворота драги. Выход множительно-делительного устройства

25 соединен с одним иэ входов множительно-делительного устройства 13 контура регулирования скорости бокового перемещения, а выход множительно-делительного устройства 27 соединен с сумматором 3 контура регулирования толщины стружки, Блок

22 задания параметров состоит из блоков 29 и 30 деления, блока 31 умножения и двух функциональных преобразователей 32 и 33. На входы блока 29 деления подключены эадатчики значения емкости ковша 23 и величины эашагивания 24, на ныходы блока 29 деления подключены блок 30 деления и блок 31 умножения, к выходам которых подключены соответстRpHHo функциональные преобразователи 32 и 33.

Блоки деления и блок умножения выполнены н виде стандартных блоков.

Вычислительное устройство 28 состоит иэ блока 34 памяти, функционального преобразователя 35, потенциометрон 36 и 3?, сумматора 38 и усилителя 39, Входы функционального преобразователя 35 и потенциометра

1214856

1О

36 подключены на выходы блока памяти, Выход функционального-преобразователя 35 подключен на вход потенциометра 37, а выходы потенциометров 36 и 37 — к входам сумматора

38, выход которого подключен на вход усилителя 39.

Блок 34 памяти построен, например, на емкостях, В качестве функционального преобразователя 35 используется типовой блок умножения, на два входа которого подается сигнал„ равный

В качестве потенциометров, сумматора и усилителя используется типовой магнитный усилитель с несколькими обмотками управления, Принцип работы устройства и его узлов заключается в следующем.

В блоке 22 задания вычисляются ..ледуюшие зависимости:

Расчетное (заданное) значение емкости ковша 23 устанавливается вручнук или автоматически. При ручном задании предусмотрено три положения задатчика, соответствующие легкому, среднему и тяжелому режиму работы добычного комплекса, Сигнал о фактической величине эашагивания снимается с эадатчика 24 величины зашагивания.

В блоке 29 деления производится операция деления 1 :E =Б, в блоке

31 умножения операция умножения в блоке 30 деления — операция деления S :c, в функциональном преобразователе 32 производится извлечение квадратного корня h, So /С в функциональном преобразователе 33 извлечение квадратного корня оо= /5;C, С одного из выходов блока 22 задания снимается заданное значение толщины стружки Ь и подается на один иэ входов множительно-делительного устройства 27. Перед отработкой первого слоя с МДУ 27 снимается сигнал

bt, = boy подающийся на сумматор 3 с которого поступает на систему 4 управления электропривода механизма рамоподъемной лебедки 5, В соответствии с заданным сигналом электропривод производит опускание черпаковой рамы, С.датчика 2 толщины стружки снимается сигнал Фактической толщины стружки и поступает в виде обратной связи в сумматор 3. При оавенстве

1 н ня Vg = Х. .

1, для данного поло45

5

ЗО

40 сигHRJIop задания и обратной связи происходит о таков электропрпвода рамоподьемной лебедки, Величина заданной мощности злектропривода черпакового механизма vcтананливается эадатчиком 9 нагрузки вручнук или автоматически, Предусмотрено ограничение Фактической мощности электропривода от датчика 7 нагрузки привода черпакового механизма, Нагрузка черпакового механизма при определенной величине зашагивания формируется совместным регулированием толщины стружки и ширины, причем регулирование толщины стружки может производиться дискретно в начале отработки нового слоя, а регулирование ширины стружки — непрерывно в течение отработки слоя.

C блока 22 задания подается заданное значение b=b р ширины стружки в МДУ 25, При отработке первого слоя с МДУ 25 снимается сигнал bt,=b.

) который подается в МДУ 13, куда подается сигнал, равный косинусу угла поворота с функционального преобразователя 15 и сигнал скорости черпания с датчика 12 скорости, В блоке деления МДУ 13 производится в соответствии с выражением (5) деление расчетного значения ширины стружки на косинус угла поворота драги относительно середины забоя и получение значения ширины стружки b с учетом компенсации серповидности забоя. В блоке умножения МДУ 13 производится в соответствии с выражением (3) умножение значения ширины стружки Ь на значение скорости черпания и получение значения заданной скорости бокового перемещежения драги в забое, которое подается на сумматор 17. На второй вход сумматора подается с обратным знаком сигнал фактической к скорости боко— вого перемещения с датчика 18, Разность сигналов подается в систему

19 управления механизма 20 бокового перемещения, при этом драга перемещается по забою с заданной скоростью

Система управления механизмов чесания и бокового перемещения имеют блоки обратной связи по току нагрузки с отсечкой (не приведены) для предохранения механизмов от поломок при стопорных режимах.! 214856

Отличительной особенностью устройства является то, что в конце отра-. ботки первого слоя измеряется угол разворота драги 1, на который драга поворачивается при движении иэ одного угла забоя в противоположный, Сигнал, равный углу разворота Ч,„ драги, снимается с выхода датчика 16 угла-поворота и подается в блок памяти вычислительного устройства 28.

В последнем осуществляется в соответствии с выражением (15) вычисление о, значение которого с выхода

BY 28 подается на один из входов

МДУ 27, на второй вход которого подается значение h, В ИДУ 27 в соответствии с выражением (17) производится деление значения b на значение о ин ппооллууччеенниие е зэннааччеенниия яЬР, которое подается на сумматор 3 системы

4 управления рамоподъемной лебедки.

В соответствии с этим производится опускание черпаковой рамы на толщину стружки, равную ЬР.

Одновременно значение сигнала 8 с выхода BY 28 подается на один из входов ИДУ 25, на второй вход которого подается значение b . В Г"ЛУ 25 в соответствии с выражением (16) производится умножение b на значе:ние о. и получение значения b<, В соответствии с новым значением Ь в ИДУ 13 устанавливается, новое значение Vg . После отработки второго слоя все происходит в аналогичной последовательности, чем поддерживаются эффективное соотношение ширины стружки и ее толщины и оптимальный энергетический режим работы добычного комплекса, На практике при отработке забоя толшина стружки устанавливается дра10 гером произвольно, Анализ работы драг показывает, что драгеры предпочитаю отработать с"толстой" стружкой и малой шириной стружки. Таким образом, принятые на практике соотноt5 щения b)1 значительно отличаются от оптимальных. Установлено, что оптимальное отношение b(> например, для драг 380 и составляет 2,3-2,8 м.

20 Результаты экспериментальных Ве-. следований, проведенных на драгах, показывают, что удельный расход электроэнергии на черпание грунта увеличивается на 30-357 при отклонении параметров толщины и ширины стружки от оптимальных, На черпание грунта затрачивается 60-657 общей мощности привода черпаковой цепи. При оптимальном режиме работы по механизму черпания

З0 расход электроэнергии уменьшается на

18-20Х, В условиях ограниченной мошности двигателя черпакового механизма при оптимальном режиме работы производительность драги можно увеличить на 7-107, 1214856

1214856

Составитель А.Онищенко

Редактор С.Лисина Техред O.Hege Корректор С,Черни

Заказ 866/44 тираж 642 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раутская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4