Устройство для управления землесосным снарядом

 

Изобретение касается автоматизации землесосных снарядов. Цель изобретения - повышение произ-ти землесосного снаряда. Устройство снабже но датчиком (Д) 1 расхода, Д 2 плотности пульпы, Д 3 напора, Д 4 мощности грунтового насоса, Д 5 разрежения, Д 11 сопротивления среды. Блок 6 определения ожидаемого расхода формирует сигнал, характеризующий величину расхода в напорной трубе. Блок 7 определяет допустимую величину вакуума, со ответствующую оптимальному значению . разрежения на всасе. Полученная величина сравнивается в блоке 8 сравнения с величиной существующего разрежения, поступающей с Д 5.Выходной сигнал блока 8 управляет исполнительным механизмом 9, задающим скорость папильонирования с учетом величины сигнала Д 11. Работу устройства контролирует блок 10 контроля, осуществляющий в аварийном режиме отключение исполнительного механизма 9 и включение сигнализации . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. s (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ьп 4 Е 02 F 9 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

М А ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1 258959 (21) 4177702/29-03 (22) 09.01.87 (46) 15.11.88.Бюл. 1Ф 42 (71) Центральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР (72) Э.Э.Брегман, Г.P.Áîãäàíoâè÷ и Н.В.Дубровский (53) 621.879.45 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1258959, кл. E 02 F 9/20, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЗЕМЛЕСОСНЫМ СНАРЯДОМ (57) Изобретение касается автоматизации землесосных снарядов. Цель изобретения — повышение произ-ти эемлесосного снаряда. Устройство снабже но датчиком (Д) 1 расхода, Д 2 плотности пульпы, Д 3 напора, Д 4 мощнос„„SU„„1437486 А 2 ти грунтового насоса, Д 5 разрежения, Д 11 сопротивления среды.. Блок 6 определения ожидаемого расхода формирует сигнал. характеризующий величину расхода в напорной трубе. Блок 7 определяет допустимую величину вакуума, со ответствующую оптимальному значению разрежения на всасе. Полученная величина сравнивается в блоке 8 сравнения с величиной существующего разрежения, поступающей с Д 5.Выходной сигнал блока 8 управляет исполнительным механизмом 9, задающим скорость папильонирования с учетом величины сигнала Д

11. Работу устройства контролирует блок 10 контроля, осуществляющий в

Ю аварийном режиме отключение исполнительного механизма 9 и включение сигнализации. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

1437486

Изобретение относится к гидромеха" низации, а именно к устройствам. автоматизации. землесосных снарядов при добыче полезных ископаемых, в частности малосвязанных грунтов типа озерного ила (сапропеля ), и является усовершенствованием известного устройства.

Цель изобретения — повышение производительности эемлесосного снаря,да.

На фиг.l представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2;эемлесосный снаряд с расположением 15

;устройства для управления, общий вид; на фиг.3 — схематическое расположе ние и одна из возможных конструкций

1датчика сопротивления среды.

Устройство для управления земле- 20 ( ;сосным снарядом содержит датчики рас хода 1, плотности пульпы 2, напора 3,,установленные :на напорном трубо проводе, датчик 4 мощности грунтового

,насоса, датчик 5 разрежения, блок б определения ожидаемого расхода, блок 7 определения допустимой величины вакуума, блок 8 сравнения, исполнительный механизм 9. блок 10 контроля: и датчик 11 сопротивления среды.

Датчики расхода 1, плотности пульпы 2, напора 3, мощности грунтового насоса 4 подключены к блоку 7 опре,деления допустимой величины вакуума, ;на вход которого подключен также блок

6 определения ожидаемого расхода, свя,занный в свою очередь с датчиком 1 расхода, а выходы блока 7 определения допустимой величины вакуума соединены40 с входами блока 8-сравнения и блока

10 контроля, при этом блок 8 сравнения соединен также с датчиком 5 разрежения, исполнительным механизмом 9 и блоком 10 контроля. На вход исполни- 45 теЛьного механизма 9 также подключен датчик 11 сопротивления среды, соединенный с блоком 10 контроля.

Принцип действия датчика 11 сопротивления среды основан на измерении сопротивления среды продвижению в ней грунтозаборного органа. Датчик

ll сопротивления среды может использовать любой способ передачи и переработки информации — электрический, гидравлический, пневматический, ком-, бинированный и т.п.

Одно из возможных исполнений датчика 11 сопротивления среды представР1= Р, где Р,,P — давление воды на чувствительные элементы.

При наличии сапролеля Р„ 7 Р (либо Р < )Р„ при движении в другую сторону). При этом (2) DP = P - Р2, где dP — разница давлений.

Эта величина определяет степень воздействия сапроцеля залежи на чувствительный элемент. Следовательно, величина LlP (и соответствующий ей электрический эквивалент на выхо— де с дифференциального манометра) однозначно определяет механические и геологические свойства сапропелевой залежи. Эта величина является интегральной оценкой (с позиций воз-можности грунтоэабора) таких свойств залежи .как консистенция, вязкость, влажность, температура, степень предварительной переработки материала и т.п.

Таким образом, датчик 11 сопротивления среды дает информацию, обеспечивающую соотношение технологических режимов грунтозабора со свойствами залежи и, следовательно, обеспечивает повышение произнодительносляет собой два чувствительных элемента, закрепленных на разных сторонах грунтозаборного устройства 12 в виде камер 13 с гибкими мембранами 14 и прибора сравнения их показаний в виде дифференциального манометра 15. Полости камер 13 и манометра 15 соединены и заполнены жидкостью, Показания манометра 15 пропорциональны величине сопротивления сапропелевой залежи продвижению сквозь нее грунтозаборного устройства.

С выхода дифференциального манометра стандартный электрический сигнал 0-5 мА подается на вход (обмотку управления) исполнительного механизма 9 и на вход блока 10 контроля. При этом большему сопротивлению среды соответствует меньшая скорость папильонирования и наоборот, Чувствительность датчика 11 сопро тивления среды обусловлена конструктивным выполнением. При движении грунтозаборного устройства в воде (см. фиг.3) 1437486

Регулирование ведется по шести каналам: расходу, плотности пульпы, напору, мощности грунтового насоса, разрежению, сопротивлению среды, Сигналы с датчиков 1, 2, 3,4 и блока 6 определения ожидаемого расхоти землесосного снаряда в зонах с малопластичным и вязким материалом.

Описываемая конструкция датчика

11 сопротивления среды содержит не5 стандартные изготавливаемые. части— две камеры 13 с мембранами 14 и диф- ференциальный манометр 15. В качестве последнего может быть применен лю-< бой серийный дифманометр, имеющий 10 электрический .выход, например, типа

ДС-Э.

Исполнительным механизмом 9 являются штатные для многих земснарядов папильонажные лебедки, имеющие 5 привод от двигателя постоянного тока, управляемые через магнитные усилители типа ПМУ-IIM2 Сигналы управления в описываемом устройстве от блока 8 сравнения и датчика 11 сопротив- 20 ления среды поступают на обмотки управления соответственно левого или правого магнитного усилителя (a за висимости от направления папильонирования). В обмотке управления происходит суммирование сигналов, и соответственно сумма меняет число оборотов электродвигателя лебедки и скорость папильонирования.

Устройство работает следующим образом.

Опускается рама грунтозаборного устройства 12 землесосного снаряда, заполняют систему водой, включают устройство для управления эемлесосным снарядом, включают грунтовый насос 16 (фиг.2).При нахождении грунтозаборного устройства в залежи начинается процесс всасывания и транспортирования пульпы по напорному тру- 40 бопроводу. На выходах датчиков расхода 1, плотности 2, напора 3, мощности 4, разрежения 5, сопротивления среды 11 появляются сигналы,.

Блок 6 определения ожидаемого рас- 45 хода на основе показаний датчика 1 расхода определяет величину расхода в в напорном трубопроводе через время, соответствующее времени прохождения пульпы из всасывающего трубопровода 50 через грунтовый насос в напорный трубопровод. да поступают на блок 7 определения допустимой величины вакуума, в котором значения сигналов с датчика 1 рас хода и блока 6 определения ожидаемого расхода возводятся во вторую степень, определяется произведение сигналов с датчика 1 расхода и датчика

2 плотности, и величина сигнала с датчика 4 мощности делится на зто произведение. Далее определяется сумма сигналов в блоке суммирования с датчика 3 напора, с первого и второго блоков умножения и блока деления.

Величина сигнала с блока 7 определения допустимой величины вакуума соответствует оптимальной величине разрежения во всасе. Эта величина в блоке 8 сравнения сравнивается с величиной существующего разрежения, поступающего с датчика 5 разрежения.

Выходной сигнал блока 8 сравнения поступает на обмотку управления исполнительного механизма 9. Сюда же поступает сигнал с датчика II сопротивления среды и происходит их суммирование.

Если сигнал с датчика 5 разрежения больше, чем сигнал с блока определения допустимой величины вакуума и при этом сигнал с датчика 11 сопротивления среды достаточно мал, что говорит о хорошей текучести сапропеля залежи, то исполнительный механизм 9 увеличивает скорость папильонирования. Это приводит к увеличению количества поступающего грунта, изменению плотности пульпы, изменениям показаний, поступающих с других датчиков, и соответственно к увеличению сигнала с блока 7 определения допустимой величины вакуума..Процесс будет приближаться к установившемуся режиму

Если же на пути грунтозаборного устройства окажутся слои более вязкого сапропеля и разрежение превысит оптимальное, то исполнительный механизм 9 уменьшает скорость папильонирования. (Засорение всаса является недопустимым, это приводит к кавитации. Задачей датчика 11 сопротивления среды является предотвра" щение этого).

Таким образом, в процессе работы разрежение во всасе грунтонасоса (скорость папильонирования) поддерживается на оптимальном уровне, отсутствует кавитационный режим, повышается производительность землесосно". л .А, (3) где Р— сопротивление продвижению мембраны в среде;

А - площадь мембраны в плоскости, З5 перпендикулярной направлению набегающего потока; л с - касательное напряжение сдви.га, определяемое для гидросмесей уравнением Бенгама 4р

dV с $ — -+c

Sdt Ф (4) - коэффициент структурной вязкости де ЧВ

dV

dt

n„

Ю вЂ” градиент скорости сдвига;

- статическое начальное напряжение сдвига.

Коэффициент структурной вязкости @» является функцией ряда физических па" : раметров, в том числе температуры.А начальное напряжение сдвига определяется как, 55

5g 6со

10 (100 А ) (5) 5 1437 го снаряда, срок службы грунтового насоса и проточной части конструкции и обеспечиваются все преимущества предлагаемого устройства.

Работу устройства контролирует блок 10 контроля. Если в процессе работы выйдет из строя один из управляющих блоков или датчиков или сразу несколько, то зто приведет к тому, 10

Что сигнал на выходе блока 8 сравнения будет иметь значение, отличное от возможных значений, характерный я.исправной работы устройства. В том случае блок 10 контроля отключа- 1g т исполнительный механизм 9 и при1 одит s действие сигнализацию. !

Необходимость учета параметров, контролируемых в описываемом устройстве (расход, плотность пульпы, на- 2О ор, мощности грунтового насоса, раз— ежения и свойств среды), показана атематическими зависимостями, приве1 енными в описании к основному изобре1 тению, при этом процесс грунтозабора 26 определяется напряжением сдвига сапропелевой залежи. При движении в залежи мембрана датчика деформируется с силой, равной

486 где А се — зольность сапропеля; — содержание органических веществ в сапропеле.

Из вышесказанного следует, что показания датчика сопротивления среды определяют возможности грунтозабора, его оптимальную интенсивность.

В целом непрерывное регулирование идет по 6 параметрам: мощности грунтового насоса N(t), напора в напорном трубопроводе N(t), плотности пульпы, расхода пульпы Q(t), разрежению во всасе V(t) и сопротивлению среды (напряжению сдвига сапропелевой залежи).

Преимуществом данного устройства является обеспечение работы землесосного снаряда с учетом параметров среды, что оптимизирует процесс грунтозабора и транспортирования материала. Необходимость такого обеспечения видна в том, что состояние рабочего тела (сапропелевой залежи) характеризуется набором как стабильных, так и переменных во времени и в пространстве параметров и поэтому адаптация режимов работы землесосного снаряда к ним является обязательной.

За счет улучшения качества регулирования, устранения кавитационные режимов, точного поддержания оптимальных параметров процесса, повьппения долговечности работы насоса и проточной части конструкции удается повысить производительность землесосного снаряла, Формула изобретения

1. Устройство для управления землесосным снарядом по авт.св.11 1258959, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности,. в него введен датчик сопротивления среды, первый выход которого подключен к входу исполнительного механизма, а второй — к входу блока контроля 1

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что датчик сопротивления среды выполнен в виде двух закрепленных на противоположных сторонах грунтозаборного устройства землесосного снаряда чувствительных элементов, соединенных с первым и вторым входами элемента сравнения.

I 437486

1437486

Составитель А.Мартынов

Редактор М.Б р .Бандура Техред Л.Сердюкова

Корректор Н.Король

Заказ 5865/ЗО

Тираж 637 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4