Устройство управления горной машиной

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проведении горных работ добычными и проходческими горными машинами (ГМ), использующими в качестве главного привода асинхронный двигатель, а подача предпочтительна гидравлическая. Цель - повышение надежности и увеличение межремонтного срока ГМ путем использования только оптимальных для имеющегося уровня напряжения сети энергетических возможностей главного двигателя (ГД) при управлении ГМ. Для этого устройство снабжено датчиками активной 9 и реактивной 10 мощностей, тремя блоками сравнения (БС) 8,11,12, преобразователем 7 напряжения и блоком 13 управления, выходы которого через регулятор 5 нагрузки подключены к входам исполнительного элемента 6. На входы блока 13 управления поступают сигналы с датчиков 9 и 10 через соответствующие БС 11 и 12, датчика 2 напряжения питающей сети через последовательно соединенные преобразователь 7 и БС 8 и датчика 1 тока ГД через последовательно соединенные усилитель 3 и БС 4. Устройство позволяет оптимизировать нагрузку ГД с помощью корректировки последней не только по току, напряжению и номинальному значению угла сдвига между ними, но и по реальным, существующим на момент корректировки, уровням напряжения питающей сети, активной и реактивной мощностям. Значения последних для данного уровня напряжений определены заранее и в виде пороговых напряжений сравниваются. Наличие информации об активной и реактивной мощностях дают информацию об общем техническом состоянии ГМ. 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) (51) 4 E 21 С 35 /24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4179972/23-03 (22) 12.01 ° 87 (46) 07,10.89. Бюл. У 37 (» ) Ленинградский горный институт им. Г.В.Плеханова и Всесоюзный науч» но-исследовательский проектный и конструкторский институт горного дела и цветной металлургии (72) Б.Н.Абрамович, К.А.Ананьев, А.К.Ананьев и В.M.Ãoéõìàí (53) 622.232 ° 72(088.8) (56) Гаврилов П.Д. и др. Автоматизация производственных процессов.—

М.: Недра, 1985, с. 56.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1160034, кл. Е 21 С 35/24, 1984. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ГОРНОЙ

МАШИНОЙ (57) Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано при проведении горных работ добычными и проходческими горными машинами (ГМ), использующими в качестве главного привода асинхронный двигатель, а подача предпочтительна гидравлическая. Цель — повышение надежности и увеличение межремонтного срока ГМ путем использования только оптимальных для имеющегося уровня напряжения сети энергетических возможностей главного двигателя (ГД) при управле2 нии ГМ. Для этого устр-во снабжено датчиками активной 9 и реактивной

10 мощностей, тремя блоками сравнения (БС) 8, 11, 12, преобразователем 7 напряжения и блоком 13 управления, выходы которого через регулятор

5 нагрузки подключены к входам исполнительного элемента 6. На входы блока

13 управления поступают сигналы с датчиков 9 и 10 через соответствующие БС 11 и 12, датчика 2 напряжения питающей сети через последовательно соединенные преобразователь 7 и БС

8 и датчика 1 тока ГД через последовательно соединенные усилитель 3 и

БС 4. Устр-во позволяет оптимизировать нагрузку ГД с помощью корректировки .последней не только по току, напряжению и номинальному значению угла сдвига между ними, но и по реальным, существующим на момент корректировки, уровням напряжения питающей сети, активной и реактивной мощностям. Значения последних для данного уровня напряжений определены заранее и в виде пороговых напряже-. ний сравниваются. Наличие информации об активной и реактивной мощностях дает информацию об общем техническом состоянии ГМ. 1 з.п.. ф-лы, 3 ил.

° 1 табл.

3 1513140

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при ,проведении горных работ добычными и проходческими машинами, использующими в качестве главного привода асинхронный двигатель, а подача предпочтительна гидравлическая.

Целью изобретения является повышение надежности и увеличение межремонтного срока горной машины путем использования только оптимальных для имеющегося уровня напряжения сети энергетических возможностей главного двигателя при управлении горной 15 машиной.

На фиг.l представлено устройство управления горной машиной; на фиг.2 — . блок управления; на фиг.3 — блок сравнения. 20

Устройство управления горной машиной содержит датчик 1 тока главного двигателя и датчик 2 напряжения питающей сети, усилитель 3, соединен.. ный с первым блоком 4 сравнения, регулятор 5 нагрузки, выход которого соединен с входом исполнительного элемента 6, преобразователь 7 напряжения, связанный с входом второго блока 8 сравнения, датчик 9 активной 30 мощности и датчик 10 реактивной мощности, соединенные соответственно с входами третьего блока 11 сравнения и четвертого блока 12 сравнения, блок 13 управления, с первого по вось- 5 мой входы которого соединены соответственно с выходами первого 4, второго 8, третьего ll и четвертого 12 блоков сравнения, а первый и второй выходы блока 13 управления соединены .40 с первым и вторым выходами регулятора 5 нагрузки.

Блок 13 управления содержит четыре элемента И 14-17, два элемента

ИЛИ 18 и 19, элемент.И-НЕ 20 и два 45 элемента НЕ 21 и 22, причем первый и второй входы блока 13 управления

-являются первым и вторым входами первого логического элемента И 14, выход которого является первым входом первого логического элемента . ИЛИ 18, второй вход которого соеди.нен с.вторым входом блока 13 управ:ления, третий и четвертый входы блока 13 управления являются пеРвым и вторым входами второго элемента И 15, пятый и шестой входы блока 13 управления являются первым и вторым входа- . . ми третьего элемента И 16, а седьмой и восьмой входы блока 13 управления являются первым и вторым входами четвертого элемента И 17, выход которого является вторым входом элемента

И-НЕ 20, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И 16, выходы второго элемента И 15 и первого элемента ИЛИ 18 являются первым и вторым входами второго элемента

ИЛИ 19, выход которого соединен с входом первого элемента НЕ 21, выход которого является вторым выходом блока 13 управления, а первый выход блока 13 управления соединен с выходом второго. элемента НЕ 22, вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ 20.

Блок 4 сравнения, например, содержит два пороговых элемента 23 и 24, причем вход первого порогового элемента 23 является входом блока 4 сравнения, второй выход которого является выходом второго пороговогоэлемента 24, вход которого соединен с выходом первого порогового элемента 23 и является первым выходом блока 4 сравнения. Остальные блоки 8, 11 и 12 сравнения аналогичны блоку

4 сравнения . Разница их в том, что паспортные характеристики стабилитронов, уровни их срабатывания выбираются из известных полученных расчетным путем значений соответствующих величин для каждого принятого порога уровня напряжения питающей сети.

Под регулятором нагрузки понимается стандартный блок управления цепной, гидравлической или пневматической подачи горной машины, у которой при комбинации сигналов на входах

"0", "1" осуществляется подача "Вперед с ускорением, т.е. увеличение нагрузки при сигналах "0", "0" равномерная подача "Вперед", т.е. установившаяся нагрузка, а при сигналах

"1", "0" осуществляется подача "Назад", т.е. сброс нагрузки. Принимает. ся, что техническое состояние горной машины не имеет отклонений от нормы, а в период пуска главного двигателя датчик тока зашунтирован и пуск происходит вхолостую. В качестве датчиков напряжения и тока могут быть использоВаны измерительные трансформаторы, выходные сигналы с которых преобразуются до необходимых уровней по известным схемам и методикам.

10

f5 20

35

l5l

В работе устройства рассмотрены три ступени уровня напряжения питающей сети, хотя количество ступеней регулирования может быть больше, что влечет за собой увеличение числа пороговых элементов в блоках сравнения и числа входов, а следовательно, логических элементов в блоке управления.

Устройство управления горной машиной работает следующим образом.

Напряжение питающей сети равно номинальному (таблица, позиция Т).

Холостой ход (режим a).

Через датчик 1 тока проходит ток холостого хода главного двигателя, на выходе датчика тока при этом формируется сигнал, пропорциональный то ку холостого хода, который подается на вход усилителя 3, токовые входы датчиков активной мощности 9 и реактивной мощности 10. Одновременно на вход датчика 2 напряжения подается напряжение сети, с выхода которого сигнал, пропорциональный напряжению сети, подается на вход преобразователя 7 напряжения и входы датчиков реактивной мощности 10 и активной мощности 9.

На выходе усилителя 3 формируется сигнал, пропорциональный току двигателя, необходимый для работы первого блока 4 сравнения.

На выходе преобразователя 7 формируется сигнал, пропорциональный напряжению сети, необходимый для работы второго блока 8 сравнения, при этом на выходах второго блока 8 сравнения формируются сигналы, соответствующие "1" и "0" °

На выходе датчика 9 активной мощности формируется сигнал, пропорциональный активной мощности, который подается на вход третьего блока ll сравнения, на выходах которого формируются сигналы, равные "0".

На выходе датчика 10 реактивной мощности формируется сигнал, пропорциональный реактивной мощности, который подается на вход четвертого блока 12 сравнения, на выходах которого формируются сигналы, равные "0", При сигналах, равных "1" на третьем входе блока 13 и "0" на остальных входах блока 13 управления, íà его выходах формируются сигналы соответственно "0", "1", которые подаются на входы регулятора 5 нагрузки, что

3140 6 соответствует увеличению подачи исполнительного элемента.

Работа под нагрузкой (режим б).

После окончания режима холостого хода увеличение подачи, а следовательно, нагрузка иа двигатель происходит до тех пор, пака нагрузка двигателя не станет номинальной. При достижении номинальной нагрузки на выходах первого блока 4 сравнения формируются сигналы соответственно

"I" и "0", которые подаются на первый и второй входы блока 12 управления, на выходах второго блока 8 сравнения формируются сигналы, равные

"1" и "0", которые подаются соответственно на третий и четвертый входы блока 13 управления, сигналы "I" °

"0" формируются также на выходах третьего 11 и четвертого 12 блоков

I сравнения. При сигналах, равных

"0" на первом, четвертом, шестом и восьмом входах и "1" на втором, третьем, пятом и-седьмом входах блока 13 управления, на выходах его формируются сигналы "0", "0", что соответствует установившейся равномерной подаче, т.е. равномерной нагрузке на главном двигателе.

Напряжение сети меньше номинального, например, на 10Х (таблица, позиция ХХ).

Холостой ход (режим а).

На выходах первого блока 4 сравнения формируются сигналы соответственно "0", "0 . На выходах второго блока 8 сравнения формируются curuatt tl tl 11

40 лы 0, 0 . На выходах третьего блока 11 сравнения и четвертого блока

12 сравнения сигналы также равны

"0, т.е. на всех входах блока 13 управления присутствуют сигналы, рав45 ные 0, при этом на выходах блока

13 управления формируются сигналы со ответственно "0" и "1", что соответствует увеличению подачи исполнительного элемента.

Работа под нагрузкой (режим 6).

При достижении главным двигателем оптимального уровня нагрузки, соответствующего выбранному уровню напряжения, на выходах первого блока 4 сравнения формируются сигналы, равные

"1", "0", на выходах второго блока

8 сравнения — сигналы "0", "0", на выходах третьего блока 11 сравнениясигналы "1", "0", а на выходах чет1513140 вертого блока .12 сравнения — сигналы "1" "0". Перечисленная комбина ция сигналов на входах блока 13 управления формирует на его выходах сигналы "0", "0", что соответствует установившейся равномерной подаче исполнительного элемента.

Напряжение питающей сети больше номинального, например, на 10Х (таблица, позиция ТХХ).

Холостой ход (режим a).

Ъ

На входах первого, третьего и четвертого блоков сравнения формируются нулевые сигналы, а на выходах второ-. го блока сравнения — сигналы, равные

"1". Такая комбинация на входах блока 13 управления формирует на его выходах сигналы, равные "0", что соответствует равномерной подаче.

Исключение равномерно ускоренной подачи при холостом ходе обусловлено тем обстоятельством, что при повышенном напряжении питающей сети ускоренный наброс нагрузки на главный двигатель может привести к выходу ,из строя элементов механического звена узла исполнительного элемента, например резцов, соединительных шпилек, муфт или звеньев цепи при цепной подаче.

Работа под нагрузкой (режим 6).

При достижении главным двигателем номинальной нагрузки на выходах первого, третьего и четвертого блоков сравнения формируются сигналы соответственно "1", "0". На выходах второго блока сравнения формируется сигнал, равный "1". Перечисленная комбинация сигналов на входах блока

13 формирует на его выходах сигналы, равные "0", "0", что соответствует сохранению установившейся равномерной скорости подачи.

В режиме в, если равномерная скорость подачи приведет к увеличению нагрузки главного двигателя больше номинальной, что возможно при изменении прочности пласта или породы, то на выходах первого, второго, третьего и четвертого блоков сравнения

:сформируются сигналы, равные "1", а следовательно, и на соединенных с ними входах блока управления, что сформирует на выходах блока 13 управления соответственно сигналы "1", "0", которые соответствуют команде

"Назад", т.е. разгрузке главного дви гателя. В этом случае возможно чел10

15 1выборе оптимального режима работы гор20

55 ночное движение горной машины, однако, учитывая, что такие полезные ископаемые, как уголь, имеют малую крепость, что равномерная подача оптимальна для конкретных условий и что обычно перенапряжения на главном двигателе явление крайне редкое (обычно это наиболее удаленный и за/ груженный двигатель), такой режим (челночный) указывает на недостаточную точность настройки цепей управления блоками сравнения, т.е. положительно сказывается на правильном ной машины путем более точной настройки блоков сравнения, исключающей челночный режим.

Формула изобретения

1,Устройство управления горной машиной, включающее датчик тока главного двигателя, соединенный через усилитель с первым блоком сравнений," датчик напряжения питающей сети, регулятор нагрузки, подключенный к исполнительному элементу, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и увеличения межремонтного срока горной машины путем использования только оптимальных для имеющегося уровня напряжения сети энергетических возможностей главного двигателя при управлении горной машиной, оно дополнительно снабжено датчиками активной и реактивной мощности, тремя блоками сравнения, преобразователем напряжения и блоком управления, при этом выход датчика тока соединен с первыми входами датчиков активной и реактивной мощности, выходы которых подключены к входам второго и третьего блоков сравнения, а выход датчика напряжения подключен к вторым входам датчиков активной и реактивной мощности непосредственно и через преобразователь напряжения - к четвертому блоку сравнения, причем оба выхада всех блоков сравнения подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому, пятому, шестому, седьмому и восьмому входам блока управления, оба выхода которого подключены к соответствующим входам регулятора нагрузки.

2.Устройство по н.1, о т л и « ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит четыре элемента И, 10

3140

Х Ч (ХцА Х )и(Х, А X )

0

0

0

0.

0 0

0 0

0 0

0! 1

I I

1 !

0 0 0

0 1 0

0 0 0

0 1 О

О 0

1 1 1

0 1 r

1 1 1

0 0

0 0 0

0 О

0 0

I 1 I

I . 1

И ис11„

ХХ™> Мн

17 0 с 11„ и и

luz.2

9 два элемента ИЛИ, два элемента НЕ и один элемент И-НЕ, причем выход первого элемента И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход второго подключен K первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого элемента

НЕ, выход второго элемента И подключен к второму входу второго элемента

ИЛИ, а входы третьего и четвертого элементов ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу второго элемента НЕ, при

5 этом объединенные первые входы первого элемента ИЛИ и первого элемента И являются первым входом блока управления, остальными семью входами которого являются входы четырех элементов И, а выходами блока управления являются выходы обоих элементов НЕ.

15!3140

ФиаЗ

Составитель О.Капканец

Техред JI,Ñåðäþêîâà Корректор В.Кабаций

Редактор И.Шулла

Заказ 6054/33 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101