Устройство для контроля и управления электроприводами забойных машин

 

Изобретение относится к шахтной автоматике и может быть использовано в системах контроля и дистанционного управления электроприводами забойных машин. Техническим результатом является повышение надежности в эксплуатации за счет передачи сигналов управления по силовым жилам питающего кабеля к магнитным пускателям забойных машин. Для этого в энергоблок передающей стороны устройства введена аккумуляторная батарея для питания входящих в его состав блоков формирования и передачи информации высокочастотными сигналами, которые соединены с пультом управления. Последний содержит контакты "Пуск" и "Стоп". На приемной стороне устройства расположены блок-устройство присоединения и блок приема информации, который распознает высокочастотный сигнал, усиливает его и передает на соответствующее электромагнитное реле. Контакты реле срабатывают и передают команду управления, заданную контактами "Пуск" или "Стоп", по жилам управления питающего кабеля магнитным пускателям, включающим или отключающим электродвигатели забойных машин. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к шахтной автоматике и может быть использовано в системах контроля и дистанционного управления электроприводами забойных машин.

Известна аппаратура управления очистными забойными машинами и механизмами, включающая в канале связи пульт радиоуправления, шифрующий команды управления и передающий их в виде высокочастотных сигналов, передающую антенну, приемную антенну, принимающую высокочастотные сигналы, блок управления, дешифрующий указанные команды, а также аппаратуру управления и связи, соединенную с магнитными пускателями забойных машин и механизмов.

На случай отказа радиоуправления данная аппаратура оснащена пультом управления на очистной забойной машине, присоединенным к блоку управления посредством жил управления силового кабеля [1].

Основным недостатком данной аппаратуры является низкая помехоустойчивость и надежность прохождения радиосигналов, так при нарушении канала связи произойдет исчезновение полезного сигнала на входе блока управления или подавление его помехой шахтной среды. В результате отключится блок управления, что приведет к отклонению магнитных пускателей забойных машин и механизмов и соответственно к их вынужденным простоям.

Причем беспроводная передача полезных сигналов сужает область применения данной аппаратуры по фактору ограниченного расстояния между передающей и приемной антеннами.

Кроме того, в случае отказа радиоуправления во время перемещения очистного комбайна вдоль лавы возможно возникновение больших механических повреждений цепей управления, а конкретно жил управления силового кабеля, что может привести их к обрыву и соответственно к простою забойных машин и механизмов.

Описанные недостатки ограничивают возможность использования данной аппаратуры в шахтных условиях по факторам исчезновения или подавления радиосигналов и возможности выхода из строя проводных цепей управления, что в целом снижает надежность работы этой аппаратуры.

Известны электрические схемы узкозахватных очистных комбайнов, например, очистного комбайна 1 ГШ 68, электрическая схема которого включает электродвигатели очистного комбайна, лавного конвейера, насосной установки и предохранительной лебедки, магнитные пускатели для их управления, систему автоматического управления комбайном, в которую входят аппаратура управления, регулятор нагрузки, встроенный в энергоблок комбайна, и пульт управления комбайном, лавным конвейером и предохранительной лебедкой.

Для дистанционного управления и электроприводами этих забойных машин предназначен пульт управления, энергоблок очистного комбайна, аппаратура управления, магнитные пускатели очистного комбайна, лавного конвейера, лебедки и их электродвигатели.

Управление упомянутыми забойными машинами осуществляется по жилам управления силового кабеля, протягиваемого от пульта управления до места установки магнитных пускателей [2].

Недостатком описанной электрической схемы является то, что жилы управления силового кабеля могут обрываться от механических воздействий на них, что снижает эксплуатационную надежность управляющей части этой схемы.

Кроме того, оборванные жилы управления силового кабеля приводят к необходимости замены самого кабеля, хотя его силовые жилы остаются пригодными для эксплуатации. Собственно процесс замены кабеля сопряжен с затратами времени и остановкой работ по добыче угля.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля и управления электроприводами забойных машин, преимущественно очистных комбайнов и лавных конвейеров, включающее на передающей стороне блоки получения информации, автоматически передающие полученную информацию от забойных машин, блоки формирования и передачи информации в виде высокочастотных сигналов, каждый из которых размещен в отдельном энергоблоке соответствующей забойной машины, а на приемной стороне - блок-устройство присоединения в виде полосового фильтра с требуемой полосой пропускания высокочастотных сигналов, блок приема информации, распознающий высокочастотные сигналы от блоков формирования и передачи информации и передающий их в цепи автоматики от транзисторов и электромагнитных реле, аппаратуру управления, магнитные пускатели, питающие энергоблок соответствующей забойной машины, причем передающая сторона присоединена к приемной стороне посредством линии связи, в качестве которой использованы силовые жилы питающего кабеля, а также пульты управления, имеющие контакты "Пуск" и "Стоп" и каждый из которых соединен жилами управления с магнитным пускателем соответствующей забойной машины через энергоблок этой машины и тройниковую муфту [3] .

Недостатком данного устройства является функциональная сложность, поскольку функции контроля и управления соответственно осуществляются отдельно по силовым жилам питающего кабеля (линии связи) и проводным цепям управления магнитными пускателями. В связи с этим данное устройство не решает возможности эффективного использования линии связи для передачи команд управления по нему, чтобы исключить функцию управления по жилам управления упомянутого силового кабеля.

Кроме того, цепи управления (жилы управления) не надежным в эксплуатации, т. к. они могут быть повреждены во время передвижения забойных машин, что приведет к остановке последних из-за необходимости производства работ по замене силового кабеля и, соответственно, к прекращению работ по добыче угля.

Таким образом, перечисленные недостатки снижают надежность эксплуатации данного устройства.

В основу изобретения поставлена задача повысить надежность эксплуатации устройства за счет эффективного использования силовых жил питающего кабеля, выражающегося в подаче питания в энергоблок забойной машины и передаче сигналов управления по этому же кабелю к магнитным пускателям управляемых забойных машин.

Достигается поставленная задача тем, что в устройстве для контроля и управления электроприводами забойных машин, преимущественно очистных комбайнов и лавных конвейеров, включающее на передающей стороне пульт управления, имеющий контакты "Пуск" и "Стоп" по числу управляемых забойных машин, энергоблок забойной машины и блоки формирования и передачи информации высокочастотными сигналами, а на приемной стороне - последовательно соединенные блок-устройство присоединения, выполненный в виде полосового фильтра с требуемой полосой пропускания высокочастотных сигналов, и блок приема информации, распознающий высокочастотные сигналы и передающий их в цепи автоматизации от транзисторов и электромагнитных реле, магнитные пускатели, управляющие электроприводами забойных машин, причем передающая сторона присоединена к приемной стороне посредством линии связи, в качестве которой использованы силовые жилы питающего кабеля, согласно изобретению для формирования высокочастотных сигналов управления и передачи их в цепи управления магнитных пускателей на передающей стороне введена аккумуляторная батарея для питания блоков формирования и передачи информации, которые совместно с упомянутой батарей встроены в энергоблок одной из забойных машин, причем пульт управления соединен с блоками формирования и передачи информации, которые подключены к аккумуляторной батарее, а на приемной стороне магнитный пускатель той забойной машины, на которой установлен упомянутый энергоблок, включен в цепь блока-устройства присоединения и блока приема информации, к каждому контакту электромагнитного реле которого подключен соответствующий магнитный пускатель, причем упомянутые контакты выполнены переключающими для соответствия их команд управления от контактов "Пуск" и "Стоп" пульта управления и обеспечивающими включение или отключение электроприводов забойных машин.

В сравнении с известным уровнем техники заявляемое устройство позволяет повысить надежность его эксплуатации за счет передачи сигналов управления по силовым жилам питающего кабеля без использования в них дистанционных жил управления.

Данный технический результат достигается вышеуказанными существенными признаками, взаимосвязанными между собой с образованием устойчивой их совокупности.

Так, на передающей стороне устройства введена аккумуляторная батарея для питания блоков формирования и передачи информации, которая совместно с этими блоками встроена в энергоблок одной из забойной машины, например очистного комбайна. Такая компоновка элементов устройства на передающей стороне позволяет поочередно управлять электроприводами забойных машин машинистом непосредственно с одного места в лаве, что создает благоприятные условия в обслуживании им.

Соединение пульта управления, у которого количество контактов "Пуск" и "Стоп" соответствует количеству управляемых забойных машин, с блоками формирования и передачи информации, подключенными к аккумуляторной батарее, позволяет задавать и формировать команды управления в виде высокочастотных сигналов, а также передавать их по линии связи на приемную сторону.

Отсюда следует, что в заявляемом изобретении линия связи, в качестве которой использованы силовые жилы питающего кабеля, выполняет кроме функции питания, как и в прототипе [3], новую функцию - функцию управления. Это позволяет исключить использование жил управления питающего кабеля в качестве цепей управления, а, следовательно, необходимость их традиционного обслуживания.

Включение на приемной стороне магнитного пускателя той забойной машины, на который установлен вышеупомянутый энергоблок, в цепь блока-устройства присоединения и блока приема информации, а также выполнение контактов электромагнитных реле последнего блока переключающими позволяет обеспечить включение или отключение магнитных пускателей в соответствии с задаваемыми командами управления от контактов "Пуск" или "Стоп" пульта управления.

Таким образом, принудительное формирование сигналов управления в виде высокочастотных сигналов, наличие аккумуляторной батареи, заключенной совместно с блоками формирования и передачи информации в энергоблок одной из забойных машин, передача сигналов управления последующим объектам на приемной стороне по силовым жилам питающего кабеля, сокращения в связи с этим материальных затрат и затрат времени на простои для выполнения работ по замене кабелей, выполнение в блоке приема информации контактов электромагнитных реле переключающими, обеспечивающими запуск или остановку электродвигателей забойных машин в зависимости от задаваемой команды на пульте управления, все это позволило повысить эффективность и надежность эксплуатации устройства, т.е. достигнут технический результат, который не известен из сведений об уровне техники, а это значит, что заявляемое устройство имеет изобретательский уровень.

Совокупность существенных признаков, характеризующая сущность изобретения, может быть многократно использована в электрических схемах очистных забойных машин и механизмов, что позволит сделать вывод о его применимости в угольной отрасли.

Заявляемое устройство может быть использовано для контроля и управления также рассредоточенными объектами горной техники при выполнении очистных и подготовительных работ в угольных шахтах.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема описываемого устройства; на фиг. 2 приведен пример реализации заявляемого устройства применительно к контролю и дистанционному управлению очистным комбайном и лавным конвейером.

Устройство содержит на передающей стороне пульт управления 1, имеющий n замыкающих и размыкающих контактов "Пуск" 2 и "Стоп" 3 в зависимости от числа управляемых забойных машин, энергоблок 4, размещенный на корпусе одной из забойных машин, аккумуляторную батарею 5 и блоки 6 формирования и передачи информации в виде высокочастотных сигналов, встроенные совместно с аккумуляторной батареей 5 в единый энергоблок 4, причем пульт управления 1 соединен посредством жил 7 кабеля управления с блоками 6 формирования и передачи информации, которые подключены к аккумуляторной батарее 5, обеспечивающей питание этих блоков в начальный момент запуска электродвигателей забойных машин.

При этом передающая сторона присоединена посредством линии связи 8 к приемной стороне. В качестве линии связи 8 использованы силовые жилы питающего кабеля (на чертеже показаны жирной линией), подключенного через разъем X к энергоблоку 4 одной из забойных машин, в котором с силовых шпилек Л₁, Л₂ и Л₃ подключается питание к электродвигателю этой же забойной машины.

Каждый блок 6 реализован на основе известной электрической принципиальной схемы блока формирования и передачи информации, входящего в состав аппаратуры КРОК (см. Комплекс контроля работы очистных комбайнов КРОК: Руководство по эксплуатации . - Днепропетровск: Днепропетровский завод шахтной автоматики, с. 14 -22, рис. 6, прилагается). Основными структурными блоками (на черетеже не показаны) блока 6 являются формирователь информации, передатчик комбайновый, источник питания и устройство присоединения, причем источник питания служит для отбора электрической энергии от одной из фаз питающей сети и питания указанных блоков, при этом передатчик комбайновый формирует высокочастотные сигналы, а устройство присоединения передает сформированный высокочастотный сигнал в линию связи 8.

Количество блоков 6 формирования и передачи информации принимают в зависимости от числа управляемых забойных машин, причем каждый из этих блоков формирует присущую только ему частоту сигнала управления для передачи его в цепи управления магнитными пускателями забойных машин.

На приемной стороне устройство содержит магнитный пускатель 9 той забойной машины, на корпусе которой установлен энергоблок 4, последовательно соединенные блок-устройство присоединения 10, выполненный в виде полосового фильтра с требуемой полосой пропускания высокочастотных сигналов, и блок приема информации 11, распознающий эти высокочастотные сигналы, поступающие от блоков 6 формирования и передачи информации, и магнитные пускатели 12 других управляемых забойных машин. При этом магнитный пускатель 9 своей силовой частью подключен с одной стороны к линии связи 8, а с другой стороны - кабелем 13 к блок-устройству присоединения 10, который, в свою очередь, соединен кабелем 14 с блоком приема информации 11, принимающим высокочастотные сигналы, а передающим уже команды управления от контактов 15 электромагнитных реле 16 по жилам управления кабеля 17 в цепи управления магнитными пускателями 9 и 12 забойных машин. Достигается это тем, что каждый контакт 15 выполнен переключающим и подключен соответственно к магнитным пускателям 9 и 12. Причем выходы каждого магнитного пускателя 12 подключены к электродвигателям забойных машин, как показано стрелками на фиг. 1 и 2.

Контроль за работой забойных машин с транзисторов 18 блоков приема информации 11 осуществляют снятием потенциальных сигналов и передачей их в цепи телемеханики 19.

В качестве блок-устройства присоединения 10 может быть использована известная электрическая принципиальная схема устройства присоединения аппаратуры КРОК (см. Комплекс контроля работы очистных комбайнов КРОК: "Руководство по эксплуатации". - Днепропетровск: Днепропетровский завод шахтной автоматики, с. 24-25, рис. 11, прилагается).

Блок приема информации 11 реализован по известной электрической принципиальной схеме блока приема информации аппаратуры КРОК (см. Комплекс контроля работы очистных комбайнов КРОК: "Руководство по эксплуатации". - Днепропетровск: Днепропетровский завод шахтной автоматики, с. 25-31, рис. 14, прилагается) и включает преобразователь нагрузки, источник питания и приемники частотно-манипулированных сигналов. Из упомянутых структурных блоков блока 11 на фиг. 1 и 2 позицией 20 показаны приемники частотно-манипулированных сигналов, а другие блоки блока 9 не показаны.

Устройство контроля и управления электроприводами забойных машин работает следующим образом.

Функционирование устройства начинается с передающей стороны подачей заданной команды управления, заключающейся в замыкании или размыкании контактов "Пуск" 2 или "Стоп" 3 на пульте управления 1 для формирования высокочастотных сигналов блоками 6, питающихся от аккумуляторной батареи 5.

Ниже рассмотрена работа устройства на примере управления электроприводом одной из забойных машин.

Так, для включения в работу забойной машины, управляемой с помощью магнитного пускателя 9, замыкают контакты "Пуск" 2 и в блоке 6 происходит формирование, девиация частоты (отклонение от заданной величины) и передача высокочастотных сигналов, которое через устройство присоединения (на чертеже не показан) этого блока 6 передаются в линию связи 8 и далее, как показано жирными стрелками на фиг. 1, они поступают на приемную сторону устройства в магнитный пускатель 9, с которого они снимаются на блок-устройство присоединения 10, а последний уже выделяет требуемую полосу пропускания высокочастотных сигналов и передает ее в блок приема информации 11.

При этом из пропущенной через блок-устройство присоединения 10 полосы высокочастотных сигналов приемник частотно-манипулированных сигналов 20 блок приема информации 11 избирательно распознает заданный высокочастотный сигнал и формирует его, после чего сформированный сигнал поступает на соответствующее электромагнитное реле 16. При этом срабатывают контакты 15 упомянутого реле 16, которые передают уже команду управления по жилам управления 17 магнитному пускателю 9, а он уже включает известным способом электродвигатель своей забойной машины соответственно заданной команде от контакта "Пуск" 2 пульта управления 1.

В случае необходимости остановки упомянутой забойной машины размыкают контакты "Стоп" 3 и соответственно в блоке приема информации 11 контакты 15 электромагнитного реле 16 срабатывают и происходит отключение электродвигателя этой забойной машины.

Включение или отключение электродвигателей других забойных машин с помощью магнитных пускателей 12 осуществляется аналогично в описанном выше порядке.

Ниже представлен конкретный вариант осуществления изобретения применительно к дистанционному управлению очистным комбайном и лавным конвейером с одного места в очистном забое, а именно на передающей стороне пульт управления 1, энергоблок 4 очистного комбайна и заключенные в этот энергоблок 4 аккумуляторная батарея 5 и блоки 6 формирования и передачи информации в виде высокочастотных сигналов 16 и 18 кГц (соответственно для управления комбайном и конвейером) расположены на корпусе очистного комбайна (фиг. 2).

Дистанционное управление электроприводами очистного комбайна и лавного конвейера осуществляется двумя магнитными пускателями 9 и 12, находящимися на энергосборке распредпункта, при этом передающая сторона подключена к приемной стороне посредством силовых жил питающего кабеля, проложенного в лаве от комбайна до энергосборки очистного участка.

Принцип работы устройства для данного варианта схемы аналогичен вышеописанному.

В институте "ПечорНИИпроект" разработана схема контроля и управления очистным комбайном и лавным конвейером, проведены стендовые испытания ее в условиях, приближенных к реальным шахтным условиям.

Результаты испытаний показали работоспособность, надежность заявляемого устройства и подтвердили основную идею этого устройства, т.е. возможность дистанционно передать сигналы управления по силовым жилам питающего кабеля, а это позволило отказаться от традиционного способа управления магнитными пукателями электроприводов забойных машин.

Таким образом, исполнение заявляемого устройства позволяет повысить его функциональную надежность и эффективность управления электроприводами забойных машин.

Источники информации 1. Аппаратура радиоуправления очистными забойными машинами и механизмами "Лира". Руководство по эксплуатации "Лира", 00.000. РЭ, - Донецк: Донавтоматгормаш, 1983.

2. Комбайн очистной узкозахватный 1 ГШ 68.00.00.000 Т01, - Горловка: Горловский машиностроительный завод им. С.М.Кирова, с. 46-56, рис. 60, 1985.

3. Комплекс контроля работы очистных комбайнов КРОК, Руководство по эксплуатации, -Днепропетровск, Днепропетровский завод шахтной автоматики, с. 14-31, рис. 6, 11, 14, и привязка аппаратуры КРОК для контроля перемещения комбайна 1 ГШ 68 и управления им в лаве 522-С пласта "Тройного", шахты "Северная", Воркута, шахта "Северная, ПО по добыче угля "Воркутауголь", 1994 .

Формула изобретения

Устройство для контроля и управления электроприводами забойных машин, преимущественно очистных комбайнов и лавных конвейеров, включающее на передающей стороне пульт управления, имеющий контакты "Пуск" и "Стоп" по числу управляемых забойных машин, энергоблок забойной машины и блоки формирования и передачи информации высокочастотными сигналами, в на приемной стороне - последовательно соединенные блок-устройство присоединения, выполненный в виде полосового фильтра с требуемой полосой пропускания высокочастотных сигналов, и блок приема информации, распознающий высокочастотные сигналы и передающий их в цепи автоматики от транзисторов и электромагнитных реле, магнитные пускатели, управляющие электроприводами забойных машин, причем передающая сторона присоединена к приемной стороне посредством линии связи, в качестве которой использованы силовые жилы питающего кабеля, отличающееся тем, что формирования высокочастотных сигналов управления и передачи их в цепи управления магнитных пускателей на передающей стороне введена аккумуляторная батарея для питания блоков формирования и передачи информации, которые совместно с упомянутой батареей встроены в энергоблок одной из забойных машин, причем пульт управления соединен с блоками формирования и передачи информации, которые подключены к аккумуляторной батарее, а на приемной стороне магнитный пускатель той забойной машины, на которой установлен упомянутый энергоблок, включен в цепь блока-устройства присоединения и блока приема информации, к каждому контакту электромагнитного реле которого подключен соответствующий магнитный пускатель, причем упомянутые контакты выполнены переключающими для соответствия их командам управления от контактов "Пуск" и "Стоп" пульта управления и обеспечивающими включение или отключение электроприводов забойных машин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2