Устройство для автоматическогоопределения удельной энергоем- кости рабочего процесса машины

 

Союз Соввтских

Соцналистическии

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (n)810898 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03. 05. 79 {21) 276о529/29-03 (51)М. Кл.з с присоединением заявки ¹

Е 02 F 3/26

Государственный хомнтет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0703.81 Бнзллетень № 9

Дата опубликования описания 07, 03.81. (53) УДК 621.879. .48(088.8) (72) Авторы изобретения с °,; су

P,Т. Франко, M.Ñ. Фельзер и Л.A. Верещагин: 1:«: "

Киевский институт автоматики имени ХХУ съеэ а КУЯ

Министерства приборостроения, средств авто4дддзаций- -- -.," и систем управления СССР (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УДЕЛЬНОЙ ЭНЕРГОЕМКОСТИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА

МАШИНЫ

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации контроля и управления технологическими процессами добычи и переработки сырья и может быть использовано для определения удельной энергоемкости рабочего процесса машины, образующей .поток материала (например, роторного экскаватора, дробилки и т.п.) .

Известно устройство,тая контроля режима работы роторного экскаватора, реализующее способ определения удельнои энергоемкости (1 .

Это устройство включает блоки Измерения мощности и скорости привода рабочего органа, блоки измерения интенсивности (текущей производительности) и скорости потока материала, аппаратуру записи этих параметров для последующего определения удельной энергоемкости путем вычисления вручную. Однако такие устройства не позволяют определять текущее значение удельной энергоемкости в процессе работы экскаватора. Кроме того, такое определение удельной энергоемкости связано с большими погрешностями и значительными затратами времени.

Известно устройство для автомати-. ческого определения удельнои энергоемкости рабочего процесса машины, о6разующей поток материала с приводом рабочего органа и конвейером.с питателем, содержащее измерители мощности (блок измерения мощности) и скорости привода рабочего органа, измерители интенсивности и скорости потока материала, блок деления, содержа10 щий два цифровых потенциометра, источник питания, усилитель, электродвигатель и регулятор, блок формирования выходного сигнала, состоящей иэ индикатора и выходной цепи устройства, интегрирующие преобразователи мощности и производительности, узел управления и коммутаторы, причем для автоматического определения удельной энергоемкости к выходам измерителей мощности и интенсивности потока мате2О риала подключены соответственно посредствол коммутаторов, соединенных с узлом управления, интегрирующие преобразователи мощности и производительности, выходы которых соединены с блоком деления, связанным с блоком формирования выходного сигнала P2) .

В этом устройстве интегральные значения потоков энергии и материала образуются в счетчиках, входы которых

ЗО соединены через коммутаторы с иэмери810898 телями мощности привода рабочего органа и интенсивности потока материала.

Управляемые входы коммутаторов соеди- нены с выходами узла управления, кото; рый вырабатывает управляющие сигналы на циклич5сЮое размыкание и замыкание коммутаторов. Управляющие сигналы формируются схемами задания временных интервалов так, чтобы интервал интегрирования (время замкнутого состояния коммутаторов) был постоянным, а момент начала интегрирования интенсивности потока материала был сдвиВ иут относительно момента начала интегрирования мощности на время перемещения материала до места установки измерителя интенсивности его потока. 15

Это время определяется в зависимости от скорости привода рабочего органа и скорости конвейера. Затем в блоке деления вычисляется частное от деления этих ин" егральных значе- 2О ний, т.е. определяется среднее значение удельной энергоемкости на фиксированном временном интервале. Время цикла определения удельной энергоемкости равно сумме интервала интегрирования и времени сдвига моментов начала интегрирования мощности и интенсивности потока материала.

Значение удельной энергоемкости на этом интервале принимается постоянным и вычисляется в соответствии с выражением

-Т о о

$V(t) сВ с -с с >-сс 35 . с) с

Si(t) ch, 4 -т„ где t0 — фиксированныи момент начала 40 цикла измерения удельной энергоемкостир

Тр — заданный интервал усреднения;

Ф (t ) - запаздывание измерения ина тенсивности потока материа- 45 ла (производительности) относительно измерения мощнос,— ти, равное времени движения материала до места установки измерителя интенсивности по- 50 тока материала;

Р(с)- текущее значение интенсив-. ности потока энергии (Molgности);

i(t)- текущее значение интенсивности потока материала (производительности).

Однако действительное значение удельной энергоемкости непрерывно изменяется в зависимости от изменения физико-механических свойств горной 6() массы, конструкции рабочего органа и условий работы и т.п. В частности, При определении удельной энергоемкости на фиксированном интервале интегрирования, отличающемся от периода 65 оборота ротора, возникает погрешность периодического характера, связанная. с дебалансом рабочего органа. Разность между действительным значением удельной энергоемкости и его средним значением, определяемым посредством известного устройства, может достигнуть 10-20% значения величины. Таким образом, нецостатком прототипа являет ся низкая точность определения удельной энергоемкости.

Цель изобретения — повышение точности определения удельной энергоемкости.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено задатчиком скорости материала в питателе, блоком трансформации скорости сдвига, динамической моделью потока материала и динамической моделью потока энергии с преобразователями состояния этих моделей, причем динамическая модель потока энергии выполнена в виде последовательно соединенных секций участков перемещения материала в ковшах, в питателе, на конвейере и секции интервала интегрирования, сдвиговые входы которых подключены соответственно к измерителю скорости привода рабочего органа, задатчику скорости материала в питателе, измерителю скорости потока материала и выходу блока трансформации скорости сдвига, основной вход которого связан с измерителем скорости потока материала, а управляемый вход подключен к измерителю скорости привода рабочего органа, при этом основной вход секции участка перемещения материала в ковшах динамической модели потока энергии соединен с измерителем мощности привода рабочего органа, а основной вход динамической модели потока материала соединен с измерителем интенсивности потока материала, а сдвиговый вход подключен к выходу блока трансформации скорости сдвига, выходы динамических моделей потоков энергии и материала через преобразователи состояний этих моделей соединены со входами блока деления.

Введение динамической модели потока энергии, выполненной в виде последовательно соединенных секций, и динамической модели потока материала, а также их связей с соответствующими измерителями, задатчиком и блоком трансформации скорости сдвига обеспечивает отображение процесса в реальном масштабе времени и исключение динамических погрешностей, обусловленных влиянием пространственного смещения зон измерения параметров потоков энергии и материала и временного сдвига соответствующих операций измерения и вычисления независимо от изменения скорости потока материала на различных участках. Одновременно обеспечивается синхронизация интерва810898 ла интегрирования с периодом возмущающих воздействий за счет введения блока трансформации скорости сдвига, управляемый вход которого подключен к измерителю скорости привода рабочего органа и непрерывное (а не цик-— лическое, как в прототипе) формирова5 ние в преобразователях состояний моделей интегральных значений потоков энергии и материала на скользящем (а не фиксированном как в прототипе) временном интервале за счет непрерывности работы моделей. Непосредственно из струКтуры устройства вытекает выражение для определения удельной энергоемкости на скользящем интерваФ ле интегрирования: 35

Ъ-T(t)

)ub)dt с -3(t)-с, )

E(t)=- 20

К(t) dt .ь-т@, где с — текущее значение времени, T(t) — переменный интервал интегри- 25 рования, зависящий от скорости привода рабочего органа.

Таким образом, введение динамических моделей потоков энергии и материала, преобразователей состояний этих моделей, блока трансформации скорости сдвига, задатчика скорости потока в питателе с соответствующими связями обеспечивает достижение поставленной цели — повышение точности определения удельной энергоемкости рабочего процесса машины.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит измеритель 1 40 мощности привода 2 рабочего органа, измеритель 3 скорости привода ра6очего органа,. измеритель 4 интенсивности потока материала, измеритель 5 скорости потока материала, задатчик скорости материала в питателе 6, динамическую модель 7 пот на энергии, состоящую из секции 8 участка перемещений материала в ковшах, секции 9, участка перемещения материала в пита- 50 теле, секции 10 участка перемещения материала на конвейере до места установки измерителя интенсивности потока материала, секции 11 интервала интегрирования, преобразователя 12.состояния динамическои модели потока энергии, динамической модели 13 потока материала, преобразователя 14 состояния динамической модели потока материала, блок 15 трансформации скорости сдвига, блок 16 деления, блок 17 Щ формирования выходного сигнала. Выход измерителя 1 мощности привода рабочего органа подключен к основному входу динамической модели 7 потока энергии, секций 8-11 которой соеФ динены последовательно. Выход измерителя 3 скорости привода рабочего органа соединен со сдвиговым входом секции 8 динамической модели потока энергии и с управлением входом блока

15 трансформации скорости сдвига. Выход задатчиков скорости потока материала в питателе соединен со сдвиговым входом секции 9 динамической модели потока энергии. Выход измерителя 5 скорости потока материала соединен со сдвиговым входом секции 10 динамической модели потока энергии и с основным входом блока 15 трансформации скорости сдвига. Выход измерителя

4 интенсивности потока материала подключен.к основному входу динамической модели 13 потока материала. Выход блока 15 трансформации скорости сдвига соединен со сдвиговым входом динамической модели потока материала и сдвиговым входом секции 11 динамической модели потока энергии. Выходы секции

11 динамической модели потока энергии подключены.ко входам преобразователя

12 состояния динамической модели потока энерГии, выход которого соединен со входом делимого блока 16 деления, а выходы динамической модели 13 потока материала подключены ко входам преобразователя 14 состояния модели потока материала, выход которого соединен со входом делителя блока 16 де- ления. Выход блока 16 деления соединен со входом блока 17 формирования выходного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал измерителя 1 мощности привода рабочего органа, пропорциональный текущему значению мощности привода рабочего органа (напрнмер, в виде частотной модулированной последовательности импульсов), подается на основной вход динамической модели 7 потока энергии (выполненной, например, в виде сдвигового регистра).

В секции 8 динамической модели потока энергии этот сигнал сдвигается со скоростью, пропорциональной скорости перемещения материала ковшами рабочего органа, в секции 9-со скоростью, пропорциональной скорости перемещения материала в питателе, а в секции 10 — со скоростью, пропорциональной скорости перемещения материала на конвейере. В результате, в секции 11 динамической модели потока энергии получается распределение потока энергии на интервале интегрирования, сдвинутом относительно момента измерения мощности на время перемещения материала до места установки измерителя интенсивности потока. Сигнал измерителя 4 интенсивности потока материала подается на основной вход динамической модели 13 потока материала, в которой получается распределение потока материала

810898 на интервале интегрирования, соответствующем интервалу распределения потока энергии в секции 11. Скольжение этого интервала во времени обеспечи- ° вается пу"ем подачи на сдвиговые входы динамичеакой модели потока материала. Так как на управляемый вход бло5 ка 15 трансформации скорости сдвига (выполненного, например, в виде управляемого делителя частоты) подается сигнал измерителя скорости привода рабочего органа, интервал интегрирования (скорость сдвига) будет изменяться при изменении скорости вращения рабочего органа. С выходов динамических моделей потока энергии и потока материала сигналы, соответствую- 5 щие распределению потоков энергии и материала на интервале интегрирования, подаются на входы преобразова.телей 13,и 14 состояний этих моделей.

С выходов преобразователей сигналы, Щ соответствующие интегральным значениям потоков энергии и материала на скользящем временном интервале, кратном периоду вращения рабочего органа, подаются на входы блока 16 деления. На выходе блока деления получается непрерывно изменяющийся во времени сигнал, соответствующий текущему значению удельной энергоемкости на скользящем интервале усреднения.

Использование новых элементов— динамических моделей потоков энергии и материала с преобразователями состояния этих моделей, блоки трансформации скорости сдвига и задатчика скорости. материала в питателе с соответствующими связями позволяет умень-6 шить погрешность, обусловленную дискретностью (с интервалом не меньше суммы интервалов интегрирования и временного сдвига измерении) определения 40 значения удельной энергоемкости, а также биением рабочего органа, неравномерностью работы его ковшей и невозможностью учетна изменения скорости материала в питателе при измене- 4 нии конструкции или характеристик последнего.

Устройство позволяет также повысить эффективность использования информации о текущей удельной энергоем- > кости для целей управления рабочим процессом машин, что повышает ее производительность.

Формула изобретения

Устройство для автоматического оп- у ределения удельной энергоемкости рабочего процесса машины, образующей поток материала, с приводом рабочего органа и конвейером с питателем, содержащее измерители мощности и скорости привода рабочего органа, измерители интенсивности и скорости потока материала и блок деления, выход которого соединен с блоком формирования выходного сигнала, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения, оно снабжено задатчиком скорости материала в питателе, блоком трансформации скорости сдвига, динамической моделью потока материала и динамической моделью потока энергии с преобразователями состояния этих моделей, причем динамическая модель потока энергии выполнена в виде последовательно соединенных секций участков перемещения материала в ковшах, в питателе, на конвейере и секции интервала интегрирования, сдвиговые входы которых подключены соответственно к измерителю скорости привода рабочего органа, задатчику скорости. материала в питателе, измерителю скорости потока материала и выходу блока трансформации скорости сдвига, основной вход которого связан с измерителем скорости потока материала, а управляемый .вход подключен к измерителю скорости привода рабочего органа, при этом основной вход секции участка перемещения материала в ковшах динамической модели потока энергии соединен с измерителем мощности привода рабочего органа, а основной вход динамической модели потока материала соединен с измерителем интенсивности по тока материала, а сдвиговый вход подключен к выходу блока трансформации скорости сдвига, выходы динамических моделей потоков энергии и материала через преобразователи состояний этих моделей соединены со входами блока деления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Экспериментально-теоретические исследования и создание общей теории расчета роторных экскаваторов, отвалообразователей, конвейеров. -"Горные машины и автоматика", Р 9, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 290993, кл. F 02 F 3/18, 1968. (прототип).

810898

Составитель Р, Гладун

Редактор С. Титова Техред Е.Гаврилешко Корректор Е. Рошко акаэ 00 Тираж 693 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретениа и открытии

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,