Способ оптимального управления электроприводами драглайна

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (iI)926163

ИЗО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 01. 10. 79 (21) 2849757/29 03 (5! ) М. Кп. с присоединением заявки J4 (23 ) П рноритет

Е 02 F 3/48

Н 02 Р 5/00

Гапударствсвиь<в квинтет по делам нзебретенкй и открытки

Опубликовано 07. 05. 82. Бюллетень М 17

Дата опубликования описания 09 05 (53) УДК 621.879 .З8(088.8) т

B.È. Ключев, В.Н. Остриров, Ю.Т. Калашников, H.Ì. Кошевой и Э.И. Чувпило (12) Авторы изобретения т

Ф

Московский ордена Ленина энергетический инсвитут и Прои 3водст венное объединение "Новокраматорский машиностроительный завод"

Pl) Заявители (54) СПОСОБ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ ДРАГЛАЙНА

Изобретение относистя к автоматизации горного оборудования, а именно к способу управления электропривода-. ми драглайна или подъеме груженного ковша.

В цикле экскавации драглайна значительное место по величине потребляемой основными приводами электроэнергии (40-603) занимает подъем гружено. го ковша. Электрическая энергия в процессе подъема расходуется на накопление потенциальной энергии ве-. сом ковша, поднятого на заданную вы" соту и на потери. В связи с этим в качестве критерия оптимизации принят

1S минимум потерь при сохранении производительности. Минимальные потери будут иметь место при. подъеме ковша с минимальным натяжением канатов т.е. по траекториям наиболее удаленным от стрелы, которые располагается на границе зоны самораэгрузки ковша.

Известен способ оптимального управления подъемом груженого ковша драглайна, в котором контролируется угол между подъемным канатом и стрелой. В процессе подъема ковша с максимальными скоростями при достижении контролируемым углом определен- ного значения. программно, скачком изменяется вид статической характеристики привода тяги, вызывая замедление его скорости (1).

Недостатком этого способа является отсутствие универсальности, так как при других скоростях приводов и подь еме из другой точки забоя потребовалось бы другое значение угла переключения и другой вид статической харак-. теристики привода тяги.

Известен также способ автоматического управления процессом транспортировки ковша драглайна. По этому способу определяют величины углов между подъемным канатом и стрелой, тяговыми канатом и стрелой, косинуса суммы угла наклона стрелы к горизонту и угла между стрелой и подьсаморазгрузки сложно; при этом машинисту придется часто работать командоконтроллерами приводов подъема тяги. В результате возрастут динамические токи в якорных цепях электроприводов, а следовательно, увеличатся и потери электроэнергии.

Цель изобретения - повышение точности управления электроприводами при подъеме груженого ковша драглай- на.

Поставленная цель достигается тем, что величины натяжения подъемных и тяговых канатов измеряют по величине усилий в опорах подшипников траверсы следующих блоков, измеряют величину и направление текущей скорости приводов подъема и тяги, определяют величину характеризующую положение ковша в рабочей зоне по сумме измеренных величин усилия и скоростей, ;сравнивают ее с заданной величиной, характеризующей зону саморазгрузки и по величине рассогласования корректируют скорость привода тяги.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, для реализации способа оптимального управления электроприводами драглайна; на фиг. 2 - схема установки датчиков усилий в опорах подшипников траверсы следящих блоков; на фиг. 3 — статическая граница введения коррекции скорости тяги, траектории подъема груженного ковша и приближенная граница саморазгрузки ковша; на фиг. 4 - принципиальная схема устройства.

Устройство содержит магнитоупругие датчики 1 и 2 усилий в опоре подшипников траверсы следящих блоков, включенные в измерительный мост 3, датчики 4 и 5 скорости привода подъема и. тяги, промежуточный усилитель 6 со своим источником 7 питания, фазочувствительный детектор 8, потенциометры 9 и 10 смещения, суммирующий магнитный усилитель. 11, питающий трансформатор 12 и привод 13 тяги.

Способ осуществляется следующим образом.

По мере перемещения ковша к границе зоны саморазгрузки, котбрая практически представляет собой луч, обозначенный цифрой 1 на фиг. 3, измеряют датчиками 1 и 2 силу реакции в .опоре подшипников траверсы следящих блоков (фиг. 2). Датчики 1 и 2 меняют свое сопротивление пропорци50

3 926163 4 емным канатом и синуса суммы углов между стрелой и подъемными и тяговыми канатами, далее определяют отношение между вычисленными косинусом и синусом, вычитают из него постоянную величину и при изменении знака разности подают на привод тяги сигнал, пропорциональный этой разности и вызывающий снижение скорости привода тяги (2). !0

Однако данный способ имеет сущест-, венные недостатки, заключающиеся в необходимости выполнения операции непосредственного измерения угла, для реализации которой применяются достаточно сложные механические устройства и электрические аппараты. В этом случае невозможно обойтись без .механической связи между канатом и измерительным устройством, что снижа- 20 ет надежность способа. Кроме того, этот способ требует синусно-косинусные преобразователи и блок деления, которые как в аналоговом исполнении, так и в цифровом представляют собой и сложные устройства, не отличающиеся высокой надежностью, особенно в условиях эксплуатации экскаваторов-драглайнов. И наконец, при этом способе не учитывается скорость, с которой щ ковш входит в зону саморазгрфзки, и в динамике либо возможны опрокидывания ковша, либо требуется заблаговременное торможение тяги и подъем ковша будет происходить на некотором удалении от границы саморазгрузки, при больших натяжениях канатов, чем это требуется для оптимального управления.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ управления движением ковша драглайна, заключающийся в измерении величин натяжения подъемных и тяговых канатов и изменении скорости приводов подъема и тя- ги (3 ).

Недостатком этого способа является то, что он предполагает ручное управление подъемом груженого ковша.

Так как ковш драглайна от цикла к циклу загружен неодинаково, вес его колеблется в довольно широких пределах. При этом машинист не может выбрать точно заданное натяжение кана" тов при котором их натяжение будет минимальным. Кроме того, из специфики работы драглайна следует, что при регулировании натяжения канатов вручную провести ковш вдоль границы

5, 9261 онально величине своей упругой деформации и, следовательно, силе реакции . Дат чи ки включены в мостовую схе. му 3, выход которой через промежуточный усилитель 6 подключен на вход фаэочувствительного детектора 8. На выходе детектора при отсутствии смещения сигналы изменяются пропорционально разности упругих деформаций ,датчиков 1 и 2, которая изменяется в зависимости от угла между подьемным канатом и стрелой и от натяжения подъемного каната по следующему закону

K F<(sin п siriy) э

Ь

15 где F - натяжение подъемного канаи та;

Ц „- угол между нижней ветвью подьемного .каната и стрелой; 20

- угол между ветвью подьемного каната и стрелой;

К - коэффициент, зависящий от величины упругих деформаций в узле следящих блоков и 25 пропорциональный коэффициенту передачи датчиков, моста, усилителя и фазочувствительного детектора;

a,Ü - конструктивные размеры под- зо шипников траверсы следящих блоков.

Сигнал 0, который без учета сигнала смещения по мере увеличения МП принимает нулевое значение О при 4 =

= 1Г и нарастает до своего максималь-. ного значения при вертикальном положении подъемного каната. При наличии сигнала О,„смещения, устанавливаемого потенциометрами 9 и 10 сигнал

0-0 принимает нулевые значения IlpH

СМ заданном смещением угле Ч 1, близком к значению, соответствующему границе саморазгрузки ковша. Сигнал U- „ с фЧД поступает на .управляющую обмотку

ИУ11, на две других управляющих обмотки поступают сигналы с датчиков 4 и 5 скоростей и приводов подъема и тяги, С выхода ИУ11 сигнал поступает на вход привода 13 тяги.

Сигналом U-U, формируется статическая граница введения коррекции. скорости тяги, обозначенная цифрой 2 на фиг. 3. В динамике сигналами с датчиков 4 и 5 скоростей приводов эта граница деформируется, отклоняясь вправо или влево от статической в зависимости от соотношения скоростей приводов, и формируется динамическая граница введения коррекции.

Таким образом, при яодъеме груженого ковша до пересечения им динами" ческой границы введения коррекции суммарные управляющие ампервитки нереверсивного ИУ11 отрицательны и на вход привода тяги корректирующий сигнал не поступает. При пересечении ковшом указанной границы знак ампервитков меняется и сигнал коррекции, поступающий с выхода ИУ11 на вход привода 13 тяги, вызывает изменение скорости тяги пропорционально paccoI-ласованию с учетом соотношения скоростей приводов, что приводит к подьему ковша вдоль границы его саморазгрузки с минимальными потерями электроэнергии. Пример такой траектории показан на фиг. 3 под номером 3 °

На фиг. 3 приведены две траектории подьема груженого ковша из верхней точки забоя, как наиболее часто повторяющемся варианте. Траектория 4 получена при таком подборе скорости тяги от себя, что достаточно было лишь одчой перестановки командоаппаратов приводов в начальной точке подьема. К такой настройке соотношения скоростей стремятся при наладке для облегчения работы машиниста, при этом генератор тяги недоиспользуется по напряжению. Траектория 3 получена при полном использовании генератора тяги по напряжению для ускорения вывода ковша к границе саморазгрузки. Траектория 3 экономичнее траектории 4 за счет более быстрого выхода ковша в зону малых натяжений подъемного каната и конечной жесткости механической характеристики привода подъема.

При ручном управлении осуществить подъем ковша по траектории 3 машинист не может из-за сложности удержания ковша от опрокидывания в зоне малых натяжений тягового каната.

Таким образом, применение способа позволяет автоматически обеспечить подъем ковша по траектории, при котором натяжение B канатах минимально, что сопровождается экономией электроэнергии, ростом производительности снижением нагрева электрических машин, а значит возможностью уплотнить цикл и поднять дополнительно производительность, улучшением управЛяемости экскаватора, снижением утомляемости машиниста.

926

Формула и зобретения

Способ оптимального управления электроприводами драглайна, заключающийся в измерении величин натяжения подъемных и тяговых канатов и изменении скорости приводов подъема и тяги, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления при подъеме груженого ковша, ве. — о личины натяжения подъемных и тяговых канатов измеряют по величине усилий в опорах подшипников траверсы следящих блоков, измеряют величину и направление текущей скорости приводов подъема и тяги, определяют величину, характеризующую положение ковша в рабочей зоне по сумме измеренных вели163 8 чин усилия и скоростей, сравнивают ее с заданной величиной, характеризующей зону саморазгрузки, и по величине рассогласования корректируют скорость привода тяги.

Источни ки . информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Исследование на цифровой модели рабочих режимов, взаимосвязанных электроприводов подъема и тяги экскаватора-драглайна. Труды Московского энергетического института, 1979, N 400, с. 51-56.

2. Авторское свидетельство СССР

У 627219, кл. Е 02 F 3/48, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР. 540014, .кл. E 02 F 3/48, 1976 (прототип).