Устройство для контроля и управления режимом работы роторного комплекса

(51)4 Е 02 Е 9/2 ЗОБРЕТЕ ПИС КОМУ СВИДЕТ У 3 ногоканалстимой и у задани лака усого з 00 парам тролируемо огоканальн ния ка вычи ости потвующим ности п о бл одь лени токавход тока текущ ои интенсивк соответ мой интенси допустим подключеньм допуст индикато ей интен а сравнени к входурого под ности ко чен второй выход и теля ин тенсивности пконвейерной ллекса. ка в нача и зон нии роторн комп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ. И ОТНРЪТИЙ(46) 23,09.85. Бюп. 5(72) Л.А.Верецагин и Н.В.Тихонрук (71) Киевский институт автоматики им. ХХЧ съезда КПСС(56) Авторское свидетельство СССР У 386098, кл. Е 02 Р 9/26, 1973,Авторское свидетельство СССР Р 977622, кл. Е 02 Р 9/20, 1982(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ РЕИИИОМ РАБОТЫ РОТОРНОГО КОМПЛЕКСА, содержацее индикатор сравнения, блок контроля скорости движения ленты конвейера, выход которого подключен к входу измерителя интенсивности потока в начальной зоне конвейерной линии роторного комплекса, первый выход которого подключен к основному входу модели потока, к сдвиговому входу которой . подключен выход блока контроля скорости движения ленты конвейера отвальной консоли отвалообразователя, выходы модели потока подключены к входам блока определения полного интегрального параметра силового режима, выход которого подключен к одному входу блока порогового контроля, к другому входу которого подключен выход блока установки допус.тимого порогового значения контроли- г-руемого параметра, выход блока порогового контроля .подключен к входу блока аварийной сигнализации, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности роторного комплекса, оно снабжено . многоканальным блоком определения прогнозируемой составляющей интегрального параметра на отрезках длины отвальной консоли и многоканальным блоком вычисления допустимой интенсивности потока, причем входы многоканального блока определения прогнозируемой составляющей интегрально- го параметра силового режима на отрезках длины отвальной консоли подключены к соответствующим выходам модели потока, а выходы - к соответствующим основным входамного блока вычисления доптенсивности потока, к вхо которого подключен выход тановки допустимого поро1180461 г. иг 5 Составитель А.РемизоТехред Т.фанта ктор И.Мус аказ 5862/2 13035 илиал ППП "Патент", г. Ужго Проектная, 4 дактор В.Петра Тираж 648 ИИПИ Государст по делам изобр Москва, Ж,Подписноеенного комитета СССРетений и открытийРаушская наб., д. 4/5Изобретение относится к предохра- нительным устройствам и узлам сигнализации и управления роторных экскаваторов, отвалообразователей и подобных горнотранспортных машин. 5Цель изобретения - повышение производительности роторного комплекса.На фиг. 1 представлена схема устройства, на фиг. 2 - отрезок потока на длине отвальной консоли и вызываемая им составляющая опрокидывающего момента спустя разные интервалы времени. прогноза, на фиг. 3 - графики, поясняющие работу многоканально- . го блока определения прогнозируемой составляющей опрокидывающего момента на отрезках длины с.отвальной консоли, на фиг. 4 - схема одного канала многоканального блока определения прогнозируемой составляющей интегральногопараметра силового режима на отрезке длины отвальной консоли, на Фиг. 5 - график и способ представления на индикаторе сравнения текущей интенсивности потока и рекомендуемых значений допустимой интенсивности потока, усредненных на разных интервалах времени прогноза.Устройство содержит измеритель 1 интенсивности потока, который состо ит из датчика 2 погонной нагрузки и преобразователя 3, включающего вторичный прибор 4 и частотный преобразователь 5. Измеритель 1 интенсивности потока установлен в начальной зо"З не конвейерной линии роторного комплекса, в частности в начальной зоне конвейера 6 роторного экскаватора, движение ленты которого контролируется блоком 7 контроля скорости движе ния ленты конвейера, выполненным, например, в виде тахогенератора или блок-контакта привода конвейера.Выходы датчика 2 погонной -иагрузки и блока 7 контроля скорости дви жения ленты конвейера подключены к входам вторичного прибора 4, выход которого подключен к входу частотного преобразователя 5. Выход 8 частотного преобразователя 5 является я частотным выходом 8 измерителя 1 интенсивности потока, а выход 9 вторич" ного прибора 4 - аналоговым выходом 9 измерителя 1, К частотному выходу 8 измерителя 1 интенсивности потока подключен основной вход 10 модели 11 потока, к сдвиговому входу 12 которой подключен выход блока 13 контроля скорости движения ленты конвейера 14 отвальной консоли отвалообразователя, выполненного, например в виде тахогенератора с частотным выходом. Модель 11 потока выполнена, например, в виде последовательного регистраС выходами всех ячеек 15 модели, 11 потока соединен соответствующими входами блок 16 определения полного интегрального параметра силового режима на всей длине отвальной кон" соли, выполненный, например, в виде сумматора по весовой функции (т.е. с определенными масштабами входных сигналов в зависимости от номера входа) состояния всех ячеек 15 модели 11 потока и подключенный своим выходом к основному входу 17 блока 18 порогового контроля, выполненного, например, в виде компаратора на операционном усилителе. Вход 19 задания блока 18 порогового контроля подключен к блоку 20 установки допус тимого порогового значения контро-. лируемого параметра, а выход блока 18 порогового контроля соединен с блоком 21 аварийной сигнализации. Блок 20 установки допустимого порогового значения выполнен, например, на основе делителя напряжения и пере ключателя, а блок 21 аварийной сигнализации может представлять собой штатную систему аварийной сигнализации и отключения конвейеров ротор- ного комплекса.С выходами ячеек 15 начальной части модели 11 потока соединены входы многоканального блока 22 определения прогнозируемой составляющей интегрального параметра на отрезках длины отвальной консоли (на, фиг. 1 показан трехканальный блок 22 для трех отрезков длины и соответственно трех интервалов времени прогноза), Входы каналов многоканального блока 22 подсоединены к выходам такой начальной части модели 11 потока, которая моделирует отрезок потока соответствующеи длины. Выходы каналов 23, 24 или 25 многоканального блока 22 определения прогнозируемых составляющих на отрез ке длины соединены с основным входом 26, 27 или 28 соответствующего канала многоканального блока 29 . вычисления допустимой интенсивности потока, вход 30 задания которогосоединен с выходом блока 20 установ. ки допустимого порогового значения контролируемого параметра. Выходы 31-33 каналов блока 29 вычисления допустимой интенсивности потока соединены соответственно с дополнительными входами 34-36 индикатора 37 сравненияОсновной вход 38 индикато ра 37 сравнения соединен с аналоговым выходом 9 измерителя 1 интенсив 10 ности потока. Входы индикатора 37 сравнения через соответствующиевходные элементы 39-42 соединены с соответствующими секциями 43-46 пред ставления информации в индикаторе 15 37 сравнения. Отдельные секции 43-46 могут быть выполнены в виде линейных индикаторов, например, электромеханических или линейных газоразрядных (например, типа ИН), у которых длина светящегося столба или подвижной шкалы пропорциональна входному сигналу: секции на линейном индикато. ре подключаются к входам 38 и 34-36 через входные элементы 39-42, представляющие собой входные усилители.В случае, если секции 43-46 выполнены каждая в виде ряда источников све" та, например индикаторных ламп или светодиодов, то каждый входной эле мент 39-42 представляет собой преобразователь аналоговой величины в унитарный позиционный код, выполненный, например, в виде последовательно соединенных преобразователя аналог-код и дешифратора, при этом выходной сигнал появляется только на одном выходе дешифратора, номер которого соответствует амплитуде аналоговой.величины на входе преобразо вателя аналог-код и входного,элемента 39-42,Каждый канал 23-25 многоканального блока 22 определения прогнозируемой составляющей интегрального пара метра силового режима йа отрезке длины отвальной консоли (Фиг., 4) выполнен, например, в виде, сумматора по весовой функции состояния ячеек начальной части модели потока, к кото рым он подключен своими входами 47- 49, Входы 47-49 управляют ключами 50.52, которые в случае возбужденных ячеек модели (например, триггер ячей. ки находится в состоянии 1 ) под ключают стабилизированное напряжение питания на вход усилителя 53 через соответствующие входные сопротивления 54-56. Величина входных сопротивлений 54-56 выбирается в соответствии с той весовой функцией, по которой производится суммирование для определения данного интегрального па. раметра силового режима. Так, например, в случае определения параметра загруженности входные сопротивления 54-56 выбираются одинаковыми (независимо от номера подкпючаемой ячейки модели), в результате чего происходит простое суммирование входных сигналов от возбужденных ячеек данной части модели. В случае определения параметра опрокидывающегомомента входные сопротивления 54-56 выбирают линеино убывающими в, зависимости от номера ячейки модели, при этом масштаб преобразованиявходных сигналов (определяемый входными проводимостями сигналов) будет линейно возрастающим в зависимости от номера ячейки модели, чем обеспечивается учет возрастания плеча приложения силы от веса потока в зависимости от места нахождения на отвальной консоли данного отрезка потока.Каждый канал многоканального блока 29 (Фиг, 1) вычисления допустимой интенсивности потока, усредненной на данном интервале времени прогноза, выполнен, например, в виде дифференциального усилителяна базе операционного усилителя 57 с равными входными сопротивлениями на инвертирующем 58 и неинвертирующем 59 входах и с соответствующим данному каналу сопротивлением 60 обратной связи. В данном стандартном исполнении дифференциальный усилитель производит вычитание входных сигналов и усиление разности с коэффициентом усиления, равным отношению сопротивления 60 обратной связи к входному сопротивлению, например 58.Устройство работает следующим образом.При работе комплекса роторный экскаватор - отвалообразователь в измерителе 1 интенсивности потока датчика 2 погонной нагрузки выдает на вход вторичного прибора 4, входя" щего в преобразователь 3, текущее значение погонной нагрузки на конвейер 6 роторного экскаватора от потока горной массы. На второй вход вторичного прибора 4 с блока 7 конт.роля скорости движения ленты конвейера 6 поступает информация о движении конвейера 6, с учетом кото рой вторичный прибор 4 Формирует на аналоговом выходе 9 сигнал в аналоговой форме о текущей интенсивности потока (производительности конвейера 6), который подается также на вход частотного преобразователя 5 для формирования на частотном выходе 8 информации о текущей производительности потока в форме частоты импульсного сигнала (в частотно- импульсной форме). Этот сигнал с частотяого выхода 8 измерителя 1 интенсивности потока в месте установки: данного измерителя 1 (в начальной зоне конвейерной линии роторного комплекса на конвейере 6 роторной стрелы экскаватора) поступает на основной вход 1 О модели 11 потока, а именно на первую ячейку последовательного регистра модели 11.Записанные в первую ячейку регист" ра модели 11 импульсы переносятся в последующие ячейки регистра модели со скоростью, пропорциональной частоте продвигающих импульсов, поступающих на сдвиговый вход 12 модели 11 с выхода блока 13 контроля скорости движения ленты конвейера 14 отвальной консоли отвалообразователя, причем частота продвигающих импульсов пропорциональна скорости конвейера 14, Таким образом, скорость продвижения импульсов в модели соответствует (пропорциональна) скорости перемещения потока по отвальной консоли отвалообраэователя, а линейное распределение импульсощ находящихся в данный момент в ячейках модели (т.е. возбужденных ячеек с состоянием "1"), соответствует линейному распределению веса горной массы в моделируемом отрезке потока, который загрузит отвальную консоль. после того, как отрезок потока переместится по конвейерной линии роторного комплекса и полностью загрузит отвальную консоль отвалообразовагеля.Информация о линейном распределении веса отрезка потока вдоль длины конвейера, содержащаяея в модели 11 потока в качестве возбужденных. ячеек регистра, позволяет производить упрежденное определение интегральных параметров силового режима отвальной консоли, например, путем суммирования55 модели, а линейное распределение столбиков,каК и возбужденных ячеек модели,остается неизменным и соответствуетизвестному ранее распределению весапо длине первоначального отрезкапотока, известного еще в начальныймомент времени. по весовой Функции состояния ячеекмодели. При определении параметразагруженности отрезка длины отваль 5ной консоли производится простое суммирование входных сигналов от возбужденных ячеек модели, т.е. частныйслучай суммирования по весовой функции с постоянным масштабом. входных1 О сигналов. При определении параметраопрокидывающего момента суммирование по весовой функции производится,с масштабами преобразования отдельных входных сигналов от ячеек модели,возрастающими в зависимости от номе 5ра ячейки, для учета возрастания пле.ча приложения силы при удалении отначала отвальной консоли. Для конкретности в дальнейшем будем рассматривать определение только параметраопрокидывающего момента, как наиболее сложный вариант,На фиг. 2 изображен отрезок потока, полностью загружающий длинуотвальной консоли в начальный моментвремени, а также соответствующее емусостояние. ячеек модели потока и опрокидывающий момент, представленныйсуммарной площадью столбиков подвозбужденными ячейками модели с линейно возрастающей в зависимостиот номера ячейки высотой, Спустя некоторый интервал времени часть первоначального отрезка потока сходитс отвальной консоли, а оставшаяся35часть действует на конечный отрезокдлины отвальной консоли, создаваясоставляющую опрокидывающего момента,.которую можно точно определить(прогнозировать) еще в начальныймомент времени, для чего следуетлишь учесть изменение (увеличение)плеча действия сил,Спустя еще один интервал времени45оставшаяся часть первоначальногоотрезка потока смещается еще ближек концу отвальной консоли, при этомсоответственно увеличивается плечоприложения сил веса, возрастает высота и площадь элементарных столбиков опрокидывающего момента под соответствующими возбужденными ячейками55 Высота элементарных столбиков зависит от номера ячейки модели. Поэтому появляется возможность точно прогнозировать величину составляю. щей опрокидывающего момента, которая подействует от оставшейся к тому времени на отвальной консоли части первоначального отрезка потока. На фиг. 3 показаны графики, поясняющие прогнозирование составляющей опрокидывающего момента спустя три раэ" ных интервала времени прогноза путем смещения "масштабного треугольника высоты столбиков" против направления движения потока, что позволяет использовать только одну модель потока, Как видим, составляющие опрокидывающего момента на первых двух интервалах времени прогноза (фиг. 2 и 3) индентичны. Итак, блок 16 определения полного интегрального параметра силового режиме (в дальнейшем - опрокидывающего момента) на всей длине отвальной консоли суммирует с линейно возрастающими масштабами преобразования (от нуля до наибольшего в зависимости от номера ячейки) входные сигналы всех ячеек модели (ненулевой входной сигнал дают только возбужденные ячейки модели), и выходной сигнал блока 16 представляет собой полный опрокидывающий момент, который создает моделированный в модели 11 отрезок потока на всей длине отвальной консоли отвалообразователя спустя время упреждения, за которое уже сформированный и находящийся на конвейерах роторного экскаватора отрезок потока переместится полностью, загрузит отвальную консоль. Это значение упреждено определяемого полного опрокидывания момента иа всей длине отвальной консоли поступает на основной вход 17 блока 18 порогового контроля, на вход 19 задания которого одновременно с блока 20 установки допустимого порогового значения поступает сигнал о допустимом полном опрокидывающем моменте, превышение которого опасно для отвальной консоли и узлов ее подвески. Если в результате ошибочных действий машиниста роторного экскаватора или непредвиденных обстоятельств на конвейерах сформирует. ся недопустимый по интенсивности отрезок потока, то на основной вход 17 блока 18 порогового контроля пос 5 10 15 20 25 30 35 40 тупит сигнал превышающий значение допустимого сигнала на входе 19 задания, в результате на выходе блока 18 порогового контроля Формируется сигнал, который вызывает срабатывание блока 21 аварийной сигнализации для аварийной остановки конвейеров во избежание перегрузки отвалообразова- теля.Одновременно с обработкой информации в блоке 16 определения полного опрокидывающего момента на всей длине отвальной консоли информация из.модели 11 потока, а именно с ячеек начальной части модели 11 потока, поступает в многоканальный блок 22 определения прогноэируемой составляющей опрокидывающего момента на отрезках длины отвальной консоли, гричем длина начальной части модели, которая подключена к соответствующему каналу 23, 24 или 25, выбрана согласно графикам (фиг, 3) и соответству- в ет длине отрезка отвальной консоли, на которой прогнозируется составляющая опрокидывающего момента в данном канале многоканального блока 22, Так как масштаб преобразования входных сигналов в каналах 23-25 (в случае определения опрокидывающего момента) установлен линейно возрастающим в зависимости от номера ячейки модели и соответствует высоте (Фиг,3) элементарных столбиков опрокидывающего момента (за счет соответствующего подбора величин сопротивлений 54-56, Фиг. 4), то каждый канал 23, 24 или 25 производит суммирование по весовой Функции (с линейно возрастающим в зависимости от номера ячейки масштабом преобразования) входных сигналов от возбужденных ячеек данной начальной части модели,при этом выходной сигнал канала 23, 24 или 25 представляет собой значение прогнозируемой составляющей опрокидывающего момента на соответствующем отрезке длины отвальной консоли.В момент определения в многоканальном блоке 22 прогнозируемой составляющей интегрального параметрасилового режима на отрезках длиныотвальной консоли (фиг. 2 и 3) отсутствует информация о будущей интенсивности потока и существуетвозможность вычислить тулькоусредненную на всем. интервале временищее значение интенсивности потока, поддерживаемой машинистом роторного экскаватора в данный момент времени. Эти сигналы с входов 38 и 34-36 поступают на соответствующие входные элементы 39-42, например на входные усилители, где сигналы устанавливаются и поступают для индикации на соответствующие секции 43-46 представления информации, например на линейные электромеханические или газоразрядные индикаторы, у которьм длина светящегося столба или подвижной шкалы пропорциональна величине входного сигнала. Благодаря этому машинист роторного экскаватора видит на индикаторе 37 текущее значение интенсивности потока (производительности) в данный момент времени, а также величины усредненной допустимой интенсивности потока, рекомендуемой,гредлагаемшм устройством для безопасности отвальной консоли и узлов ее подвески на отвалообразователе (фиг. 5), Например, если в некоторый начальный момент времени машинист роторного экскаватора производит экскавацию с производительнсстью (или,интенсивностью потока) 1 , то во избежание аварийной остановки конвейеров и нерабочего режима безопасности разгрузки машинист должен обеспечить среднюю интенсивность потока за первые 5 с от начального момента Времени не выше (61, за 10 с от того же начального момента времени - не выше (2 й), а за 15 с - не выше(Зд) .Предлагаемое устройство по сравнению с, известным обеспечивает непрерывный и достоверный контроль за силовым режимом металлоконструкций отвалообразователя, а также в ре.зультате прогнозирования интегральных параметров этого силовоге режима и.выработки заблаговременным рекомендаций позволяет машинисту ротор ного экскаватора оптимально управлять режимом работы роторного комплекса, поддерживая наиболее возможную и безопасную для оборудования текущую производительность в ходе нормального непрерывного процесса экскавации, чем достигается повышение сменной производительности всего роторного комплекса при отсутствии перегрузок защищаемого устройством оборудования и аварийных остановок оборудованияБезопасное управление при поддер. жанни наиболее возможной текущейпроизводительности (интенсивностипотока) осуществляется машинистомроторного экскаватора на основаниипоказаний индикатора сравнения, накотором машинисту заблаговременнопредставляются рекомендации о допустимой в будущем (безопасной для силового оборудования) интенсивностипотока, непревышение которой за 15определенное время прогноза обеспечи.вает безопасную и безостановочнуюработу роторного комплекса с наиболь.шей производительностью. Причем дляповышения эффективности управления 20и уменьшения психологической нагрузки машиниста роторного экскаваторапредлагаемое устройство представляетв удобной форме на индикаторе. сравнения информацию не только о текущемзначении непосредственно регулируемой машинистом интенсивности потока,но одновременно и о нескольких допустимых в будущем на разных интервалах времени прогноза рекомендуемых 30значениях интенсивности потока. Этопозволяет даже малоопытному машинисту уверенно поддерживать наиболеевозможную безопасную текущую производительность и своевременно избегать нежелательных перерывов нормаль.ного процесса экскавации в результате аварийных остановок конвейеров споследующим нерабочим режимом их бе"зопасной разгрузки.Таким образом, предлагаемое уст ройство не только исключает перегруз.ку защищаемых им металлоконструкций,но позволяет избежать нежелательныхперерывов нормального процесса экскавации и одновременно поддерживать 45 наиболее высокую, но безопасную, текущую производительность, чем достигается повышение сменной производительности всего роторного комплекса при обеспечении его высокой эксплуа-50 тационной надежности. При этом достигается повышение коэффициента использования дорогостоя-. щего оборудования уникальных по единичной мощности, производительности и линейным параметрам автоматизированных роторных комплексов непрерыв- ного действия, 180461