Система обеспечения безопасности работы шахтных подъемных установок при застревании сосудов в стволе

)ИМ%.1 ; МБРР Юйю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(21) 4750757/03 (22) 21.09,89 (46) 15.09,91. Бюл, М 34 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) М.В,Кипервассер, В,М.Кипервассер и Я.Г.Парпаров (53) 621.866 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР 1 Ф 698894, кл, В 66 В 5/02, 1978.Авторское свидетельство СССР В 679504, кл. В 66 В 5/02, 1977. (54) СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТЫ ШАХТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ. УСТАНОВОК ПРИ ЗАСТРЕВАНИИ СОСУДОВ В СТВОЛЕ (57) Изобретение относится к обеспечению безопасности работы шахтных подъемных установок. Цель - повышение надежности контроля и предупреждения аварийных ситуаций. Система состоит иэ блока 9 задания постоянных масс, блока 16 прогнозирования, блока 15 задания уставки срабатывания, блока памяти (БП) 10, трех блоков сравнения (БС) 7, 13, 14 и блока 17 сигнализации. Дополнительно система снабжена датчиком 1 силы тока, тремя блоками 2, 3 и 4 задержки, четырьмя ключами (К) 5, 8, 11 и 12 и блоком 6 умножения, Появление на Юувьюеаю Фюд ОКДЕеф.,Ы, 1676983 А 1 управляющем входе системы сигнала "Пуск ПМ" приводит к замыканию К 5, 8, 11 и 12, входящих во второй каскад каждого иэ К 5, 8, 11, 12. В блоках 2, 3, 4 задержки реализуется передаточная функция чистого временного запаздывания. При достижении момента времени т 1 сигналом с выхода блока 2 замыкаются К 5 и 8 и на вход блока 6 поступает сигнал с датчика 1. Выходной сигнал А с блока 6 поступает на первый вход БС 7, на второй вход которого через К 8 поступает сигнал О с выхода блока 9, На выходе БС 7 формируется сигнал, равный массе груза агР в подъемном сосуде. С выхода БС 7 сигнал поступает на инерционные входы К 11 и БП 10. В последнем производится запоминание мгновенного значения сигнала гпгР в момент г 2. В момент времени тз сигнал на выходе блока 4, поступая на первые управляющие входы К 11 и 12, переводит их в состояние "Замкнут". В результате сигналы БП 10 и БС 7 поступают на входы БС 13. С выхода БС 13 сигнал разности поступает на входы БС 14 и блока 16. На второй вход БС 14 поступает сигнал с выхода блока 15. Сигнал разности с БС 14 поступает на блок 17 сигнализации.2 ил, 167698310 Изобретение относится к устройствам и системам обеспечения безопасности работы шахтных подъемных установок.Цель изобретения - повышение надежности контроля и предупреждения аварийных ситуаций.На фиг. 1 приведена схема системы обеспечения безопасности работы шахтных подъемйых установок при застревании сосудов в стволе; на фиг. 2 - временная циклограмма работы блоков, входящих в систему.Система обеспечения безопасности работы шахтных годъемных установок при застревании сосудов в стволе (фиг. 1) содержит датчик 1 силы тока, выполненный в виде токоизмерительного шунта и установленный в цепи якоря двигателя подъемной машины, первый блок 2 задержки, второй блок 3 задержки, третий блок 4 задержки, первый ключ 5, блок 6 умножения, первый блок 7 сравнения, второй ключ 8, блок 9 задания постоянных масс, блок 10 памяти, третий ключ 11, четвертый ключ 12, второй блок 13 сравнения, третий блок 14 сравнения, блок 15 задания уставки срабатывания, блок 16 прогнозирования, блок 17 сигнализации останова подъема машины, При этом выход датчика 1 силы тока соединен с одним входом первого ключа 5, к управляющему входу системы подключены входы трех блоков задержки 2, 3 и 4, и входы четырех ключей 5, 8, 11 и 12, выход первого блока 2 задержки подключен к входам первого 5 и второго 8 ключей, выход второго блока 3 задержки подключен к вхо-, ду блока памяти, а выход третьего блока 4 задержки подключен к входам третьего 11 и четвертого 12 ключей, выход ключа 5 соединен через блок 6 умножения с одним входом блока 7 сравнения, с другим входом которого соединен через блок 6 умножения с одним входом блока 7 сравнения, с другим входом которого соединен выход ключа 8, к другому входу которого подключен блок 9 , задания постоянных масс, выход блока 7сравнения подключен к другому входу блока 10 памяти и через ключ 11 - к одному входу блока 13 сравнения, выход блока 10 памяти подключен через ключ 12 к другому входу блока 13 сравнения, выход которого подключен к блоку 16 прогнозирования и через первый вход блока 14 сравнения - к блоку 17 сигнализации, а к второму входу блока 14 подключен блок 15 задания уставки срабатывания.На фиг. 2 (а-и) обозначены: а - узловая скорость, вращения двигателя подъемной машины (ПМ); б - сила тока Ь в цепи якоря двигателя ПМ и пропорциональный ей сигнал (напряжение) с шунта, установленного в цепи якоря двигателя ПМ; в - исходный сигнал управления двигателем ПМ, имеющий два состояния "Пуск ПМ", "Останов ПМ"; г -выход первого блока 2 задержки; д - выход второго блока 3 задержки; е - выход третьего блока 4 задержки; ж - состояние первого ключа 5 и второго ключа 8 ("эамкнут", "разомкнут"); э - состояние третьего ключа 11 и четвертого ключа 12; и - состояние ключа,входящего в состав блока 10 памяти.Система работает следующим образом.Моментом начала работы системы (условно принятым эа момент т -- О) является сигнал "Пуск ПМ"), поступающий с управляющего входа системы и изменение которого показано на фиг. 2 в. Этот сигнал подается дежурным машинистом ПМ по мере производственной необходимости при помощи командоаппарата,На фиг. 2 а приведен график изменения угловой скорости вращения двигателя ПМ, Весь цикл движения состоит из трех участков:- первый участок (г = 0 - г 1) - участок разгона, где подъемный сосуд с грузом движется с ускорением до момента г 1 набора максимальной линейной скорости;- второй участок - участок движения подъемного сосуда с равномерной скоростью;- третий участок - участок торможения (после команды "Останов ПМ).На фиг. 2 б приведен график изменения тока якоря 1 я двигателя ПМ. Начиная с момента пуска ( х= О) протекают переходные процессы в цепи якоря, которые длятся до момента х 1 ( г = 5-8 с), после чего ток якоря стабилизируется (также, как и скорость перемещения подъемного сосуда), Напряжение О, снимаемое с шунта 1, включенного в цепь якоря ПМ, пропорционально току яко- ря О=Ь г,где г - активное сопротивление датчика 1.Характер изменения напряжения О повторяетдинамику Ь, поэтому они изображены на одном графике в соответствующих осях. Выход датчика 1 является информационным входом системы.По мере появления на управляющем входе системы сигнала "Пуск ПМ" (фиг. 2 в) он, попадая на вторые управляющие входы ключей 5,8, 11, 12, замыкает вторые каскады этих ключей,Появление на управляющем входе системы сигнала "Пуск ПМ" приводит к замыканию ключей, входящих во второй каскад каждого из ключей 5, 8, 11 и 12, Однакополностью ключи 5, 8, 11 и 12 еще не замкнуты, так как разомкнуты их первые каскады.В первом, втором и третьем блоках задержки 2, 3 и 4 реализуется передаточная 5функция чистого временного запаздыванияе Р, При этом для первого блока 2 задержки имеем е )1, для второго блока 3 задержки е "г 2, а для третьего блока 4 10задержки е э. На фиг. 2 г, д, е приведены выходные сигналы блоков задержки.По достижению момента времени т 1сигнал на выходе первого блока 2 задержкиизменяется с низкого уровня на высокий(фиг. 2 г) и поступает на первый управляющий вход первого кл ача 5 и на первый управляющий вход второго ключа 8,При этом происходит замыкание ключей, входящих в первые каскады первогоключа 5 и второго ключа 8 и тем самым обаключа 5 и 8 замкнуты. Вследствие этого сигнал О поступает на вход блока 6 умножения,В блоке 6 умножения производится умножение вида25. А=О К,где А - выходной сигнал блока 6 умножения;О - сигнал датчика 1;К - коэффициент пропорциональности,равный30с Ф9 иггде С - константа двигателя ПМ;Ф - магнитный поток (обмотки) возбуждения двигателя ПМ;р - ускорение свободного падения,м/с;В - радиус барабана подъемной машины,м;г - активное сопротивление датчика 1,Ом,Выходной сигнал А блока 6 умноженияпоступает на первый вход первого блока 7сравнения. На второй вход первого блока 7сравнения через замкнутый второй ключ 8поступает сигнал О с выхода блока 9 задания постоянных масс, равный О =(гппс- гппр),где гппс - масса подъемного сосуда, а ипр -масса противовеса ПМ, В первом блоке 7сравнения производится вычитаниегпгр - А Р,где гпгр - масса груза в подъемном сосуде.Из приведенных выше формул следует:п 1, =А- О = О К-(п 1 пс- гппр) =г с Ф55= 1 я(гппс - гппр) .Отсюдас Фгпгр =1 я , - (Гппс - гппр)9 й Выражение (1) получено как описаниенабора функций, реализуемых блоками системы (фиг. 1).При равномерном движении подъемного сосуда, т,е., при г ) т 1 (см. фиг. 2), момент вращения двигателя Мдв исходя иэравенства моментов, равен (см. фиг. 1)Мде = 9Й (Глпс + П 1 гр + П 1 гк + Глук )- -Я Й (гппр+ гпгк + глук ),Н 11 ,ДЕ П 1 пс - МаССа ПОДЪЕМНОГО СОСУДа;гпгр - масса груза;гпгк, гпук - массы головного и уравнове 1шивающего канатов, находящихся на старане подъемного сосуда;П 1 пр - МаССа ПРОтИВОВЕСа;гпгк, гпук - массы головного и уравно 1 1вешивающего канатов, находящихся на стороне противовеса,Так как имеет место равенство (п 1 +иук) = (игк + гпук ), то1 11 11Мдэ = д В (гппс + гпгр) - д В гппо,откудаП 1 гр = -- (П)пс-П)пр).УдяЯВместе с тем для применяемых в шахтных подъемных установках двигателях с независимым возбуждением:Мдв=С 1 я Ф )Отсюдаф Фгпгр = я , (гппс гппр9 йчто полностью идентично формуле (1), Таким образам, на выходе первого блока 7сравнения имеется сигнал, равный (пропорциональный) массе груза в подъемном сосуде, С выхода первого блока 7 сравнениясигнал поступает на инерционный вход блока 10 памяти и инерционный вход третьегоключа 11,В момент времени 72/т 2 - т 1, где(т 2 - т 1) - интервал времени, необходимыйдля вычисления гпгр, на выходе второго блока 3 задержки (см. фиг. 2 д) сигнал изменяется с низкого уровня на высокий ипоступает на управляющий вход блока 10памяти. При этом в блоке 10 памяти производится запоминание мгновенного значения сигнала, поданного на егоинформационный вход, т;е., величины птгр вмомент т 2 .На процесс замыкания информации вблоке 10 памяти отводится интервал времени (тэ - а). В момент времени гэ сигнална выходе третьего блока 4 задержки изменяется с низкого уровня на высокий уровень. Зтот сигнал, поступая на первыеуправляющие входы третьего ключа 11 ичетвертого ключа 12 переводит зти ключи всостояние "замкнут", в результате чего вы 1676983ходные сигналы блока 10 памяти и первогоблока 7 сравнения поступают на второй ипервый входы блока 13 сравнения соответственно. Во втором блоке 13 сравнения определяется разность оценки текущего 5значения массы груза гпгр (г), находящегося в подъемном сосуде в момент временит гз, и массы груза, запомненной в блоке10 памяти в момент т 2 второго блока 13сравнения. С выхода второго блока 13 сравнения полученный сигнал разности поступает на первый вход третьего блока 14сравнения и на вход блока 16 прогнозирования. На второй вход третьего блока ,4сравнения поступает сигнал с выхода блока 1515 задания уставки срабатывания.Третий блок 14 сравнения реализуетследующую логическую функциюеВ,если 1 Л Лу (г)О, еслиЬ Лгде у(г) - выходной сигнал третьего блока 14сравнения, имеющий два уровня В и О;Л - ВыхОДнОЙ сигнал ВторОго блока 13 25сравнения;Л - выходной сигнал блока 15 задания4уставки срабатывания.Если разность Ь между начальной массой груза в,р (т 2) в подъемном сосуде итекущей массой игр (ттз) станет большенекоторого максимально допустимого значения (уставки) Л, то эта ситуация классифицироуется, как застревание подъемного 35сосуда в стволе и напуск головного каната,В этом случае сигнал с выхода третьего блока 14 сравнения поступает на вход блока 17сигнализации,Последний (блок 17) выполнен в виде 40реле, реагирующего на сигнал В от предыдущего блока 14 и размыкающего соответствующие контакты для приведения вдействие цепей сигнализации и предохранительного торможения ПМ.45Блок 16 прогнозирования позволяет наблюдать по регистрируемой ривой, отображающей динамику значения Л и, на этой основе экстраполировать возможные ава рийные ситуации. В момент поступления сигнала "Останов ПМ" (см. фиг.2) происходит размыкание второго, первого, третьего и четвертого ключей 5, 8, 11, 12 и тем самым система отключения от выхода.Таким образом, предлагаемая система позволяет достичь желаемого результата, а именно, осуществлять контроль и предупоеждать аварийные ситуации при застревании сосудов в стволе,Формула изобретения Система обеспечения безопасности работы шахтных подъемных установок при застревании сосудов в стволе, включающая блок задания постоянных масс. первый блок сравнения, блок памяти, второй блок сравнения, вход которого подключен к первому входу третьего блока сравнения и входу блока прогнозирования, блок задания устэвки срабатывания, подключенный к второму входу третьего блока сравнения, выход которого подключен к блоку сигнализации, о тл и ч э ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, она снабжена датчиком силы тока, тремя блоками задержки, четырьмя ключами и блоком умножения, причем выход первого блока задержки подключен к первым входам первого и второго ключей, выход второго блока задержки под блоки к первому входу блока памяти, выход третьего блока задержки подключен к первым входам третьего и четвертого ключей, выход датчика силы тока соединен с вторым входом первого ключа, выход которого через блок умножения соединен с одним входом первого блока сравнения, к другому входу которого подключен выход второго ключа, к второму входу которого подсоединен блок задания постоянных масс, выход первого блока сравнения соединен с вторыми входами блока памяти и третьего ключа, выход блока памяти подключен к второму входу четвертого ключа, выход которого и выход третьего ключа соединены с соответствующими входами второго блока сравнения, третьи входы первого, второго, третьего и четвертогс ключей объединены с входами первого, второго и третьего блоков задержки и являются управляющими входами системы,