Устройство для регулирования режимов работы скиповых подъемных установок

О)ОЗ СОВЕТСНИХ01.1 ИАЛИСТИЧЕСНИХЕСПУБЛИК 119) (11) 6 сьЕ Ъю4Л НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Бюл, ий г о о ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 15.10.88. М 38 (1) Криворожск орнорудный инсти тут(56) Коталиков В.Е Динкель А.Д., Седунин А.М, Автоматизированный электропривод подъемных установок глубоких шахт. М.: Недра, 1983.Авторское свидетельство СССР 9 945039, кл, В 66 В 1/30, 1979, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ .РЕЖИМОВ РАБОТЫ СКИПОВЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК(57) Изобретение относится к автоматизации технологических процессо горнодобывающих предприятий. Цель - снижение энергозатрат. Для этого устр-во снабжено датчиком 15 верхн го уровня руды в приемном бункере, формирователями 16 и 17 запускающег импульса и импульса начала торможения, элементами И 4 и ИЛИ 5, компаратором 3, нелинейным блоком 2 и бл ком определения требуемой произв-ст Последний содержит программное реле времени, генератор импульсов, элемент И, два Т-триггера, два сумматора, преобразователь кодов, вычитающий счетчик импульсов, ЦАП, блок деления, двухпозиционное реле и датчик уровня руды в подземном бункере. Блок 1 формирует напряжение, пропорциональное требуемой произв-сти скиповой установки, которая определяется по условию совокупности учета технологических требований и требований по снижению энергопотребления. С блока 1 напряжение подается на вход нелинейного блока 2, Выходное напряжение блока 2 является напряжением задания скорости установившегося движения и ограничено макс. и мин. значениями. Импульс на начало движения генерируется формирователем 16, а им-пульс на начало торможения - формирователем 17. Элемент И 4 запрещает прохождение запускающего импульса для начала движения при отсутствии сигнала хотя бы на одном из осталь" нык его входов, связанных с выходами датчика 15, блока 1 и компаратора 3.Изобретение относится к автоматизации технических процессов горнодобывающих предприятий и может быть использовано для организации автоматического управления режимами работы и электропотребления скиповых подъемных установок.Целью изобретения является снижение энергозатрат.На фиг.1 представлена блок-схеМа устройства; на фиг.2 - структурная схема блока определения требуемой производительности; на Фиг.3 - характеристика вход-выход нелинейного блока;на фиг.4 - суточная циклограмма режимов работы скиповой подъемной установки.Устройство содержит блок 1 определения требуемой производительности, нелинейный блок 2, компаратор 3, элемент И 4, элемент ИЛИ 5, одно- вибратор 6, инвертирующий ключ 7, первый 8 и второй 9 интегрирующие усилители, пороговую схему 10, состоящую из компараторов 11 и 12 и КБ-триггера 13, дифференциатор 14, датчик 15 верхнего уровня руды в приемном бункере, Формирователь 16 запускающего импульса и формирователь 17 импульса начала торможения.1ФБлок 1 определения требуемой производительности содержит программное реле 18 времени, первый 19 и второй 20 Т-триггеры, преобразователь 21 кодов, вычитающий счетчик 22 импульсов, цифро-аналоговый преобразователь 23, блок 24 деления, первый 25 и второй 2 Ь сумматоры, двух- позиционное реле 27, датчик 28 уров" ня руды в подземном бункере, элемент И .29 и генератор 30 импульсов.Устройство работает следующим, образом.Напряжение постоянного тока, пропорциональное требуемой производительности скипового подъема, Формируется на первом выходе блока 1 определения требуемой производительности и подается на вход нелинейного блока 2, который представляет собой пропорциональный усилитель с ограничением верхнего и нижнего уровней (фиг 3) Верхний Н кс н Б и нижний Нуровни выходного напряжения нелинейного блока 2 соответствуют максимальной и минимальной скоростям установившегося движения скиповой установки. Таким обра 5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 зом, выходное напряжение нелинейного блока 2 Н, являющееся напряжением задания скорости установившегося движения, пропорционально требуемой производительности скиповой установки и ограничено максимальным и минимальным значениями.Импульс на начало движения установки генерируется формирователем: 1 Ь запускающего импульса после окончания загрузки (разгрузки) скипа, Этот импульс поступает на четвертый вход элемента И 4 и при наличии сигналов на остальных входах элемента И 4 через элемент ИЛИ 5 запускает одно- вибратор Ь. Одновибратор 6 генерирует импульс, амплитуда и длительность которого задают параметры начального разгона установки. Инвертирующий ключ 7 при отсутствии сигнала на управляющем входе пропускает импульс на вход первого инвертирующего усилителя 8, не инвертируя его. Напряжение на выходе первого интегрирую-, щего усилителя 8, соответствующее ускорению установки, начинает линейно возрастать и интегрируется вторым интегрирующим усилителем 9, выходное напряжение которого Н , являющееся напряжением задания скорости установки, возрастает по параболическому закону. Длительность нарастания ускорения соответствует длительности импульса, после чего напряжение задания скорости возрастает. линейно.1Это напряжение подается на первый вход пороговой схемы 10. Напряжение Н, поданное на неинвертирующий вход компаратора 11, сравнивается с напряжением для задания скорости установившегося движения, которое поступает на инвертирующий вход компаратора 11. При достижении величиной Ц , значения напряжения задания установившейся скорости Н на выходе компаратора 11 генерируется логический сигнал, который по Б-входу устанавливает КБ-триггер 13 в единичное состояние. При этом дифференциатором 14 генерируется импульс, который по второму входу элемента ИЛИ 5 запускает одновибратор 6, а инвертирующий ключ 7 переводится в состояние инвертирования, Им- пульс одновибратора 6 отрицательной полярности поступает на.вход первого интегрирующего усилителя 8 и напря45 жение на его выходе линейно уменьшается до нуля, что соответствует окончанию разгона и стабилизации скорости установки.Таким образом, скорость установившегося движения задается пропорциональной требуемой производительности установки с учетом ограничения максимальной и минимальной ско О ростей.Импульс на начало замедления генерируется формирователем 17 импульса начала торможения при подходе скипа к требуемой отметке. Этот им пульс по третьему входу элемента ИЛИ 5 запускает одновибратор б. Инвертирующий ключ 7 находится в состоянии инвертирования и импульс одновибратора 6 отрицательной полярности подается на вход первого интегрирующего усилителя 8, Начинается процесс торможения, который по истечении времени импульса проходит с постоянным замедлением. 25Напряжение Бдля задания скорости уменьшается. Это напряжение подается на инвертирующий вход компаратора 12 и сравнивается с .напряжением Бпоступающим на неинвер. ЗО тирующий вход компаратора 12. При снижении напряжения Удо величины Ус КБ-триггер 13 по К-входу устанавливается в нулевое состояние и снимает сигнал с управляющего входа инвертирующего ключа 7. При этом диф 35 ференциатором 14 генерируется импульс, который по второму входу элемента ИЛИ 5 запускает одновибратор б, импульс которого обеспечивает снижение напряжения задания скорости Бе по параболическому закону.1Элемент И 4 запрещает прохождение запускающего импульса для начала движения при отсутствии сигнала хотя бы на одном из остальных входов элемента И 4. Заполнение приемного бункера до верхнего уровня соответст-. вует исчезновению логического сигнала на выходе датчика 15 верхнего 5 О уровня руды в приемном бункереНа втором выходе блока 1 определения требуемой производительности логичесский сигнал присутствует в периоды рабочих смен и снимается на время междусменных перерывов, Напряжение с первого выхода блока 1 определения требуемой производительности подается на неинвертирующий вход компаратора 3, инвертирующий входкоторого заземлен. Поэтому на выходекомпаратора 3 логический сигнал снимается при снижении напряжения требуемой производительности ниже нуля.Таким образом, работа скиповой установки блокируется; по первому входу элемента И 4, подключенному к выходу компаратора 3 при снижении напряжения требуемой производительностиниже нуля, по второму входу элемента И 4, подключенному к второму выходу блока 1 определения требуемойпроизводительности в междусменныеперерывы и по третьему входу элемента И 4, подключенному к датчику 15верхнего уровня руды в приемном бункере при заполнении приемного бункера до верхнего уровня.Работа блока 1 определения требуемой производительности заключается в формировании напряжения, пропорционального требуемой производительности скиповой установки, которая определяется по условию совокупного учета технологических требований и требований по снижению электропотребления. Требуемая величинапроизводительности Я задаетсякак скорректированное значение средней производительности Я ср у рассчитанное по планируемым показателямдобычи: Ц =Я +Я , Величина корф тр ср,ректировки Я вводится из соображений адаптаций режима работы устаковки к технологическим и энергетическим факторам.Вне периодов максимума энергосистемы управления установкой направлено на максимальное освобождениеподземного бункера к моменту началаочередного периода максимума,Если в данный момент времениобъем руды, находящийся в подземномбункере, составляет Чт, а средняяпроизводительность поступления рудыв бункер Я , то ожидаемый к началупериода максимума энергосистемыобъем руды состоит Ч, =Ч, +Оср.где- время, оставшееся цо наступления периода максимума. Дляосвобождения подземного бункерадо минимального уровня Ч к началу максимума энергосистемы произво-.дительность скиповой установки должна составлятьПри наступлении периода максимума энергосистемы величину производительности следует выбирать из условия исключения возможности перепол нения бункера в течение периода максимума. Ожидаемый к концу максимума1 энергосистемы объем составляет ЧЧ+ Я,р О С, где .йС - время, оставшееся до окончания максимума 10 энергосистемы. Если ожидаемый объем 1Чменьше предельно допустимого Ч , то установка может не рабомокс фтать, а если ЧдЧ, то производительность установки должна обеспечить выдачу руды в количестве, равном разности ожидаемого и предельно допустимого объемов: Чт - ЧмвкеЯ=Я+ ее ее еер20 Таким образом, величина корректировки зависит от объема руды, находящейся в бункере, текущего периода и времени, Оставшегося до окончания 25 текущего периода,Блок 1 определения требуемойпроизводительности работает следующим образом фиг.2). Импульсы, генерируемые на первом 30 выходе программного реле 18 времени в моменты начала и окончания максимумов энергосистемы, поступают на вход первого счетного Т-триггера 19, выход которого связан со входом второго35 Т-триггера 20. Таким образом Т-триггеры 19 и 20 представляют собой счетчик в двоичном коде до четырех. При поступлении четвертого импульса выходы Т-триггеров 19 и 20 обнуляются 40 и счет начинается заново. Выходы счетных Т-триггеров 19 и 20 подключены к преобразователю 21 кодов. Поэтому каждому периоду времени, выделенному импульсами программного реле 45 18 времени, соответствует свой код на входе преобразователя 21 кодов. Каждому коду на входе преобразователя 21 соответствует код на выходе, который определяет длительность наступившего периода без учета времени50 пересмен.Первый выход программного реле 18 времени связан со сбрасывающим входом вычитающего счетчика 22 импульсов, счетный вход которого подключен через элемент И 29 к генератору 30 импульсов, а устанавливающие входы - к выходу преобразователя 21 кодов. Поэтому при появлении очередного импульса на выходе программного реле 18 времени вычитающий счетчик 22 импульсов сначала сбрасывается в нулевое состояние, а затем устанавливается в состояние, соответствующее полному времени работы скипа в данном периоде и начинает вычитать импульсы, поступающие от генератора 24 импульсов. Таким образом код на выходе вычитающего счетчика 22 импульсов соответствует оставшемуся времени работы скиповой установки в данном периоде. Этот код преобразуется цифроаналоговым преобразователем 23 и в виде аналогового сигнала поступает на первый вход блока 24 деления.Выходной логический сигнал первого Т-триггера 19 управляет двухпозиционным реле 27, подключая к первому (вычитающему) входу первого сумматора 26 сигналы Пили Пмакс в зависимости от текущего периода максимума энергосистемы или между- пикового). Сигналы Ц и 0соответствуют величинам минимального Ч, и максимального Чобъемов руды в подземном бункере. Датчик 28 уровня руды в подземном бункере, подключенный к второму (суммирующему) входу первого сумматора 26, формирует сигнал, пропорциональный количеству руды, находящейся в бункере Ч . Поэтому на выходе первого сумматора 26 сигнал пропорционален разности Ч,. - Ув периоды максимума энергосистемы и Чт - Уьин в междупиковые периоды. Этот сигнал подается на второй вход блока 24 деления, на первом входе которого сигнал пропорционален времени дс, оставшемуся до конца текущего периода. Таким образом, сигнал на выходе блока 24 деления пропорционален величине корректировки Я , которая для периодов максимума составляетЧт Чмоксет еекорр. ЬСдля междупиковых периодовЧт - ЧмикСигнал корректировки наступаетна первый вход второго сумматора 25, второй вход которого подключенк источнику регулируемого напряжения для задания средней (плановой) производительности сТаким образом, на выходе первого сумматора 25 формируется сигнал требуемой производительности- о + о Отрез. с ср, с корр. 1 ОВ междусменные перерывы снимаетсялогический сигнал на втором выходепрограммного реле 18 времени и блокирует элемент И 29 по первому входу.Импульсы от генератора 30 на счетчик 22 не поступают.Адаптация режимов работы скипового подъема к изменениям технологических условий проиллюстрирована нафиг.4. На графиках изменения объема 20Ч и производительности Я скиповой .тустановки сплошные линии соответствуют равномерной скорости поступления руды в подземный бункер в течение рабочих смен. Штриховыми линиями 25показаны изменения производительности и объема руды в подземном бункере при отклонениях скорости поступления руды от среднего значения ЯТак при снижении производительностидобычных участков в период временис 3.00 до 4,00 (штриховая линия1-2 ) уровень руды в бункере к 4.00, окажется ниже уровня для средней(производительности: Ч (2 ) с Ч (2).В соответствии с работой блока 135определения требуемой производительности величина корректировки ока 1жется меньшей: (;(о (2:) (Якоре (2)в результате снизится напряжение40задания требуемой производительностии напряжение задания установившейсяскорости (график изменения объема(представлен ломаной линией 2 - 3).Аналогично увеличение производительности добычных участков вызываетотклонение линии изменения объема(руды в бункере (прямые 4-5, 7-8 ),а значит увеличение корректировки1а., (5 )(1(5), Ц (8 )Я корр (8) таким образом, чтобы к50концу текущего периода или обеспе-;чить Ч для междупикового периода,или не превысить Чдля периодамаксимума (точки 6 и 9 на графикеобъема). 55Из анализа суточной диаграммы работы скиповой установки следует,что при достаточных резервах объема подземного бункера и производительности установки устройство реализует внепиковый режим работы, а при ограниченных резервах обеспечивает максимальное их использование для снижения электропотребления в часы максимумов энергосистемы.Таким образом, устройство реализует регулирование режимов работы скиповой установки, обеспечивая выполнение технологических требований и снижение энергозатрат по использованию мощности в часы максимумов энергОсистемы,Формула изобретенияУстройство для регулирования режимов работы скиповых подъемных установок, включающее одновибратор, соединенный через инвертирующий ключ, первый и второй интегрирующие усилители с первым входом пороговой схемы, причем выход второго интегрирующего усилителя является выходом устройства, а выход пороговой схемы соединен с входом дифференциатора и вторым входом инвертирующего ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, в него введены датчик верхнего уровня руды в приемном бункере и формирователь запускающего импульса формирователь импульса начала торможения и элемент ИЛИ, элемент И, компаратор, нелинейный блок и блок определения требуемой производительности, содержащий программное реле времени, генератор импульсов, элемент И, два Т-триггера, два сумматора, преобразователь кодов, вычитающий счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, блок деления, двухпозиционное реле, датчик уровня руды в подземном бункере, причем, первый выход программного реле подключен к счетному входу первого Т-триггера и сбрасывающему входу вычитающего счетчика импульсов, второй выход программного .реле времени соединен с первым входом элемента И, к второму входу которого подключен генератор импульсов, выход элемента И соединен со счетным входом вычитаю- щего счетчика импульсов, выход первого Т-триггера связан со счетным входом второго Т-триггера, с входом двухпозиционного реле и с первымвходом преобразователя кодов, выход второго Т-триггера соединен с вторым входом преобразователя кодов, выходы преобразователя кодов соеди 5 иены устанавливающими входами вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен через цифроаналоговый преобразователь а первым входом блока деления, выход двухпозиционного реле соединен с первым входом первого сумматора,с вторым входом которого связан датчик уровня руды в подземном бункере,.выход первого сумматора соединен с вторым входом блока деления, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, к второму входу которого подключен задатчик средней производительности, к второму и третьему входам двухпозиционного реле подключен задатчик минимального и максимального напряжений, выход второго сумматора является первым выходом блока определения требуемой производительности, соединенным с инвертирующим входом компаратора и входомнелинейного блока, второй выходпрограммного реле времени являетсявторым выходом блока определениятребуемой производительности, который подключен к второму входу элемента И, к первому входу которогоподсоединен выход компаратора, датчик верхнего уровня руды в приемномбункере подключен к третьему входуэлемента И, а формирователь запускающего импульса - к четвертомувходу элемента И, выход элемента Исоединен с первым входом элементаИЛИ, с вторым входом которого соединен выход дифференциатора, а с третьим входом - формирователь импуль-са начала торможения, выход элементаИЛИ подключен к одновибратору, авыход нелинейного блока - к второмувходу пороговой схемы.1430334 мя ал Фиг 4 Составитель О.Капкане Корректор Н.Король Тех едактор Т.Лазоренко ид Подписное аказ 5193/20 венного комитета СССРретений и открытий5, Раушская наб., д, 4/ ВНИИПИ Государ по делам из13035, Москва, Ж Произв венно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4