Способ управления добычным комплексом драги

ИСАНИЕ БРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ ТВУ(71) Свердловский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им,В,В, Вахрушева(56) Авторское свидетельство СССР У 2855850, кл. В 03 В 3/00, 1968,Коуров Г.А. Исследование зфектив" ности режимов драгирования и разработка системы автоматического управления добычного комплекса драги, Авторевю,дис.на соиск,учен, степени канд, техн, наук, СГИ, Свердловск;- 1975.(54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДОБЦЧНИИ КОМПЛЕКСОМ ДРАГИ, основанный иа измерении нагрузки привода черпакового механизма, сравнения ее с заданной и изменении скорости черпания по сиг калу рассогласования, измерении скорости черпания текущей Чг , скорости бокового перемещения Ч , величины зашагивания Ьа и угла поворота драги Ф и изменении по измеренным величинам скорости бокового перемесчетноределяю где Ь с а расче определ гд ИЬЙ КОМИТЕТ СССРОВ%ТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.ЯО, 12148 щения ЧВ на измерении толщины стружки и , сравнении ее с заданным значением Ьр и изменении толщины стружки по сигналу рассогласования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эфФективности работы драги путем снижения удельного расхода электроэнергии и повышения производительности, в конце, отработки каждого слоя дополнительно измеряют угол Ч, разворота драги, соответствующий повороту драги из одного угла забоя в противоположный, вычисляют значение корректирующего коэдЖициента по формуле + н фш 1- 31 и значение ширины стружкит по дюрмулеь,:ь 3,оптимальное значение ширины стружки,ое значение толщины тружкит по Формуле1,=1.8 -1,оптимальное значение тол-.щины стружки.(3) орость бокового перемения драги по забою;орость черпаковой цепиг черпаков.л (1 - 3) получают где Ч - с щЧ- сС- шэ д.ормуЧу ь е, соь о( -уе ц) , ,ЧкоэдкЪициент наполнения ковша в середине забоя Ко с е Кно 55 Изобретение относится к добычеполезных ископаемых и может найтиприменение при автоматизации про"цессов при дражной разработке полезных ископаемых, 5Цель изобретения " повышение эф"фективности работы драги путем сннже"ния удельного расхода электроэнергии и повышения производительности.На фиг. показана блок-схема уст Оройства; на Фиг. 2 - функциональнаясхема блока задания; на Фиг.З - Функциональная схема вычислительного устройства.Сушность способа заключается в . 15следующем.Известно, что производительностьдраги при достаточной мощности двига"теля черпаковой цепи определяетсяпо Формуле 2 ОЯр бО п 3 с, (1)где и, - число черпаков, проходящихза одну минуту;- коэффициент наполнениячерпаков в целике- емкость черпаков,Зависимость между емкостью черпака и параметрами забоя выражается вследующем виде:36. ,: К,го( " - Р )где 1 - ширина стружки;Ь - толщина стружки;ц - величина зашагивания;Ч - текущий угол поворота относительно оси забоя;Я - угол разворота драги придвижении драги от одногоугла до другого угла забоя,Ширина стружки равна. 4 ОЧрчеЧгдаКРЕ ., Е.1,здесь Ьр - расчетное значение ширины стружки в середине забоя,Согласно известному способу вустройстве управления добычным комплексом драги осуществлено регулирование скорости бокового перемещениядраги, при котором текущее значениескорости бокового перемещения получается в результате деления заданного значения скорости на текущийкосинус угла поворота драги. Однакоэффективность процесса черпания драги определяется также отношением ширины стружки к ее толщине, В действительности величина расхода электроэнергии на черпание грунта зависитот отношения ширины стружки к еетолщине, При определенном отношенииэтих величин обеспечивается миннмумрасхода электроэнергии на черпаниеединицы объема грунта. Из этого следует, что для обеспечения энергетически эффективного режима черпаниянеобходимо в процессе работы поддерживать постоянным отношение ширины стружки к ее толщине. Поскольку при отработке одного слоя толщина стружки не изменяется, то и ееширину необходимо поддерживать постоянной. Однако для поддержания постоянным коэффициента наполнениячерпаков ширину стружки при отработ"ке слоя необходимо регулировать по.закону (5), 17 оэтому, чтобы обеспечить процесс черпания близкий и оп"тнмальному необходимо выбрать соответственно расчетные значения шириныи толщины стружки, воспользовавшисьэнергетическим критерием эд 4 ективности процесса черпанияи1а" = 1 а, с 1 Ф - -мн (7)9 6) Из выражения (4) следует, что при поддержании постоянным отношения Чфвеличина коэффициента наполнения Ч черпаков уменьшается при движении дра- ги от середины забоя к углам. Поэтому для сохранения постоянным коэф" фициента наполнения черпаков при от". работке слоя необходимо ширину струж- ки регулировать по закону Ь:К 6 уоткуда через расчетные 51 и -получаюта,:а +к(реднэ и п соз й сходдиого удельныиотработк Находят срлектроэнергилояЧа: -и Расче е знЬо 1 о ние толщины со11 о Ьоо, сои( ф ц 1 где а - удельный расход электроэнергии на черпание грунта;а " - интегральный удельный расход электроэнергии приотработке слоя;- угол разворота драги приотработке слря,Записывают выражение для а чеГ реэ параметры стружки а = а 1. + Ка(с-с ) или 1 о аг а +Ка( ) юЬ Ьо(8) коэффициент, постоянныйдля грунта данного класса;оптимальное и текущее отношение ширины стружки кее толщине;оптимальные и текущие значения ширины и толшиныстружки. Для обеспечения постоянного наполнения черпаков получают Ь (0) где заемой и Ьо Ьо Ьр 11 р -оеВо - площадь стружки, стречерпаком.Выражают текущие значения Ъ Подставляя значения Ь и Ь Подставив значения Ьо и Ьр(10), получают а ( 1) Обозначают Ьр = Ь огде о - корректирующий коэффициент, тогда е1 Ы ч ( 11сов15 Интегрируя это выражение, полу- чают о"-о +г- а,=а . 5 ч 3 г о ффЧф,1+ з 1 с г,Ч1 - Я оЗначения 8 находят из условия мн нимума функции (14) 4ЬЬ Ог 1 а Ьорз 9до 5 Ч 301+Я и 591 -- .) -):1- 51 и ное значение ширины стружки В таблице приведены значенияэффициента 8 = Г(Ч,). Из данныхда Численные значения ао, а и а е получены на основе данных таблицыметодом наименьших квадратов для диышее апаэона рабочих углов разворота драоги в пределах Ч = 45 - 120вЮ 4 еаФЮю .швщавюамеб Ме Фюав 4 ЮЗначения 8 при Ч, , равном Приближенная4А О 886+6 ьот 1 о"4 у,43 0 нбка, 7. Способ р следующим 3 зомеПеред обработкой первого слои с блока задания параметров формируют заданное значение толщины стружки, равное Ь , и заданное значение шири- ф ны стружки, равное Ь . Затем осуществляют обработку первого слоя, В конце отработки первого слоя измеряют величину угла поворота драги Ч соответствующего повороту драги иэ 45 одного угла забоя до.противоположного, По величине этого угла вычисляют (с помощью вычислительного устройстве значение корректирукнпего сигнала 8, затем перед отработкой второго 50 слоя формируют расчетное эначеное значение толщины стружки Ь путем деления Ь на значение корректирующего сигнала 8 и формируют расчетное значение ширины стружки Ьр путем умножения с на значение корректирующего сигнала. В конце отработки второго слоя все повторяется с аналогичной таблицы видно, что значение 8 уменьшается с увеличением рабочего; угла разворота драги, Исходя иэ этого следует, что расчетное значение ширины и толщины стружки при отработке каждого слоя должно устанавливаться в соответствии с углом разворота драги при отработке слоя.Устанавливая расчетные значения Ьр и Ьр с учетом (16) и (17), обеспечивают минимум удельного расхо энергии на черпание при отработк слоя, достигают снижение расхода электроэнергии на черпание и нов ние производительности драги,С целью практической реализацииспособа произведено упрощение Функциональной зависимости (15)о =Г(9 )которая представлена в виде О-оо+О 1 фт оз.ч(15) 0,9754, 0,9599 0,9388 0,9105 0,8 9754 0,9599 0,9388 0,9121 0,8798 последовательностью. По величине толщины и ширины стружки дюрмируют скорость черпания и скорость боково" го перемещения драги.В совокупности операций операция измерения угла разворота драги, соответствующего развороту драги из одного угла забоя в противоположный,. и использование величины этого угла для коррекции толщины и ширины стружки является новой, Величина угла разворота драги никогда не использовалась в качестве корректирующего сигнала при установке ширины и толщины срезаемой при драгироваиии стружки, т.е, совокупность операций является новой в целом и характеризуется отличиями,Устройство содержит контур 1 регулированйя толшины стружки, в состав которого входит датчик 2 толщины стружки, выход которого соединен с одним из входов сумматора 3, а выход сумматора 3 соединен с входом систе 7мы 4 управления механизма рямоподъемной лебедки 5, один из входов которого соединен с датчиком толщины стружки, В качестве датчика контроля толщины стружки можно использовать, например, гироскопический датчик,Контур 6 регулирования скорости черпания содержит датчик 7 нагрузки привода черпакового механизма, выходом соединенным с одним из входов сумматора 8, на второй вход которого подключен эадатчик 9 нагрузки, Выход сумматора соединен с входом усилителя 1 О системы управления приводя черпакового механизма ,один выход которого соединен с датчиком 12 контроля скорости черпания. Выход датчика контроля скорости соединен с одним из входов множительно-делительного устройства (.ЛУ) 3 контура 14 регулирования скорости бокового перемещения драги. В качестве датчика нагрузки используется, например, датчик тока, а в качестве зядатчика нагрузки используется, например,потенциометрический эядатчик, В качестве датчика контроля скорости черпяния может использоваться тахогенераторный датчик.Контур 14 регулирования скорости бокового перемещения драги содержит Функциональный преобразователь 15, вход которого соединен с одним из выходов датчика 16 угла поворота драги, а выход - с ИДУ 3. Выход ИДУ 13 соединен с одним из входов сумматора 17, второй вход которого соединен с выходом датчика 8 скорости бокового перемещения, а ныход сумматора 17 соединен с входом усилителя системы 19 управления привода механизма 20 бокового перемещения, один из выходов которого подключен к датчику 1 Я скорости бокового перемещения, В качестве датчика угла поворота может использоваться, например, гироскопический датчик угла поворота драги, в качестве датчика скорости бокового перемещения - гироскопический датчик скорости понорота, В контурах регулирования скорости черпания и бокового перемещения в качестве сумматоров и усилителей используются, например, магнитные усилители с несколькими обмотками управления, в контуре регулирования скорости боковогоперемещения в качестве множительноделительного устройства игпольэуются типовые ИДУ н качестве Функционяль 14856 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ного преобраэонятеля используетсятиповьп синугно-косинусный трансформятор, Ня вход функционального преобразователя подается сигнал текущего угла поворота драги. С выходаФункционального преобразователя снимается сигнал, равный косинусу углаповорота драги относительно серединызабоя,Контур 21 задания параметров имеет блок 22 задания параметров, навходы которого подключены эадатчики значения емкости ковша 23 и величины эащягивяния 24. В качестве эадатчиков могут быть использованы,например, потенциометрические зядатчики. Один из выходов блока 22задания соединен с одним из входовмножительно-делительного устройства25 вычислительного контура 26, а второй выход - с одним из входов множительно-делительного устройства 27,Второй вход множительно-делительногоустройства 25 соединен с одним извыходов вычислительного устройства28, второй выход которого соединенс вторым входом множительно-делительного устройства 27, На выход вычислительного устройства 28 подключендатчик 16 угла поворота драги. Выходмножительно-делительного устройства25 соединен с одним иэ входов множительно-делительного устройства 13контура регулирования скорости бокового перемещения, а выход множительно-делительного устройства 27соединен с сумматором 3 контура регулирования толщины стружки, Блок22 задания параметров состоит изблоков 29 и 30 деления, блока 31умножения и двух Функциональных преобразователей 32 и 33, На входыблока 29 деления подключены эадятчики значения емкости ковща 23 и величины эящягивания 24, на ныходыблока 29 деления подключены блок 30деления и блок 31 умножения, к выходам которых подключены соответст"ненно функциональные преобразователи 32 и 33.Блоки деления и блок умножениявыполнены н виде стандартных блоков.Вычислительное устройство 28 состоит иэ блока 34 памяти, функционального преобразователя 35, потенциометров 36 и 37, сумматора 38 иусилителя 39, Входы Функциональногопреобразователя 35 и потенциометря36 подключеггы на выходы блока памяти, Выход Функционального преобразователя 35 подключен на вход потенциометра 37, а выходы потенциометров 36 и 37 - к входам сумматора38, выход которого подключен на входусилителя 39.Блок 34 памяти построен, например,на емкостях, В качестве Функционального преобразователя 35 используетсятиповой блок умножения, на дна входакоторого подается сигнал равныйВ качестне потенциометров, сумматораи усилителя используется типовой маг.нитный усилитель с несколькими обмотками управления,Принцип работы устройства и егоузлов заключается в следующем.В блоке 22 задания вычисляютсяледуюшие зависимости: Расчетное (заданное) значение емкости ковша 23 устанавливается вручную или автоматически. При ручном задании предусмотрено три положения эадатчика, соответствующие легкому, среднему и тяжелому режиму работы добычного комплекса, Сигнал о фактической величине эашагивания снимается с эадатчика 24 величины зашагинания.В блоке 29 деления производится операция деления 1 :, =Б , н блоке 31 умножения операция умножения Б с , в блоке 30 деления - операция деления Яо :с , н Функциональном преобразователе 32 производится извлечение квадратного корня гг,Яо /С в функциональном преобразователе 33 извлечение квадратного корня ЬО=Г 5;С, С одного из выходов блока 22 задания снимается заданное значение толщины струя.ки 1 г,г и подается на один иэ входов множительно-делительного устройства 27. Перед отработкой первого слоя с МДУ 27 снимается сигнал Ь 1, = Ьо, подающийсяна сумматор 3 с которого поступает на систему 4 управления электропривода механизма рамоподъемной лебедки 5, В соответствии с заданным сигналом электропривод производит опускание черпаковой рамы, С.датчика 2 толщины стружки снимается сигнал Фактической толщины стружки и поступает н виде обратной сггязм в сумматор 3. При оавенстве1 гния г Х - ,для данного поло 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 сигналон задания и обратной связи происходит останов электропрпводарамоподьемной лебедки,Величина заданной мощности злектропринода черпаконого механизма устананливается эадатчиком 9 нагрузки вручную или автоматически, Предусмотрено ограничение Фактической мощности электропривода от датчика 7 нагрузки привода черпаконого механизма,Нагрузка черпакового механизма при определенной величине эашагивания Формируется совместным регулированием толщины стружки и игирины, причем регулирование толщины стружки может производиться дискретно в начале отработки нового слоя, а регулирование ширины стружки - непрерывно в течение отработки слоя.С блока 22 задания подается заданное значение Ь=Ь о ширины стружки в МЯУ 25, При отработке первого слоя с МДУ 25 снимается сигнал Ь=Ькоторый подается в МДУ 13, куда подается сигнал, равный косинусу углаповорота с Функционального преобразователя 15 и сигнал скорости черпания с датчика 12 скорости, В блокеделения МДУ 13 производится н соответствии с выражением (5) делениерасчетного значения ширины стружкина косинус угла поворота драги относительно середины забоя и получение значения ширины стружки Ьс учетом компенсации серповидностизабоя. В блоке умножения МЛУ 13производится в соответствии с ныражением (3) умножение значения ширины стружки Ь на значение скоростичерпания и получение значения заданной скорости бокового перемещежения драги в забое, которое подается на сумматор 17. На второй входсумматора подается с обратным знаком сигнал Фактической к скорости бокового перемещения с датчика 18, Разность сигналов подается н систему19 управления механизма 20 бокового перемешения, при этом драга перемешается по забою с заданной скоростьюСистема управления механизмов чесания и бокового перемещения имеют блоки обратной связи по току нагрузки с отсечкой ( не приведены) для предохранения механизмов от поломок при стопорных режимах.Отличительной особенностью устройства является то, что в конце отра-. ботки первого слоя измеряется угол разворота драги 1 , на который драга поворачивается при движении иэ одного угла забоя в противоположный, Сигнал, равный углу разворота Ч, драги, снимается с выхода датчика 16 угла поворота и подается в блок памяти вычислительного устройства 28. В последнем осуществляется в соответствии с выражением (15) вычисление 8 , значение которого с выхода ВУ 28 подается на один из входов МДУ 27, на второй вход которого подается значение Ь , В ИДУ 27 в соответствии с выражением (17) производится деление значения Ь на значение о и получение значения Ьр, которое подается на сумматор 3 системы 4 управления рамоподъемной лебедки. В соответствии с этим производится опускание черпаковой рамы на толщину стружки, равную ЬР.Одновременно значение сигнала 8 с выхода ВУ 28 подается на один из входов МДУ 25, на второй вход которого подается значение Ь , В Г"ЛУ 25 в соответствии с выражением (16) производится умножениена значение о и получение значения Б , В соответствии с новым значением Ь в ИДУ 13 устанавливается, новое значение Ч 8 . После отработки второго слоя все происходит в аналогичнойпоследовательности, чем поддерживаются эАЬективное соотношение шириныстружки и ее толщины и оптимальныйэнергетический режим работы добычногокомплекса,На практике при отработке забоятолщина стружки устанавливается дра 10 гером произвольно, Анализ работыдраг показывает, что драгеры предпочитаю отработать с"толстой" стружкойи малой шириной стружки. Таким образом, принятые на практике соотно 15 щения Ь 1, значительно отличаются отоптимальных. Установлено, что оптимальное отношение Ь(, , например,для драг 380 м составляет 2,3-2,8 м. 20 Результаты экспериментальных ис-.следований, проведенных на драгах,показывают, что удельный расход электроэнергии на черпание грунта увеличивается на 30-357 при отклонении па 25 раметров толщины и ширины стружки отоптимальных, На черпание грунта затрачивается 60-657 общей мощности привода черпаковой цепи. При оптимальномрежиме работы по механизму черпания30 расход электроэнергии уменьшается на18-203, В условиях ограниченной мощности двигателя черпакового механизма при оптимальном режиме работы производительность драги можно увеличитьна 7-107, 1214856214856Составитель А,ОнищенкоРедактор С.Лисина Техред О.Неце Корректор С,Черни Заказ 866/44 тираж 642 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4