Способ автоматического управления роторным экскаватором

 

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РОТОРНЫМ ЭКСКАВАТОРОМ , основанный на задании на каждом резе допустимой нагрузки привода роторного колеса, измерении ее фактического значения, вычислении относительного уровня нагрузки привода роторного колеса и определении скорости привода поворота, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления путем ограничения нагрузок приводов экскаваторов, дополнительно на каждом резе экскаватора задают допустимые нагрузки привода поворота и конвейера, разбивают рез на п интервалов , на каждом интервале измеряют фактические значения нагрузок приводов роторного колеса, поворота и конвейера, а фактическое значение нагрузок на каждом резе определяют как их среднее значение, вычисляют относительные уровни нагрузок приводов как частное от деления среднего значения нагрузок на их допустимые значения и запоминают их, затем на каждом интервале сравнивают относительg ные уровни нагрузок всех контролируемых приводов между собой, выделяют из них (Л наибольший и скорость привода поворота определяют для каждого /г-го интервала последуюшего реза как частное от деления значения скорости привода поворота на значение наибольшего относительного уровня нагрузки на fe-ом интервале предыдущего реза. 01 Од сх

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4<ЬР Е 02 F 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3573431/29-03 (22) 01.04.83 (46) 23.05.85. Бюл. № 19 (72) В. В. Папазов и Ю. Е. Городецкий (71) Государственный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и проектный институт угольной промышленности «УкрНИИпроект» (53) 621.879.48 (088.8) (56) 1. Автоматизация технологических процессов на карьерах. М., «Недра», 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 644913, кл. F 02 F 3/26, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР № 910942, кл. F 02 F 3/26, 1979 (прототип). (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ РОТО РНЫМ ЭКСКАВАТОРОМ, основанный на задании на каждом резе допустимой нагрузки привода роторного колеса, измерении ее фактического значения, вычислении относительного уровня нагрузки привода роторного колеса

„,SU,„, 1157168 A и определении скорости привода поворота, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления путем ограничения нагрузок приводов экскаваторов, дополнительно на каждом резе экскаватора задают допустимые нагрузки привода поворота и конвейера, разбивают рез на и интервалов, на каждом интервале измеряют фактические значения нагрузок приводов роторного колеса, поворота и конвейера, а фактическое значение нагрузок на каждом резе определяют как их среднее значение, вычисляют относительные уровни нагрузок приводов как частное от деления среднего значения нагрузок на их допустимые значения и запоминают их, затем на каждом интервале сравнивают относительные уровни нагрузок всех контролируемых приводов между собой, выделяют из них наибольший и скорость привода поворота определяют для каждого Й-ro интервала последующего реза как частное от деления значения скорости привода поворота на значение наибольшего относительного уровня нагрузки на k-ом интервале предыдущего реза.

1157168

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов на открытых горных разработках и в строительстве и может найти применение на вскрышных и добычных роторных экскаваторах.

Известен способ управления процессом копания роторного экскаватора с невыдвижной стрелой, заключающийся в стабилизации одного из показателей процесса нагрузки рабочего органа экскаватора, весовой или объемной производительности. 10

Выбор выходного показателя и уровня, на котором стабилизируется процесс, выполняется при этом оператором на основе анализа работы всех звеньев горнотранспортного комплекса (1).

Однако при работе экскаватора в забое, имеющем переменные физико-химические свойства, любой из этих показателей может быть ограничивающим и задача выбора того или иного выходного пОКазателя, а также его уровня становится трудноразрешимой. Вследствие этого фактическая производительность экскаватора оказывается, как правило, или меньше той, которая может быть достигнута для данных физико. механических свойств забоя, или превосходит то ее значение, которое соответствует расчетным нагрузкам на рабочее оборудование и экскаватор в целом.

Таким образом, происходит или недоиспользование силовых характеристик экскава-! тора, или превышение расчетных значений его нагрузки, что является причиной аварийных простоев. В обоих случаях происходит снижение эксплуатационной производительности экскаватора.

Известен способ управления роторным экскаватором, согласно которому задают 3 уровень производительности и вычисляют начальное установочное значение скорости как частное от деления заданного уровня производительности на произведение толщины стружки и высоты подступа, и с целью компенсации уменьшения толщины стружки 40 на резе изменяют расчетное значение скорости поворота по закону веса, где ф— угол поворота роторной стрелы (2).

Однако согласно данному способу производительность задают без учета изменения свойств экскавируемой горной массы (кре- 4 пость, удельный вес), а также состояния оборудования, что может привести к недогрузке экскаватора (недоиспользованию по производительности) или к его . перегрузке. Кроме того, регулирование скорости поворота по закону зесф неприемлемо для сложноструктурных забоев, так как не учитывает изменение крепости горных пород при отработке реза.

Известен также способ автоматического управления роторным экскаватором, основан- 55 ный на задании допустимой нагрузки привода роторного колес, измерении ее фактического значения, вычислении относительного уровня нагрузки привода роторного колеса и определения скорости привода поворота. При этом производительность для последующего реза задают как частное от деления производительности на предыдущем резе на относительный уровень нагрузки. Затем вычисляют начальное значение скорости поворота как частное от деления заданного уровня производительности на произведение толщины стружки и высоты подступа и изменяют скорость поворота по закону seep (3).

Однако при реализации известного способа контролируют только один выходной показатель и его уровень, по которому выбирается установочное значение скорости боковой:подачи — нагрузку привода рабочего органа. Но при работе в сложноструктурном забое ограничивающими параметрами могут оказаться выходные показатели других механизмов, участвующих в экскавации и транспортировании горной массы, например нагрузка механизма поворота или пропускная способность конвейера экскаватора. При этом возможны перегрузки указанных механизмов, приводящие к аварийным простоям экскаватора и снижению его эксплуатационной производительности.

Известный способ не позволяет управлять уровнем нагружения роторного экскаватора в процессе отработки реза при изменении горно-механических свойств забоя вдоль реза, что может привести как к перегрузкам и аварийным отказам механизмов экскаватора на прочных участках реза, так и к недоиспользованию экскаватора по производительности на слабых участках.

Целью изобретения является повышение точности управления путем ограничения нагрузок приводов экскаватора.

Поставленная .цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления роторным экскаватором, основанному на задании допустимой нагрузки привода роторного колеса на каждом реле, измерении ее фактического значения и вычислении относительного уровня нагрузки привода роторного колеса и определения скорости привода поворота, дополнительно задают допустимые уровни нагрузки привода поворота и конвейера на каждом резе экскаватора, разбивают рез -йа Ъ интервалов, на каждом интервале измеряют фактические значения нагрузок: приводов роторного колеса, поворота и конвейера, а фактическое значение нагрузок на каждом резе определяют как их среднее значение, вычисляют относительные уровни нагрузок приводов как частное от деления среднего значения нагрузок на их допустимые значения и запоминают их, затем на каждом интервале сравнивают относительные уровни нагрузок всех контролируемых приводов между собой, выделяют из них наиболь1157!68

55 ший и скорость привода поворота определяют для каждого Й-го интервала последующего реза как частное от деления значения скорости привода поворота на значение наибольшего относительного уровня. нагрузки на k-ом интервале предыдущего реза.

На чертеже показано устройство для реализации предложенного способа.

Устройство включает объект 1 управления, состоящий из электромеханических устройств привода ротора, привода поворота, взаимодействующих с забоем через экскавируемую горную массу и части конвейерной линии до датчика производительности и следящего привода, устанавливающего заданную толщину стружки.

Первый выход объекта 1 управления связан с датчиком 2 угла поворота роторной стрелы, второй — с датчиком 3 производительности, третий — с датчиком 4 нагрузки привода ротора, четвертый — с датчиком 5 нагрузки привода поворота, пятый — с датчиком 6 скорости поворота.

Выход датчика 2 угла поворота механически связан с датчиком 7 интервалов угла поворота, выход которого соединен с входами считывания усреднителей 8 — 10 и выходом датчика 6 скорости поворота.

Выход датчика 3 производительности через усреднитель 8 соединен с делительным блоком 11, другой вход которого соединен с задатчиком 12 производительности, выход датчика 4 нагрузки ротора соединен через усилитель 9 с делительным блоком 13, второй вход которого соединен с задатчиком 14 нагрузки привода ротора, выход датчика 5 нагрузки привода поворота через усреднитель 10 соединен со входом делительного блока 15, другой. вход которого соединен с задатчиком 16 нагрузки привода поворота, выходы с блоков деления и с датчика 6 скорости поворота соединены с соответствующими информационными входа. ми блока 17 памяти, пятый информационный вход которого соединен с выходом вычислительного блока 18, вход которого соединен с выходом блока 17 памяти.

Адресный вход блока 17 памяти соединен с датчиком 2 угла поворота роторной стрелы, а выход блока 17 соединен с входом объекта 1 упра вл ен и я.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы экскаватора в забое, когда отсутствует информация о предыдущем резе, выполняется контрольный рез с ручным заданием скорости поворота при заданной толщине стружки.

Во время отработки реза сигналы с датчиков 3 — 5 поступают в соответствующие усреднители 8 — 10. При достижении стрелой угловых координат =2Л, где й=(1, 2, З,...,п); п — число интервалов с выхода датчика 7 поступают импульсы на усреднители 8 — 10 и на датчик 6 скорости поворота, которые считывают накопленную информацию. Сигналы с усреднителей, пропорциональные средним значениям выходных параметров механизмов, поступают в соответствующие делительные блоки 11, 13, 15, на выходе каждого из которых снимается сигнал, пропорциональныи отношению среднего значения нагрузки (производительности) к допустимому значению, задаваемому задатчиками 12, 14, 16, т. е. пропорциональный относительному уровню нагрузки соответствующего механизма за

k-й интервал угла поворота роторной стрелы. Сигналы с делительных блоков и с датчика 6 скорости поворота на п-м интервале поступают в блок 17 памяти, где запоминаются в ячейках памяти, соответствующих коду угловой координаты, который поступает с датчика 2 на адресный вход блока памяти. После окончания реза с блока памяти считывают накопленную информацию в вычислительный блок

18, который производит сравнение относительно уровней нагрузки механизмов на каждом интервале угла поворота и выбор наибольшего значения, а также расчитывают скорость поворота для каждого

fs-го интервала последующего реза как

t частное от деления значения скорости на наибольший относительный уровень нагрузки, определенных на fs-м интервале предыдущего реза. Полученный ряд расчетных значений скорости поворота поступает из вычислительного блока 18 в блок

17 памяти как функция угловой координаты.

При отработке последующего реза задающее устройство устанавливает заданную толщину стружки, блок 17 памяти выдает сигналы задания скорости, которые поступают в привод поворота роторной стрелы (на объект 1 управления) в соответствии с текущим значением координаты рабочего органа, определяемым датчиком 2. При этом система работает в автоматическом, повторяющемся с частотой отработки резов, режиме.

Использование предлагаемого способа автоматического управления роторным экскаватором обеспечивает реализацию максимально возможной производительности экскаватора в конкретно горно-геологических условиях за счет загрузки до допустимого уровня наиболее нагруженного механизма, участвующего в экскавации горной массы, защиту от перегрузок всех механизмов и металлоконструкций экскаватора; стабилизацию нагружения механизмов в процессе экскавации горной массы; повышение надежности и долговечности основных узлов экскаватора.