Устройство для управления землесосным снарядом

 

Изобретение относится к гидромеханизации . Цель изобретения - повышение производительности земснаряда и эффективности его использования. Земснаряд содержит датчики расхода 1, плотности 2 пульпы, напора 3. мощности 4 грунтового насоса, разрежения 5, два блока 6 и 7 сравнения , блок 8 определения ожидаемого расхода, блок 9 вычислений, три мультиплексора 10, 11 и 12, два ключа 14 и 15, элемент И 16, два регистра 17 и 18, блок 19 контроля, исполнительный механизм 20, табло 21. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Е 02 F 9/20

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

1 (21) 4817545/03 (22) 11.03.90 (46) 07.03.92. Бюл. М 9 (71) Новосибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института транспортного строительства (72) И.И.Марев (53) 621.879.45 (088.8) (56) Авторское свидетельство. СССР

1ч 1320336, кл. Е 02 F 3/16, 1988.

Авторское свидетельство СССР

1ч. 1258959, кл, Е 02 F 9/20, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ . ЗЕМЛЕСОСН61М СНАРЯДОМ (57) Изобретение относится к гидромеханизации. Цель изобретения — повышение производительности земснаряда и эффективности его использования. Земснаряд содержит датчики расхода 1, плотности 2 пульпы, напора 3, мощности 4 грунтового насоса, разрежения 5, два блока 6 и 7 сравнения, блок 8 определения ожидаемого расхода, блок 9 вычислений, три мультиплексора 10, 11 и 12, два ключа 14 и 15, элемент И 16, два регистра 17 и 18, блок 19 контроля,-исполнительный механизм 20, табло 21. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1717742

Vg(t) — () . ) М (t)—

35 (1)

Зн г где N(t) — мощность, потребляемая грунтовым насосом;

Q(t) — расход пульпы;

r(t) — плотность пульпы:

M(t) — напор в напорном трубопроводе; д — КПД системы насос — трубопровод;

S<, Se — площадь поперечного сечения напорного и всасывающего трубопроводов.

Расчетное значение Vg(t) считается оптимальным и сравнивается с текущим разрежением V(t) во всасе. Регулирование земснаряда ведется по результату этого сравнения. В формуле (1) КПД гидросистемы считается постоянным и соответствует паспортному КПД грунтового насоса. Однако по мере перекачки высокоабразивной гидросмеси, например гравия, крупного пеИзобретение относится к гидромеханизации, а именно к устройствам для автоматизации землесосных снарядов, используемых в транспортном строительстве и других отраслях народного хозяйст- 5 ва.

Известно устройство для контроля грунтозабора земснаряда, содержащее датчики электропроводности пульпы и рабочей жидкости, датчик вакуума, блоки измерения, ис- )0 точники опорных сигналов, блоки логической обработки, сигнализации и индикации, компараторы и блоки задержки.

Устройство позволяет контролировать эф- . фективность грунтозабора и своевременно 15 выявлять отклонения технологических параметров от нормы.

Однако устройство не позволяет контролировать степень износа или эффективность работы грунтового наноса. 20

Известно устройство для управления землесосным снарядом, содержащее датчики.расхода, мощности грунтового насоса, плотности, напора и разрежения, блоки определения допустимой величины вакуума и ожидаемого расхода, блок сравнения, блок контроля и исполнительный механизм, регулирующий скорость папильонирования.

Режим работы землесосного снаряда определяется по показаниям первых четырех 30 датчиков, при этом параметр контроля и регулирования рассчитывается по формуле ска и др., гидравлические качества насосов постепенно ухудшаются, что приводит к снижению напора, развиваемого насосом, а значит, и производительности земснаряда по грунту. При этом точность регулирования по формуле (1) уменьшается из-за неучтенного изменения КПД, В процессе перекачки гидросмеси наиболее быстро изнашивается рабочее колесо. Поскольку оно оказывает определяющее влияние на рабочие характеристики насосов, то определение экономически целесообразного срока службы колеса Т является важной народнохозяйственной задачей. Для теоретического решения этой задачи необходимо знать для каждой категории грунта напор

Н(О, t) и КПД q(Q, с) насоса, соответствующие рабочему расходу Q в текущий момент времени t. В настоящее время эта задача не решена. Предлагаемый путь решения задачи по определению целесообразного срока службы Т рабочего колеса основан на систематическом измерении величины q(Q, t) (например, один раз в неделю) и подстановки ее в соответствующие формулы для расчета Т. При этом регулирование режима земснаряда ведется по (I) с учетом изменения КПД.

Целью изобретения является повышение производительности земснаряда и эффективности его использования за счет повышения точности регулирования технологического режима и определения оптимального срока эксплуатации рабочего колеса.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления землесосным снарядом, содер>кащее датчик разрежения, а также датчики расхода, плотности пульпы, напора и мощности грунтового насоса, выходы которых соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока определения допустимой величины вакуума (блока вычислений), пятый вход которого соединен с выходом блока определения ожидаемого расхода, вход которого соединен с выходом датчика расхода, а первый выход блока вычислений соединен с первым входом блока контроля, выход которого соединен с первым входом исполнительного механизма, второй вход которого соединен с первым выходом блока сравнения, второй выход которого соединен с вторым входом блока контроля, дополнительно снабжено первым, вторым и третьими мультиплексорами, табло, вторым блоком сравнения, элементом И, первым и вторым ключами, установленными на механизме, опускающем раму, и механизме, открывающем заслонку напорного трубопровода соответственно, а

1217742 также первым и вторым регистрами, причем выход первого регистра соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика расхода, а выход соединен с первым входом 5 элемента И, второй и третий входы которого соединены с выходами первого и второго ключей, а выход соединен с шестым входом блока вычислений и первыми входами всех мультиплексоров, первый выход первого 10 мультиплексора соединен с первым входом первого блока сравнения, вход соединен с выходом датчика разрежения, а второй выход соединен с седьмым входом блока вы-. числений, второй выход которого соединен )5 с вторым входом второго мультиплексора, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, а второй выход соединен с входом второго регистра. выход которого соединен с вторым входом 20 третьего мультиплексора, первый выход соединен с восьмым входом блока вычисле-, ний, при этом блок вычислений, содержащий три блока умножения, блок деления и блок суммирования, первый вход 25 которого является третьим входом блока, а второй и третий входы соединены с выходами соответственно первого и второго бло:ков умножения, первый и второй входы первого блока умножения являются пятым. 30 входом блока; первый и второй входы второго блока умножения и первый вход третьего блока умножения объединены и являются первым входом блока, второй вход третьего блока умножения является 35 вторым входом блока, а выход третьего блока умножения соединен с первым входом. блока деления, второй вход которого является четвертым входом блока, дополнительно снабжен вторым и третьим блоками 40 суммирования, четвертым блоком умноже-.. ния, вторым блоком деления, блоком пере.счета и логическим блоком, выходы которого являются первым и вторым выходами блока вычислений, первый вход логи- 45 ческаго блока является шестым„входам блока, второй вход соединен с выходом четвертого блока умножения, а третий вход соединен с выходом третьего блока суммирования, первый вход которого сое- 50 динен с выходом второго блока деления, а второй вход соединен с выходом первого блока суммирования и вторым входом второго блока суммирования, первый вход.которого.является седьмым входом блока, а 55 выход соединен с вторым входом четвертого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом nepaoro блока деления и вторым входом второго блока деления; первый вход которого соединен с выходом блока пересчета, первый вход которого является восьмым входом блока, а второй вход соединен с вторым входом третьего блока умножения.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — функциональная схема блока вычислений; на фиг.3 — алгоритм работы блока вычислений.

Устройство содержит датчики расхода

1, плотности 2 пульпы, напора 3, мощности

4 грунтового насоса, разрежения 5, блоки 6 и 7 сравнения, блок 8 определения ожидаемого расхода, блок 9 вычислений, мультиплексоры 10, 11 и 12, ключи 14 и 15, элемент

И 16, регистры 17 и 18, блок 19 контроля, исполнительный механизм 20 и табло 21.

Датчики 1 — 4 подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам блока 9 вычислений, датчик 1 кроме того подключен к второму входу блока 6 сравнения и входу блока 8 определения ожидаемого расхода.

Выход блока 8 соединен с пятым. входом блока вычислений, шестой вход которогосоединен с первыми входами мультиплексоров 10, 11 и 12 и выходом элемента И 16.

Седьмой вход блока вычислений соединен с вторым входом мультиплексора 10, вход которого соединен с выходом датчика 5 разрежения, а первый выход соединен с первым входом блока 7 сравнения. Восьмой вход блока вычислений соединен с вторым. выходом мультиплексора 12, второй вход которого соединен с выходом регистра 18, а первый выход подключен к табло 21. Пер- вый выход блока вычислений соединен с первым входом блока t9 контроля, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 7 сравнения, а выход соединен с первым входом исполнительного механизма 20.

Второй выход блока вычислений соединен с вторым входом мультиплексора 11, второй выход которого соединен с входом регистра

18„а первый выход соединен с вторым входом блока 7.сравнения, выход которого соединен с вторым входом исполнительного механизма 20. Входы элемента И 16 соединены с выходами ключей 14 и 15 и блока 6 сравнения соответственно, а первый вход этого блока соединен с выходом регистра

17.

Блок 9 вычислений содержит блоки 22, 23, 24 и 28 умножения, блоки 25 и ЗО деления, блоки 26, 27 и 31 суммирования, блок

29 пересчета КПД и логический блок 32. Входы блоков 22-27, 29 и 32 являются пятым, первым, вторым, четвертым, третьим, седьмым, восьмым и шестым входами блока вычислений соответственно. Третий и второй входы блока 26 соединены с выходами блоков 23 и 22 соответственно, вторые входы

1717742 которых соединены со своими первыми входами. Входы блока 23 соединены с первым входом блока 24, выход которого соединен с первым входом блока 25, выход которого соединен с первым входом блока

28 и вторым входом блока 30, выход которого соединен с первым входом блока 31, второй вход которого соединен с выходом блока 26 и вторым входом блока 27, а выход соединен с третьим входом логического блока 32. Выходы блока 32 являются первым и вторым выходами блока вычислений, а второй вход блока 32 соединен с выходом блока 28, второй вход которого соединен с выходом блока 27. Первый вход блока 30 соединен с выходом блока 29, второй вход которого соединен с вторым входом блока 24.

Устройство работает следующим обра- 20 зом.

Перед началом технологического процесса определяется степень износа рабочего колеса путем вычисления параметра

g {Q, t). Определение этого параметра дол>к- 25 но выполняться всегда в одних и тех же условиях, т.е. при работе на воде с заданным расходом, при постоянной глубине погружения всасывающего наконечника и постоянной длине напорного трубопрово- 30 да. Постоянство этих условий обеспечивает однозначность определения. g {Q, t) no мере износа колеса, Для обеспечения этих условий багермейстер опускает раму грунтозаборного устройства на заданную глубину, 3-, открывает задвижку, установленную на напорном трубопроводе вблизи грунтового насоса, затем включает насос и регулировкой устанавливает расход, равный заданному(заданная величина расхода содержится 40 в регистре 17). При этом замыкаются ключи

14 и 15, установленные на механизме, опускающем раму, и механизме, открывающем заслонку, соответственно, а на выходе блока 6 сравнения появляется еди- 45 ничный сигнал, который поступает на вход элемента И 16. На другие входы этого элемента поступают сигналы с выходов ключей 14 и 15, поэтому на его выходе появляется единичный сигнал, который 50 поступает на управляющие входы мультиплексоров 10, 11 и 12. В результате этого выход датчика 5 разрежения подключается к входу блока 9 вычислений, выход блока вычислений подключается к входу 55 регистра 18, а выход этого регистра подключается к входу табло 21, На входы блока вычислений поступают величины Q(t), Q(t+ ф у(t) M(tj, N(t), V(tj и единичный сигнал с выхода элемента И 16.

Поэтому в блоке вычислений рассчитывается величина go (t) для воды по формуле ц, (1) = (м (т ) + — — (- $г

+v(t))x

$г

{2) g (t) = t/p (t)(1 — 0,33 $), (3) 1 где S = обьемная консистен/т 1 ция пульпы;

p — плотность грунта (постоянная для определенной категории грунта), и с учетом получен ного КПД рассчитывается допустимая величина разрежения V (t) во всасе. Этот параметр передается через мультиплексор 11 на первый вход блока 7 сравнения. На второй вход этого блока поступает через мультиплексор 10 существующее значение разрежения V(t), Выходной сигнал блока сравнения управляет работой исполнительного механизма 20. При этом

Полученный КПД передается с выхода блока вычислений через мультиплексор 11 в регистр 18, запоминается в нем и через мультиплексор 12 высвечивается на табло

21. Багермейстер имеет возможность сравнить полученное значение КПД с минимально допустимым и принять решение о включении земснаряда в работу или замене изношенного колеса новым (минимально допустимый КПД рассчитывается заранее для воды с экономическим обоснованием времениг).

Если расчетный КПД превышает минимально допустимый, то багермейстер опускает раму грунтозаборного устройства и. закрывает задвижку на напорном трубопроводе, в результате чего размыкаются ключи

14 и 15 и на входы элемента и 16 поступают сигналы логического нуля, Нулевой сигнал с выхода элемента И 16 поступает на управляющие входы мультиплексоров 10, 11 и 12.

При этом выходы датчика 5 разрежения и блока вычислений 9 подключаются к входам блока 7 сравнения, а выход регистра 18 подключается к входу блока вычислений. На входы блока вычислений. поступают пара-. метры Q(t), Q(t+ t), y(t), М{т), N(t) yo (t) и нулевой сигнал с выхода элемента И 16, поэтому в блоке вычислений выполняется пересчет

КПД для пульпы по формуле

1717742

10 работа устройства по регулированию режи- том И и дополнительным блоком сравнения, ма работы земснаряда не отличается от из- при этом выходы первого регистра и датчивестного. Работу устройства контролйрует ка расхода соединены с.соответствующими блок 19 контроля, который отключает испол- входами дополнительного блока сравнения, нительный механизм и включает сигнализа- 5 выход которого и выходы обоих ключей соецию при выходе из строя одного или динены с соответствующими входами эленесколькихдатчиковилиблоков.. мента И, выход которого подключен к

Блок вычислений рассчитывает значе- первым входам первого, второго и третьего ния КПД и разрежения во всасе. При этом мультиплексоров и шестому входу блока выКПД для воды рассчитывается с помощью 10 числения, датчик разрежения соединен с блоков 22-28 (фиг.2), а блок 29 выполняет входом первого мультиплексора, два выхопересчет этого. КПД с воды на пульпу в соот- да которого подключены соответственно к ветствии с выражением(3). Алгоритмически седьмому входу блока вычисления и к перэтот расчет обеспечивается операторами 1- . вому входу блока сравнения, первый выход .7 (фиг.3). При вычислении разрежения ис- 15 блока вычисления подключен к второму. пользуются промежуточные расчеты от входу второго мультиплексора, а второй блоков25и26 и вычисленноезначениеКПД выход — к другому входу блока контроля, для воды, которое поступает через мульти- первый выход второго мультиплексора подплексор 12. Расчет разрежения обеспечива- ключен через второй регистр к второму вхоется блоками 22 — 31. Логический блок 32 20 ду третьего мультиплексора, второй выход выдает на второй выход блока вычислений второго мультиплексора соединен с вторым значение КПД или разрежения от блоков 28 . входом блока сравнения, два выхода третьили 31, а на первый выход — контрольные его мультиплексора подключены соответстсигналы от этих блоков в зависимости от венноквосьмомувходублокавычисления и значения Р— управляющего сигнала, посту- 25 к табло. индикации. пающего с выхода элемента И 16. Эта фун- 2, Устройство по л.1, о т л и ч а ю щ е екция описана операторами 10 и.11, с я тем, что блок вычисления содержит чеОстальные операторы, т.е. 12, 13 и 14, вы- тыре блока умножения, два блока деления, полняют функции блока контроля в соответ- три блока суммирования, блок пересчета ствии с прототипом. КПД и логический блок, причем выходы перТаким образом устройство позволяет . ваго и второго блоков умножения подклюповысить точность регулирования режима чены к первому и второму входам первого за счет учета изменения КПД по мере изно. - блока суммирования, выход которого подса рабочего колеса и исключить рабату зем- ключен к первым входам второго и третьего снаряда с колесом, изношенным более 35 блоковсуммирования, выходтретьегоблока нормы. умножения соединен с входом первого блока деления, выход которого подключен к

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я, . первым входам второго блока деления и четвертого блока умножения, выход которого

1. Устройство для управления землесос- 40 соединен с первым входом логического блоным снарядом, содержащее датчики расхо- ка, к второму входу которого подключен-вы-. да, плотности, напора и мощности ход второго. блока суммирования, выход грунтового насоса, подключенные соответ- блока пересчета КПД соединен с вторым ственно к первому, второму, третьему и чв - входом второго блока деления, выход котовертому входам блока вычисления, датчик 45 рого подключен к второму входу третьего разрежения, блок определения ожидаемого . блока суммирования, выход которого соедирасхода,включенныймеждувыходомдатчи- нен со вторым входом логического блока, ка расхода и пятым входом блока вычисле- при этом обьединенные два входа второго ния, блок сравнения, один выход которого блЬка умножения и.первый вход третьего подключен к исполнительному механизму 50 блока умножения являются первым входом непосредственно, а другой-через блок кв - блока вычисления, обьединенные второй троля,отличающееся тем,что,сцелью: вход третьего блока умножения и первый повышения производительности земснэря- . вход блока пересчета КПД являются вторым да и эффективности его использования.зэ входом блока вычисления, третий вход персчет повышения точности регулирования 55 вого блока суммирования является его технологического режима и определениу третьим входом, второй вход первого блока оптимального срока эксплуатации рабочего деления является его четвертым входом, колеса грунтового насоса, оно. снабжено объединенные входы первого блока умнотремя мультиплексорами, табло индикации, жения являются его пятым входом, третий двумя регистрами, двумя ключами, злемен- вход логического блока является его шесФ

1717742 тым входом, второй вход второго блока суммирования является его седьмым входом, а второй вход блока пересчета КПД является его восьмым входом, оба выхода получаемого блока являются выходами блока вычисления.

1717742

Составитель О.Кап канец

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И,Муска

Редактор М.Янкович

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 858 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5