Устройство для управления гидромеханизированным добывающим комплексом

 

О и и=С".-А.н и е

И3ОБРЕТЕНИ Я (»! 670693

Со(оз Советских

Социалистических

Республик

Ф (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.05.77 (21) 2487618/29-03 (51) (1 Кл.2

Е 02Г 3iSS с присоединением заявки №

СССР ло делом изобретений с:/Р цч (53) УДК 621.879.45 (088.8) (43) Опубликовано 30.06.79. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования описания 30.05.79 (72) Автор

В. И. Попов изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАН НЫМ ДОБЫВАЮЩИМ

КОМ ПЛ ЕКСОМ

ГосУдаРственный комитет (23) Г1риоритет

Изобретение относится к технике гидромеханизированной добычи и переработки горных масс, а точнее — к устройству систем автоматического правления технологическим процессом гидромеханизированных комплексов, добывающих нерудные строительные материалы со дна водоемов, включающих землесосный снаряд и обогатительную установку, например гидроклассификатор.

Известны устройства для управления земснарядами, выполненыс с логическим и аналоговыми элементами вычислительной техники, ко входам которых подключен датчик токовой нагрузки исполнительного элемента, датчики моментов и скорости приводов ведущей и ведомой лебедок и разрыхлителя (1, 2).

Известно устройство для управления землесосными снарядами, в котором датчики, контролирующие технологические параметры землесоса (вакуумнасоса, напор насоса,число оборотов насоса, консистенцию смеси, рабочие параметры двигателя, расход и т. д.), подключены к ЗВМ, выходы которой управля(от исполнительными механизмами рабочих устройств (3).

Наиболее близким по технической сущности является устройство для управления гидромеханизированным добывающим комплексом, содержащее датчики напора во всасывающем трубопроводе и положения грунтоприемника землесоса, подключенные ко входам вычислительного устройства, к

5 выходам которого подключены автоматизированные системы приводов механизмов рабочих перемещений (4).

Однако в известном устройстве учитываются только технологические параметры, характеризующие загрузку основного оборудования землесоса, работающего папильонажным способом с механическим рыхлением грунта, н не учитываются пара15 метры, характеризующие режим работы оборудования, используемого прн работе землесоса способом простого всасывания или с гидравлическим рыхлением грунта при траншейной или ямной тсхнолог1 и его

20 Выемки.

Не учитываются также внсшннс возмущения, действующие на технологический процесс добычи и обогащения матерна1а, связанные с вариациями грунтовых условий, с колебаниями процентного содержания полезного продукта в исходной .идросмеси, с изменением профиля подстилающего слоя карьера. Не учитываются технологические параметры, характеризующие

30 загрузку обогатительной iстановкн и

670693

65 транспортных средств, отводящих полезный продукт.

Перечисленные недостатки известных устройств при использовании их для управления основным технологическим процессом гидромеханизированного добывающего комплекса приводят к недоиспользованию его возможностей по производительности, уносу большого количества полезного продукта в отвал и неполной выработке карьера.

Целью изобретения является повышение производительности добывающего комплекса.

Зто достигается тем, что устройство снабжено подключенными ко входам вычислительного устройства датчиками напора в сливном трубопроводе гидроклассификатора полезного матсриала в накопителе, положения затвора разгрузочного окна накопителя, направления хода и стопорения механизмов рабочих перемещений и датчиками моментов приводов механизмов рабочих перемещений, включенными в цепи обратных связей автоматизированных систем приводов механизмов рабочих перемещений.

На фиг. 1 представлена схема технологического комплекса; на фиг. 2 — блоксхема устройства.

Устройство для управления гидромеханизированным добывающим комплексом содержит плавучий корпус 1 земснаряда, регулируемый привод 2 носовой становой лебедки 3, регулируемый привод 4 кормовой удерживающей лебедки 5, регулируемый привод 6 рамоподъемпой лебедки 7, грунтоприемник 8, гидроклассификатор 9, накопитель 10 полезного продукта, датчик

11 количества полезного продукта в накопителе, датчик 12 положения затвора разгрузочного окна накопителя, усилитель 13 мощности гидропривода 14 затвора разгрузочного окна накопителя, датчик 15 момента привода носовой становой лебедки, датчик 16 момента привода кормовой удерживающей лебедки, датчик 17 момента привода рамоподъемной лебедки, датчик

18 напора во всасывающем трубопроводе землесоса, датчик 19 напора в трубопроводе для слива из гидроклассификатора жидкой фазы и сопутствующего бесполезного материала, датчик 20 положения грунтоприемника, датчик 21 направления хода и стопорения рамоподъемной лебедки, датчик

22 направления хода и стопорения носовой становой лебедки, датчик 23 кормовой удерживающей лебедки, вычислительное устройство 24.

Датчики 15 — 17 моментов приводов 2, 4 и

6 механизмов рабочих перемещений (лебедок) 3, 5 и 7 земснаряда 1 и грунтоприемника 8 включены в цепи обратных связей, охватывающих приводы 2, 4 и 6, образующих вместе с ними автоматизированные системы регулирования I, Il, III моментов, развиваемых приводами механизмов рабочих перемещений.

Системы регулирования I, II, III обеспечивают стабилизацию заданных сигналами на их входе значений моментов при свободном имснении частоты вращения вала привода.

Входы cHcTcivl I, I I, I I I регулирования моментов приводов 2, 4 и 6 механизмов рабочих псремещений 3, 5 и 7 подключены к выходам вычислительного устройства 24, на входы которого дополнительно подключены датчики 21 — 23 направления хода и стопорения механизмов рабочих перемещений 3, 5, 7 и датчики 11, 12 и 19, контролирующие режим работы обогатительной установки — гидроклассификатора 9.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии материала в зоне всасывания грунтоприемника 8 потери напора во всасывающей линии землесоса малы, а напор в трубопроводе для слива из гидроклассификатора жидкой фазы и сопутствующего бесполезного материала велик, вследствие чего сумма сигналов датчиков напора 18 и 19 с разными знаками подаваемых на вход вычислительного устройства 24 имеет знак сигнала датчика 19 напора в сливном трубопроводе. При таком знаке суммы сигналов на входе вычислительного устройства 24 сигнал Уз íà его выходе равен нулю, и системе стабилизации момента Ш, развиваемого приводом 6 рамоподъемной лебедки 7, задан режим работы с малым моментом, за счет чего под действием силы тяжести рама опускается и грунтоприемник 8 заглубляется в грунт.

При всасывапии гидросмеси потери напора во всасывающей линии землесоса увеличиваются, и одновременно по мере заполнения пульпой высокой концентрации нагнетательного трубопровода напор уменьшается, в результате чего сумма сигналов датчиков 18 и 19 уменьшается по модулю до нуля и меняет знак на противоположный.

При этом заданное вычислительным устройством 24 значение момента, развиваемого приводом 6 рамоподъемной лебедки 7, увеличивается, скорость опускания рамы и заглубления грунтоприемника 8 уменьшается, становится равной нулю и при некотором значении суммы меняет знак на противоположный, т. е. происходит подъем рамы.

Таким образом, режим всасывания и гидротранспортирования материала в гидротранспортных системах землесоса 1 и гидроклассификатора 9 стабилизируется при определенном соотношении параметров напора во всасывающей линии землесоса и в трубопроводе для слива из гидроклассифи670693 катора жидкой фазы и сопутствующего бесполезного материала.

При стабилизированном объеме материала в накопителе 10 гидроклассификатора открытие поворотного затвора разгрузочного окна накопителя пропорционально притоку материала в накопитель 10, т. с. пропорционально производительности комплекса по полезному продукту.

С целью оптимизации управления технологическим режимом комплекса по критерию максимальной производительности вычислительное устройство 24 по информации датчика 12 положения затвора разгрузочного окна накопителя 10 методом динамического программирования обеспечивает автоматический поиск задания такого соотношения параметров напора во всасывающей линии землссоса 1 и в трубопроводе для слива из гидроклассификатора жидкой фазы и сопутствующего материала, при котором в данных условиях достигается максимально возможная производительность комплекса по полезному прод .кту.

В случае, когда производительность комплекса лнмитируется возможностями средств для погрузки полезного продукта на транспорт (это возможно при работе в карьере с большим процентным содержанием полезного прод .кта), объем материала в накопителе 10 мохкет нсдоп .стимо расти, при этом сильно увеличивается унос полезного продукта по сливному трубопроводу в отвал.

С целью уменьшения;.носа полезного продукта в отвал датчик 11 объема материала в накопителе подключен на вход вычислительного устройства 24.

При сильном увеличении сигнала датчика 11 вычислительное устройство 24 корректирует заданное соотношение потерь напора по всасывающей линии землссоса и в сливном тр . áîïðoâîäå в сторону уменьшения интенсивности процесса всасывапия материала. 3а счет этого приток гидросмеси в грунтоприсмник 8 и объем материала в накопителе 10 гидрокласспфикатора 9 уменыпаются, и унос el.o в отвал также уменьшается.

Для ул .чшсния чистоты выработки карьера вычислительное устройство 24 реализует управлснис системами I, II, III автоматического регулирования моментов приводов 2, 4, и 6 механизмов рабочих перемещений 3, 5 и 7, обеспечивающее автоматическое ведение грунтоприемника 8 землесоса 1 по подстилающему слою карьера.

Эта функция автоматического управления реализуется следующим образом.

При наличии в зоне всасывания грунтоприемника 8 землесоса 1 материала, поддающегося разработке, и при нормальном состоянии грунтоприемника 8 вычислительное устройство 24 через посредство систеШ стабилизации момента привода 6

65 рамоподъемной лебедки 7 управляет изменением глубины опускания грунтопрпсмника 8.

При этом привод б рамоподъемной лебедки 7 находится в непрерывном двпжсннп, потери напора во всасывающем трубопроводе зсмлесоса велики, напор в сливном трубопроводе сравнительно мал, приток полезного продукта в накопитель 10 гидрокласспфикатора 9 вели и разгрузочнос окно открыто. Такому состоянию коорд11нат, зафпкси1)ованных +B "B IIII:.Balll 21, 18, 19 и 12 и переданных на вход вычнслитсльного устройства 24, соответствуют нули на его выходах У1 и У.. Прп этом приводы 2 н 4 лебедок развивают начальныс заданныс моменты, и корпус 1 зсмлссоса с гидроклассифпкатором 9 неподвпж:1о зафиксированы в забос на натянутых тросах этик лебедок.

По мсрс выработки материала. содержащего полезный продукт, грунтоп1рисмпик 8 заглубляется и ложится на плотный слой подстплающсго профиля карьера, прн этом движение привода 6 рамоподъсмной лебедки 7 прекращается, н датчик 21 ее хода это фиксирует.

С прекращением подтсканпя в зо lv всасывания грунтоприсмника 8 материала, поддающсгося разработкс, готсрп напора во всасыва;ошей линии зсмлесоса уменьшаются, напор в трубопроводе для слива пз гидроклассифпкатора жидкой фазы и сои:тствующсго материала возрастает, приток материала В накопите чь 10 уi.сньшается, и его разгрузочное ок11о закрызастся.

Прп таком состоянп l координат, зафиксированных датчиками 21, 18, 19 и 12 на выходах вычислительного устройства 24, появляется «Слово», прп котором заданное значение момента, развиваемого приводом

4 кормовой удержнваю1цсй лсбсдкн 5 уменьшается, а заданное ",íà÷åíèå момента, развиваемого приводом 2 носовой становой лебедки 3, возрастает. Вследствие этого носовая лсбсдка 3 намBIII.",аст канат, кормовая леоедка 5 смBть1васт, l1epe»cIIIBc l col вперед, и грунтопрпсм1и1к 8 двигается по подстилающем, профилю к откосу разрабатывасмогo матсрпал",.

В случае, если гру11топр11см1и к 8 упирается, напримср, в выступ профиля подстпла olllel.o слоя карьера, становой трос натягивается и привод 2 останавливается, что фиксируется датчиком 22, трос кормовой удержпва1ощсй лсбсдкп смать1вается ослабевает, н привод 4 также останавливается — это фиксируется датчиком 23; грунтоприемник 8 лежит на подстилающем слое и привод рамоподъемной лебедки 7 стоит— это фиксируется датчиком 21: потери напора во всасывающей линии землесоса малы, напор в сливном трубопроводе достаточно высок, разгрузочнос окно накопителя 10 гидрокласс11Аи1сатора 9 закрыто. Таком»

670693 состоянию координат, зафиксирован lhlx датчиками 22, 23, 21, 18, 19 и 12 соответствует «Слово» па выходах вы шслнтсльпого устройства 24, при котором на входе систсмы III управления приводом 6 рамоподьсмной лебедки 7 появляется сигнал, включающий лебедку на подъем груптоприемника 8.

Грунтоприемник отрывается от подстилающего слоя, и комплекс под действием силы в натянутом тросе носовой становой лебедки 3 начинает двигаться вперед. Как только трос носовой становой лебедки 3 ослабляется настолько, что ее привод 2 начинает подбор слабины, на выходе вычислительного устройства 24 появляется

«Слово», при котором рамоподъемная лебедка 7 опускает грунтоприсмпик 8, Таким образом, грунтоприсмник 8 автоматически обходит выступы и погружается в выемки подстилающего слоя профиля карьера, обеспечивая тем самым в карьере максимальную чистоту выработки материала, содержащего полезный продукт.

Прсдлагасмое устройство для управления гидромсханизнровапным добывающим комплексом выгодно отличается от известных ранее устройств управления земснарядами.

Исполнение устройства в виде автоматизированных систем I, II, Ш стабилизации моментов, развиваемых приводами механизмов рабочих перемещений, присоединенных к выходам вычислительного устройства, и использование дополнительных датчиков, характеризующих режим работы подсистем комплекса, поaâîëÿåò свсстп сложную задачу автоматического управления основным технологическим процессом бол шой динамической системы, которой является гидромеханизированный добывающий комплекс, к простым задачам регулирования параметров в подсистемах низшего разряда и к организации взаимодействия подсистем низшего разряда с помощгпо сравнительно простого вычислительного устройстга, Использование дополнительных датчиков, контролирующих состояние координат автоматпзипованных подсистем, позволяет получить дополнительну10 качественно но5 вую информацшо о ходе технологического процесса н о внешних возмущениях, действующих На этот npollccc, что сделало возможной реализацию управления, обеспечивающего существенное повышсние произво10 днтельности добывающего комплекса по полезному продукту.

Формула изобретения

Устройство для управления гпдромехани15 зированным добываюшим комплексом, содсржащсс датчики напора во всасывающем трубопроводе и положения грунтоприемника зсмлссоса, подключенные ко входам вычислительного устройства, к выходам кото20 рого подключены автоматизированные систс ы приводов механизмов рабочих перемещений, отл ич а ющсес я тем, что, с целью повышения производительности добывающсго комплекса, устройство снабже25 но подключенными ко входам вычислительного устройства датчиками напора в сливпом трубопроводе гидроклассификатора, объема полезного материала в накопителе, положения затвора разгрузочного окна на30 копителя, направления хода и стопорения механизмов рабочих перемещений и датчиками моментов приводов механизмов рабо;их псрсмещсний, включенными ь цспп опратных связей автоматизированных систем

35 приводов механизмов рабочих перемещений, Источники информации, прннятыс Во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

qp ¹ 250748, кл. E 02F 3/88, 19б7.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 383808, кл. E 02F 3/88, 1971.

3. Jcssup G. R. «Conccnts in dredge automation», «world Dredging and Marine

45 Const», voI. 8, 1972, № 10.

4. Авторское свидетельство СССР

¹ 340746, кл. F 02F 3/88, 1970.

670693

Фиг. 2

Составитель Р. Гладун

Техред А. Камышникова Корректор Е. Угроватова

Редактор Д. Павлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1530/18 Изд, № 370 Тираж 780 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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