Устройство автоматического регулирования скорости подачи угледобывающей машины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву

Р1 М К з

Е 21 С 35/24 (22) Заявлено 200580 (21) 2926б72/22-03 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 150582 Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 1505.82

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

t$3) УДК 622.723 (088. 8) Коммун арский горно- металлургический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

СКОРОСТИ ПОДАЧИ УГЛЕДОБЫВИОЩЕЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к автоматическому управлению режимом работы горных машин.

Известно устройство для автоматического регулирования скорости дви— жения угледобывающей машины, содержащее датчик газовой концентрации, усилитель, фильтр низких частот, управляющий элемент, исполнительный механизм, схему выбора, блок программного регулирования, генератор экспоненциальных функций и коммутатор (1).

Недостатком данного устройства является программное регулирование скорости движения угледобывающей машины, которое не позволяет точно поддерживать заданную концентрацию метана в атмосфере очистного забоя, что приводит к снижению производительности угледобывающей машины.

Известно устройство автоматического регулирования скорости подачи угледобывающей машины, содержащее

Регулятор скорости подачи, включающий датчик скорости подачи, задатчик 25 скорос ти подачи, элемент сравнения, усилитель, сервопривод, датчик метана, задатчик метана, сумматор, блок деления, управляемый однополярный интегратор, усилитель и диод. Выход 30 сервопривода связан с машинои, а вход соединен через усилитель с выходом элемента сравнения, ко входам которого подключены выход датчика скорости подачи, вход блока деления и выход сумматора, выход датчика метана соединен со входом блока деления, выход которого соединен с входом управляемого интегратора (2).

Однако в известном устройстве регулирование скорости подачи угледобывающей машины осуществляется только в сторону ее снижения, т.е. только в случае повышения концентрации метана выше допустимой, которая задается установкой по метану. Кроме того, устройство характеризуется низким быстродействием системы регулирова-. ния из-за малых значений коэффициента усиления системы, который при работе остается постоянным и выбирается иэ условия отсутствия колебаний ско1ости подачи и концентрации метана в установившемся режиме. Это снижает безопасность ведения очистных работ.

Не обеспечивается контроль нагрузки привода исполнительного органа угледобывающей машины, что может привести к перегрузкам и опрокидыванию приводного электродвигателя. 928007

Целью изобретения является повышение точности регулирования за счет исключения подбора устанки.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство снабжено датчиком нагру зки, ограничителем, звеном сравнения, квадратором, звеном умножения, вторым сумматором, третьим усилителем и упранл яемым ключем, и ричем выход датчика метана соединен со входами ограничителя и звена сравнения, 10 выход которого соединен со входами управляемого интегратора, звена умножения, квадратора и второго сумматора, выход которого через третий усилитель и управляеьый ключ соединен с входом первого сумматора, выход квацратора через первый усилитель соединен со входом звена умножения, выход которого соединен с входом второго сумматора Выход Ограничителя . 20 соединен с упранляющим входом управ- ляемого ключа, а датчик нагрузки мащины через ограничитель соединен с входом элемента сравнения регулятора подачи.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство автоматического регулирования скорости подачи угледобывающей машины 1 оснащено регулятором 2 скорости подачи, состоящим из датчика скорости 3, подключенным своим входом к угледобывающей машине 1, а выходом к элементу 4 сравнения, подключенным своим выходом к усилителю.

5, воэдейстнующему на сервопривод 6, 35 ныход которого связан с угледобывающей машиной 1. Выход датчика нагрузки 7 через последовательно включенный ограничитель 8 подключен на второй вход элемента 4 сравнения, а вход40 датчика нагрузки 7 связан с угледобывающей машиной 1, которая воздействует на атмосферу очистного забоя 9.

Концентрация метана и атмосфере очистного забоя 9 измеряется датчиком45 метана 10, выход которого подключен к звену сраннения 11, на.вход ограничителя 12 и на вход блока 13 деления, на второй вход которого подключен датчик скорости 3. На второй вход звена сравнения 11 подключена уставка допустимой концентрации метана в атмосфере 14. Выход звена сравнения

11 подключен на вход квадратора 15, первый вход звена 16 умножения, сумматор 17 и на вход управляемого интегратора 18, выход которого соединен с сумматором 17, а управляемый вход

18 связан с выходом блока 13 деления.

Выход квадратора 15 через последовательно включенный усилитель 19 60 соединен со вторым входом звена умножения 16, выход которого подключен на сумматор 17. Выход сумматора 17 через последовательно включенные усилитель 20, управляемый ключ 21 сумма- 65 тор 22 соединен с входом элемента

4 сравнения. Причем на сумматор 22 подключена уставка по скорости 23, а выход ограничителя 12 подключен на

Управляемый вход ключа 21. устройство работает следующим образом.

Концентрация метана в атмосфере очистного забоя 9 измеряется датчиком метана 10, сигнал которого поступает на звено сравнения 11, где сравнивается с сигналом уставки 14, соответствующим требуемому уровню концентрации метана н атмосфере.

Сигнал рассогласования с выхода звена сравнения 11 поступает на сумматор 17, где суммируется с сигналом, образованным после его прохождения через управляемый интегратор 18 и сигналом на выходе звена 16 умножения, которое осуществляет умножение сигнала рассогласования на величину, пропорциональную его квадрату. Величина пропорциональности определяется коэффициентом усиления усилителя 19.

Этим достигается переменный коэффициент усиления системы регулирования, зависящий от величины квадрата сигнала рассогласования.

На управляеьый интегратор 18 поступает также сигнал от блока 13 деления, который определяет отношение концентрации метана к скорости подачи и на основании этого отношения изменяет коэффициент передачи интегратора 18. Большему отношению концентрации метана к скорости подачи соответствует и большее значение коэффициента передачи интегратора 18. На ныходе сумматора 17 образуется суммарный сигнал ошибки, который усилинается усилителем 20.

При малых значениях концентрации метана сигнал от датчика метана не проходит через ограничитель 12 на управляемый ключ 21, который находится в разомкнутом состоянии и суммарный сигнал ошибки с выхода усилителя 20 не проходит на регулятор скорости 2, который осуществляет регулирование скорости подачи угледобывающей машины следующим образом.

СигнаЛ с датччка скорости 3 поступает на элемент сравнения 4, где сравнивается с сигналом уставки по скорости 23, которая подается на элемент 4 сравнения через сумматор 22.

Сигнал рассогласования через усилитель 5 воздействует на сервопринод 6, который в зависимости от знака рассогласования .Уменьшает или увеличивает скорость подачи угледобывающей машины 1.

При работе угледобывающей машины происходит увеличение концентрации метана в атмосфере очистного забоя 9, что приводит к увеличению сигнала на выходе датчика метана 10, и при

928007 достижении его величины, достаточной для срабатывания схемы ограничения 12, на ее выходе появляется сигнал, который, воздействуя на управляющий вход ключа 21, приводит к его замыканию.

При этом суммарный сигнал ошибки с вы-5 хода усилителя 20 через замкнутый управляемый ключ 21 подается на сумматор 22, где суммируется с сигналом уставки по скорости 23, и регулятор скорости 2 увеличивает скорость пода- 0 чи машины 1, что влечет дальнейшее повышение концентрации метана.

При увеличении концентрации метана выше уставки 14 сигнал рассогласования на выходе звена сравнения 11 меняет свой знак, что приводит после

его усиления к вычитанию на сумматоре

22 от сигнала уставки на скорости 23 и регулятор скорости 2 уменьшает скорос ть подачи .

Таким образом, осуществляется регулирование скорости подачи угледобы" вающей машины 1 по допустимой концентрации метана в атмосфере очистного забоя.

При малых значениях величин сигна-2 ла рассогласования сигнал на выходе звена 1á умножения мал и не оказывает существенного влияния на общий суммарный сигнал рассогласования, образующийся на выходе сумматора 17. 30

При быстром повышении концентрации метана растет величина сигнала рассогласования, но еще быстрее увеличивается квадрат ее величины, который выделяется квадратором 15 и усилива- 35 ется усилителем 19. В результате этого на выходе звена 16 умножения резко увеличиваЕтся сигнал ощибки, пропорциональный квадрату величины рассогласования. Это приводит к более4О интенсивному снижению скорости подачи угледобывающей машины 1. Параметры усилителя 19 и управляемого интегратора 18 выбираются таким образом, чтобы при больших величиНах сигнала 45 рассогласования отсутствовали значи- . тельные величины перерегулирования концентрации метана в атмосфере очистного забоя, а время завершения переходного процесса было минимальным.

Изменение коэффициента передачи 50 управляемого интегратора 18 в зависимости от соотношения концентрации метана к скорости подачи блоком деления 13 позволяет осуществить самонастройку системы регулирования на изме- 55 нение характеристик процесса выделения метана при изменении горно-геологических условий.

Коэффициент усиления усилителя 20 выбирается нз условия отсутствия ко- 60 лебания скорости подачи и концентрации метана з атмосфере очистного забоя в установившемся режиме.

При работе угледобывающей машины 1 скорость подачи может достигать таких 65 значений, при которых происходи т перегрузка ее привода исполнительного органа.

Это приводит к тому, что сигнал от датчика нагрузки 7 появляется на выходе схемы ограничения 8 и подается на элемент сравнения 4, что вызывает уменьшение скорости подачи и устране-. ние перегрузки привода угледобывающей машины 1. Порог срабатывания ограничителя 8 выбирается из расчета появления перегрузок, привода. Порог срабатывания ограничителя 12 выбирается ниже уставки 14 допустимой концентрации метана в атмосфере очистного забоя и с таким расчетом, чтобы при замыкании ключа 21 не происходило значительных скачков в увеличении скорости подачи.

Использование устройства позволяет улучшить условия эксплуатации угледобывающей машины за счет отсутст-. вия необхоцимости подбора уставки по скорости, повысить безопасность ведения очистных работ, которое достигается увеличением быстродействия контура регулирования по метану. Это обеспечивается переменным коэффициентом усиления, зависящим от квадрата величины рассогласования. Предотвратить перегрузки привода исполнит льного органа выемочной машины за счет контроля его нагрузки датчиком нагрузки, сигнал которого через ограничитель снижает скорость подачи машины при появлении перегрузок °

Устройство может быть использовано для управления угледобывающей машиной по газовому фактору при разработке угольных пластов с высокой газообильностью.

Формула изобретения

Устройство автоматического регулирования скорости подачи угледобывающей машины, содержащее датчик метана, задатчик метана, сумматор, блок деления, управляемый ин тегратор, первый усилитель и регулятор скорости подачи, включающий датчик скорости подачи, з адатчик скорости подачи, элемент сравнения, второй усилитель и сервопривод, выход которого связан с машиной, а вход соединен через первый усилитель с выходом элемента сравнения, к входам которого подключены выход датчика скорости подачи, вход блока деления и выход сумматора, выход датчика метана соединен с входом блока деления, выход которого соединен с входом управляемого интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования за счет исключения подбора уставки по скорости, оно снабжено датчиком нагрузки, ограничителем, 928007 а

Составитель P,Ãëàýóí

Техред М. Рейвес Корректор О. Билак

Редактор Н. Горват

Заказ 3196/44 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 звеном сравнения, квадратором, звеном умножения, вторым сумматором, третьим усилителем и управляемым ключом, причем выход датчика метана соединен с входами ограничителя и звена сравнения, выход которого соединен с входами управляемого интегратора, звена умножения, квадратора и второго сумматора, выход которого через третий усилитель и управляемый ключ соединен с входом первого сумматора, выход 10 квадратора через первый усилитель соединен с входом звена умножения, выход которого соединен с входом второго сумматора, выход ограничителя соединен с управляющим входом управляемого ключа, а датчик нагрузки через ограничитель соединен с входом элемента сравнения регулятора скорости подачи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 462930, кл. Е 21 С 35/24, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 566932, кл. Е 21 С 35/24, 1977.