NL7902381A

NL7902381A - Werkwijze voor het regelen van de productie bij een baggerwerktuig.

Info

Publication number: NL7902381A
Application number: NL7902381A
Authority: NL
Original assignee: Ihc Holland Nv
Priority date: 1979-03-27
Filing date: 1979-03-27
Publication date: 1980-09-30
Also published as: US4345388A; FR2462520B1; FR2462520A1; NL174577B; DE3012171A1; GB2043751B; JPS55129521A; DE3012171C2; BE882411A; NL174577C; GB2043751A

Description

*' ' g

W.O. 27.I6O

IHC'Holland liF'të Botterdam. - _ . '

Werkwijze voor het regelen van de productie bij een bagger-werktuig

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van de productie bij een baggerwerktuig door zodanige besturing van de concentratie van het mengsel, dat deze de ge- 5 wenste maximale concentratie zo dicht mogelijk benadert.

Een dergelijke werkwijze is algemeen bekend. Bij baggerwerkzaam-heden is het van belang een zo groot mogelijke productie te bereiken. Dit betekent dat men met het gekozen baggerwerktuig zoveel mogelijk grond met zo weinig mogelijk water, dus een meng- 10 sel van hoge concentratie, moet nastreven. Is het baggerwerktuig een emmermolen, dan wordt doorgaans aan de hand van optische waarnemingen de vullingsgraad van de emmers geregeld door regeling van de snijdiepte.

Heeft men te maken met een snijkopzuiger danwel 15 met een baggerwerktuig met graafwiel en zuigleiding, dan meet men de concentratie in de zuigleiding, en het daarmee verkregen meetsignaal wordt weer gebruikt voor het bijstellen van de snij-diepte.

Zowel bij de emmerbaggermolen, alsook bij de snij- 20 kopzuiger en de graafwielzuiger doet zich dan het probleem voor, dat de waarneming respectievelijk het meetsignaal ter beschikking komt op een tijdstip, dat later ligt dan de op dat moment actuele situatie ter plaatse van het werktuig zelf. Dit betekent dus dat de besturing na-ijlt, hetgeen niet alleen ongunstig is voor 25 een optimale productie, maar ook aanleiding kan zijn tot foute besturingen. Dit laatste kan zich bijvoorbeeld voordoen, wanneer het meetsignaal vraagt om vergroting van de snijdiepte op een moment, dat dit niet meer gewenst is of zelfs nadelig is.

Doel van de uitvinding is hierin verbetering te 30 brengen.

790 23Ö1 * , ^ 2

Dit' doel wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt, doordat voor de besturing van het baggerwerktuig het verschil wordt gemeten tussen één of meer van de ter plaatse van het baggerwerktuig optredende losmaakrkachten (]p) en de bij maximale concentratie optredende maximale krachten (l* v ). c

De uitvinding gaat dus uit van de overweging, dat de productie van het baggerwerktuig in direkte relatie staat tot de kracht of krachten, dié nodig zijn om de grond los te maken.

Zo zal bij een emmerbaggermolen de losmaakkracht in relatie staan tot de kracht die nodig is om de emmers te bewegen, alsmede van de horizontale trekkracht in de kabel of kabels waarmee de emmerbaggermolen wordt verplaatst Eveneens bestaat er een relatie· tussen de losmaakkracht en en de materiaal spanningen in de ladder.

Bij een snijkopzuiger bestaat er'een verband tussen de losmaakracht en het koppel, dat op de snijkop werkt alsmede met 15 de horizontale trekkracht in de trekdraden, die de snijkop verplaatsen. Bij een graafwiel bestaat eveneens een relatie tot het koppel op het graafwiel en tot de benodigde horizontale trekkracht. Eveneens bestaat er een relatie tussen de losmaak-krachten en de materiaalspanningen in de zuigbuis respectievelijk 20 de ladder..

Deze kracht of krachten zijn direkt meetbaar en kunnen derhalve zonder wezenlijke vertraging voor de besturing worden ge-r bruikt. Wanneer deze krachtmeting door middel van een meetinstrument waarneembaar moet worden gemaakt krijgt men hooguit te 25 maken met een tijdconstante nodig voor het verkrijgen van een stabiele aanwijzing. De daardoor verkregen vertraging is echter gering en vormt de enige vertraging die niet meer wordt vergroot door de vaak op vele tientallen meters van het werktuig plaatsvindende concentratiemeting. ^0

Gaat het om een baggerwerktuig waarbij voor het regelen van de productie gebruik wordt gemaakt van de gemeten waarden van de concentratie in de zuigbuis, welke waarde wordt vergeleken met de gewenste waarde, welke vergelijking het besturingsssignaal Ivert, zoals bekend, en waarbij de meting, zoals juist vermeld,^ 35 op grote afstand van de zuigmond en dus met tijdvertraging plaats- 790 23 11

V

3 vindt, dan verdient het volgens de· uitvinding de voorkeur de onder invloed van veranderingen in de baggeromstandigheden variabele waarde voo r de maximale kracht telkens aan te passen aan de verhouding tussen de zich voordoende concentratie, respectievelijk productie, en de zich voordoende kracht. tj

Men heeft dan bereikt dat in plaats van de trage besturing door middel van de concentratie een snelle besturing door middel van de zich voordoende losmaakkrachten plaatsvindt met tegelijkertijd aanpassing van de afhankelijk van de baggeromstandigheden’* toelaatbare maximale kracht, door de zich voordoende concentra- -jq tie met de op dat moment optredende kracht te vergelijken. Be waarde van de concentratie wordt weliswaar met vertraging ingevoerd, maar de optredende losmaakkracht wordt kunstmatig op een zelfde manier vertraagd, waardoor de direkte relatie tussen de losmaakkracht en de produktie op de juiste wijze kan worden bepaald. Met behulp van deze direkte relatie is het nu tevens 15 mogelijk op snelle wijze een redelijke benadering van de productie te verkrijgen.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een aantal schema’s.

Pig. 1 toont een blokschema ter verduidelijking van het 20 principe van de regeling volgens de uitvinding.

Pig. 2 toont een blokschema ter verduidelijking hoe de productie kan worden geschat.

Pig. 5 toont een blokschema voor het verkrijgen van een stuursignaal. 25

Bij een zuigbaggerwerktuig wordt het verband tussen concentratie en productie bepaald door de formule:

Productie = concentratie x Ym x oppervlak (l)

Be concentratie wordt bepaald door:

Concentratie = (Ym - 1) / (Yg - 1) (2). 30

Hierin zijn:

Ym : de snelheid van het baggermengsel in de buisleiding.

Oppervlak : het oppervlak van de doorsnede van de buisleiding.

Ym : het soortelijke gewicht van het baggermengsel en 35 790 23 8 1 4

Yg : het sroortelijke gewicht van het materiaal van de grond. Voor de meting van de kracht kan men één van de hiervoor genoemde mogelijkheden kiezen, "bijvoorbeeld de spanning in een trekdraad, die dient voor de aanzet van het baggerwerktuig.

De meetwaarde wordt vertraagd en gefilterd op dezelfde 5 wijze als dit bekend was voor het signaal van de concentratie-meter volgens laplace door middel van e“P^ en l/(p ^ + 1).

Hierin is Td de looptijd en £ de tijdconstante.

Onder looptijd verstaat men de tijdsduur, die verloopt in de registratie van een meting. In de regeltechniek is het ge- -jq bruikelijk deze looptijd of dode tijd uit te drukken in de for- , "DTd* mule e-^

De formule j, —r— is eveneens uit de regeltechniek be- p » + Ί kend. Bij een ingangswaarde x en een uitgangswaarde y hoort * i= p - at ofwel 15 Y (p~+ 1) = x en ^*.+T = s of ψ

Bij de concentratiemeting heeft de looptijd een grote waarde. Bij de krachtmeting niet.

De meting van de concentratie levert een signaal, dat even 20 redig is met de productie volgens de formule: F = Y x concentratie (3) c m

Yoor F kan men ook de productie nemen volgens formule (l). c

Vervolgens wordt bepaald de quotiënt van F en de gemeten c kracht F, welk quotiënt K de verhouding aangeeft tussen de 25 kracht F en de concentratie of productie en met behulp waarvan dan de maximaal toelaatbare kracht F , waarbij de concentra- max tie en productie maximaal zullen zijn, berekend kan worden.

Hiervoor is dan van belang de formule: F y = Yffi x (maximale concentratie) x K (4) jq of F= (maximale oproductie) x K (5)·

Het verschil tussen de werkelijke kracht F en de maximale kracht F kan nu worden gebruikt voor het besturen van de re-max gelapparatuur van het baggerproces en wel zodanig dat de kracht F 35 780 2 3 81 V f 5 zo dicht mogelijk F benadert. Men kan dit doen door verande-ring van de verhaalsnelheid van het haggerwerktuig, vergroting? of verkleining van de baggerdiepte en/of regeling van de snede·»· dikte

De verhouding K wordt voortdurend bepaald, zodat de maxi- 5 male kracht steeds aan de veranderende baggeromstandigheden, zoals de hardheid van de grond, wordt aangepast.

Het blokschema volgens fig. 1 toont bij F de ingevoerde meting van de zich voordoende kracht, die via de formule van laplace een waarde geeft, die wordt gedeeld door de waarde F, 10 van de actueel gemeten concentratie.

De daaruit verkregen verhouding E wordt vermenigvuldigd

met de maximale concentratie en levert de maximale kracht F

max die bij E rechts in het schema wordt vergeleken met de zich' ‘ voordoende kracht F en in de regelaar wordt ingevoerd. 15 ïïit het iers anders opgestelde blokschema van fig. 2 blijkt verder, dat wanneer men de zich voordoende kracht F vermenigvuldigt met het productieseignaal F en deelt door de verhouding E men een productiemeting krijgt volgens de formule:

Geschatte productie = concentratie x mengselsnelheid (6) 20

x Opp. x F / E = Fc x F / E

Fig. 3 leert verder, dat men dit foutsignaal bij E zijnde het verschil tussen F en F via een proportinneel, inlegverende ΤΠ3/Σ en differentiërende regelaar (een zgn. P.I.D. regelaar) kan 25 omzetten in een stuursignaal dat kan dienen voor het regelen van bijvoorbeeld het toerental van de halende zijlier.

Yoor het meten van de losmaakkrachten F kan men gebruikmaken van de meting van de motorstroom bij een elektromotor respectievelijk van de vloeistofdruk bij een hydraulische motor. 50 Dit kan bij de motor van de snijkop en bij die van de lier plaatsvinden. Stroomsterkte respectievelijk vloeistofdruk vormen een factor, die in direkt verband staat tot het vermogen dat de motor moet leveren.

- conclusies - 7902381

Claims

1. Werkwijze voor het regelen van de productie bij een baggerwerktuig door zodanige besturing van de concentratie tfan het mengsel, dat deze de gewenste maximale concentratie zo dicht mogelijk benadert, met het kenmerk, dat voor de besturing van het baggerwerktuig het verschil wordt 5 gemeten tussen één of meer van de ter plaatse van het baggerwerktuig optredende 1 osmaakkrachten (P) en de bij maximale concentratie optredende maximale krachten (P ). v max'

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij voor het regelen van de productie gebruik wordt gemaakt van de gemeten waarde van 10 de concentratie in de zuigbuis, welke waarde wordt vergeleken met een gewenste waarde, welke vergelijking het besturingssig- naal levert, met het kenmerk, dat de onder invloed voor de maximale kracht (P ) telkens wordt aangepast aan de verhouding tussen de zich voordoende concentratie respec- 15 tievelijk productie (P ) en de zich voordoende losmaakkracht (P). c 7902381