PL161972B1 - Spoeób I układ starowania hamowaniem przenośników taśmowych, zwłaszcza opadających - Google Patents

Abstract

U k ła d sterow ania h am ow an ia przenośników taśm ow ych, zw łaszcza opadających, w spółpracujący z co najm niej je d n y m s iln ikiem asynchronicznym stan o w iącym napęd o biektu , p ołączon ym przełącznie z siecią tró jfazo w ą 1 źró d łem prądu stałego, m ającym zespół p rzełączalnych rezystorów w obw od zie w irn ika, w yposażony w reg ulator p ołączony z w yjściem czu jn ika prędkości obrotow ej w irn ik a, zn a m ie n n y ty m , ze m a b lo k (8) sterow ania i blokad przenośnika, którego d w a w yjścia połączone są z w ejściam i regulatora (9) 1 zarazem , je d n o z nich z w ejściem zespołu (3 ) przełączan ia nap ięcia tró jfazo w eg o, a drugie z w ejściem zespołu (4) p rzełączan ia źró d ła (5) napięcia stałego, zaś dalsze w yjścia połączone są ze sterującym i w ejściam i źró d ła (5) n apięcia stałego, zespołu (7) rezystorów w o bw od zie w irn ik a (6) i zespołu (11) ham ow an ia m echanicznego, natom iast w yjścia regulatora (9) połączone są z w ejściam i bloku (8) sterow an ia 1 b lo k a d , z a ś r e g u la t o r (9) je s t p o n a d to w yposażony w b lo k (12) sam okontroli elem entów stero w an ia i h am ow an ia d ynam icznego.

Description

Przedmiotem wynalazków jest sposób i układ sterowania hamowaniem przenośników taśmowych, zwłaszcza opadających, które pracują w kopalniach w zakresie dodatnich i ujemnych momentów napędowych, czyli przenośników transportujących urobek w dół.

Z polskiego opisu patentowego nr 132 516 znany jest sposób i układ hamowania silnika asynchronicznego o wirniku połączonym z dużą masą. Sposób polega na odłączeniu uzwojeń stojana od źródła zasilania i zasilaniu ich prądem stałym, z jednoczesnym dołączeniem rezystorów, do uzwojeń wirnika, a następnie na załączeniu hamulców mechanicznych. Wartość napięcia stałego do zasilania stojana uzależnia się od obciążenia silnika istniejącego

161 972 w chwili przerwania zasilania napięciem przemiennym i ogranicza wartość natężenia prądu do podwójnej wartości prądu znamionowego. Podczas hamowania mierzy sie prędkość obrotową wirnika i przetwarza na wielkość elektryczną, w oparciu o którą dobiera sie wartość rezystorów dołączonych do uzwojeń wirnika w granicach 0,3-1,2 stosunku napięcia znamionowego do prądu znamionowego oraz ustala sie moment załączania hamulców mechanicznych.

Układ realizujący opisany sposób ma rezystory podłączone do uzwojeń wirnika za pośrednictwem wyłącznika załączającego zarazem źródło prądu stałego do toru zasilającego stojŁn silnika. Do źródła prądu stałego dołączony jest zespół pomiarowo-regulacyjny, którego wejście przyłączone jest do toru zasilającego stojan silnika. Do wirnika dołączony jest natomiast zespół pomiaru obrotów połączony z wejściem przekształtnika o co najmniej dwóch wyjściach, z których jedno połączone jest z zestykami do załączania rezystorów, a drugie połączone jest z wyłącznikiem hamulców mechanicznych. Zespół pomiarowo-regulacyjny składa sie z członu mierzącego obciążenie silnika z przetwornikiem prądowym na wyjściu, dołączonym do członu o zadanej charakterystyce przejścia, którego wyjście jest połączone z przetwornikiem natężenia prądu na sygnały sterujące źródłem prądu stałego, przy czym przetwornik ten wyposażony jest w człon pamięci.

W momencie odłączenia stojana od źródła napięcia przemiennego następuję załączenie źródła prądu stałego i zarazem włączenie rezystorów w uzwojenia wirnika. Równocześnie zespół pomiarowo-regulacjyny przetwarza wartość mocy na sygnał prądowy, który po przekształceniu wysterowuje źródło prądu stałego na odpowiednią wartość natężenia prądu, niezbędnego do zasilania wirnika, co powoduje jego hamowanie. Jednocześenie zespół pomiaru obrotów wirnika zamienia zmierzoną wartość prędkości obrotowej na sygnał napięciowy, który w przekształtniku przetwarzany jest na progowy sygnał sterujący. Jeżeli hamowanie przebiega zbyt wolno przekształtnik powoduje wyłączenie części dodatkowych rezystorów, a po osiągnięciu zadanej prędkości obrotowej - załącza hamulce mechaniczne.

Z polskiego opisu patentowego nr 136 921 znany jest układ hamowania silnika asynchronicznego o wirniku połączonym z dużą masą, mający rezystory dodatkowe połączone z uzwojeniami wirnika oraz agregat prostownikowy o regulowanym napięciu, dołączony za pośrednictwem wyłącznika do toru zasilającego stojan silnika. W układzie znajduje sie regulator cyfrowy wyposażony w programy hamowania w relacji wartości rezystancji do wartości napięcia stałego stanowiący zarazem przekształtnik sygnału obrotów wirnika, którego jedno wejście połączone jest z torem zasilającym stojan silnika napięciem przemiennym, a drugie wejście połączone jest z indukcyjnym czujnikiem do pomiaru obrotów wirnika. Wyjścia tego regulatora połączone są ze sterującym wejściem agregatu prostownikowego i z wejściem zespołu sterującego wartością rezystancji w obwodzie wirnika. Trzecie wyjście regulatora połączone jest z wyłącznikiem hamulców mechanicznych.

W momencie, gdy zachodzi konieczność zatrzymania silnika odłącza sie uzwojenia stojana od sieci trójfazowej i załącza sie równocześnie napięcie stałe z agregatu prostownikowego, którego wartość dobiera regulator cyfrowy w oparciu o pomiar wartości mocy, realizowany w regulatorze, istniejącej w chwili tuz przed odłączeniem stojana od sieci. Na podstawie zmierzonej wartości mocy regulator wybiera jeden z n poziomów napięcia stałego, któremu jest przyporządkowany odpowiedni do niego program przełączania rezystorów w uzwojeniach wirnika. Podczas hamowania sygnały o wartości prędkości obrotowej wirnika przekształcane są w regulatorze w ten sposób, że następuję dobór programu czasowego załączania rezystorów. Program hamowania realizowany jest dzięki temu z wykorzystaniem wierzchołków charakterystyk mechanicznych silnika, co pozwala na równomierny i krótki przebieg hamowania. Po osiągnięciu przez wirnik założonej prędkości obrotowej wirnika następuję załączenie hamulców mechanicznych.

Układy znane z polskich opisów patentowych nr 132 516 i 136 291 nie znajdują zastosowania do hamowania silników napędzających przenośniki opadające, szczególnie o dużym momencie ujemnym, ponieważ nie dają możliwości zatrzymania przenośnika w z góry

161 972 zadanym czasie, co stanowi warunek konieczny przy przenośnikach pracujących w ciągu technologicznym, gdzie pracuje wiecej niż jeden przenośnik opadający, przy czym warunek ten musi być spełniony zarówno Drży obecności, jak taż braku napięcia zasilającego. Układy te nie zapewniają osiągnięcia żądanago jrasu hamowania w przypadku awarii członów elektrycznych, wchodzących w skład układu hamowania.

Uzależnienie wartości natężenia prądu staltgo hamującego, doprowadzanego do stojana, od mocy pobieranej przez zespół napędowy w chwili wyłączenia napędu, nie pozwala na precyzyjne odzwierciedlenie parametrów przenośnika w czasie hamowania i pomimo korygowania tej wartości podczas hamowania, nie umożliwia uzyskania zadanego czasu hamowania. Na pomiar mocy mają bowiem wpływ opory mechaniczne ruchu przenośnika łącznie z masą hamowaną, a zależność ta jest na tyle złożona i zmienna w funkcji czasu i warunków eksploatacji, tak że nie można tą drogą określić dokładnie parametrów hamowania obiektu.

Z opisu patentowego ZSRR nr SU 1 136 286 znany jest sposób hamowania silnika elektrycznego, w którym wyłącza sie uzwojenie stojana od źródła zasilania i włącza w to uzwojenie prąd stały, kontroluje moment hamujący, ujemną prędkość wału silnika, porównując z zadaną ujemną prędkością i uzyskany rezultat porównuje ze zmierzonym momentem hamującym. Według rezultatu tego porównania reguluje sie wartość prądu stałego w uzwojeniu stojana, mierzy jego wartość oraz częstotliwość obrotów wału silnika i reguluje wartość rezystancji uzwojenia wirnika proporcjonalnie do relacji r = kJ, gdzie R oznacza rezystancje uzwojenia wirnika, W oznacza częstotliwość obrotu wału silnika, J oznacza prąd stały w stojanie a k oznacza współczynnik proporcjonalności. Sposobem tym uzyskuje sie zwiększenie płynności hamowania, a także obniżenie strat energii elektrycznej.

Sposób znany z tego opisu patentowego może być użyty tylko do hamowania silników, które po odłączeniu od sieci zasilającej nie są napędzane mechanicznie. Nie nadaje sie zatem do stosowania w przypadku hamowania przenośników taśmowych pracujących w zakresie dodatnich i ujemnych momentów napędowych.

Wynalazek dotyczy sposobu hamowania przenośników taśmowych zwłaszcza opadających, poprzez odłączenie od sieci trójfazowej uzwoień stojanów silników asynchronicznych, napędzających przenośnik i następnie ich zasilanie dobieraną wartością prądu stałego oraz poprzez załączanie zespołu rezystorów w obwodach wirników i dalsze korygowanie ich rezystancji, z dohamowaniem mechanicznym.

Istota wynalazku polega na tym, że najpierw w okresie beznapedowym mierzy sie gradient prędkości obiektu, określa na jego podstawie wartość tej prędkości i kierunek jej zmian w oparciu o to dobiera się pierwszą wartość natężenia prądu stałego, a następnie podczas hamowania nadal mierzy sie gradient prędkości, realizując według wyżej podanych kryteriów, dla zadanego odcinka czasowego, hamowanie z korekcją wartości natężenia prądu stałego i dobiera wartość rezystancji w obwodzie wirnika. Korzystne jest, gdy na bieżąco kontroluje sie sprawność elementów realizujących sterowanie i hamowanie i w przypadku wykrycia nieprawidłowości przystępuję do hamowania mechanicznego w tym samym zadanym odcinku czasowym.

Wynalazek dotyczy także układu sterowania hamowaniem przenośników taśmowych, zwłaszcza opadających, współpracującego z co najmniej jednym silnikiem asynchronicznym stanowiącym napęd obiektu, który jest połączony przełącznie z siecią trójfazową i źródłem prądu stałego, mającego zespół przełączalnych rezystorów w obwodzie wirnika, wyposażonego w regulator połączony z wyjściem czujnika prędkości obrotowej wirnika. Istota wynalazku polega na tym, że układ ma blok sterowania i blokad przenośnika, którego dwa wyjścia połączone są z wejściami regulatora i zarazem, jedno z nich z wejściem zespołu przełączania napięcia trójfazowego, a drugie z wejściem zespołu przełączania źródła napięcia stałego, zaś dalsze wyjścia połączone są ze sterującymi wejściami źródła napięcia stałego, zespołu rezystorów w obwodzie wirnika i zespołu hamowania mechanicznego, natomaist wyjścia regulatora połączone są z wejściami bloku sterowania i blokad. Regulator jest wyposażony w blok samokontroli elementów sterowania i hamowania dynamicznego.

161 972

Korzystne jest, gdy regulator ma człon kontroli gradientu prędkości obrotowej wirnika połączony z wyjściami członu pomiaru czasu, członu pomiaru prędkości, członu obliczania gradientu prędkości i członu sterowania zespołu rezystorów oraz z wejściami członu wyboru wartości natężenia prądu stałego i bloku sterowania i blokad przenośników. Człon wyboru wartości natężenia prądu stałego jest ponadto połączony z wejściem członu sterowania zespołu rezystorów.

Gradient prędkości przenośnika w stanie beznapędowym zmienia się od wartości ujemnych do wartości dodatnich, a jego znak i wartość zależą od stopnia załadowania przenośnika i oporów ruchu. Obydwie te wielkości są zmienne i przypadkowe, przy czym opory ruchu zależą miedzy innymi od czasu eksploatacji przenośnika i warunków klimatycznych. Obliczenie, zgodne ze sposobem według wynalazku gradientu prędkości w stanie beznapedowym, to znaczy w momencie kiedy nie występują inne czynniki, to jest moment napędowy lub hamujący silników zasilanych prądem zmiennym, pozwala dokładnie wybrać początkowy prąd hamowania, zapewniający - przy ewentualnej minimalnej jego korekcji - uzyskanie zadanego czasu hamowania. Uzyskanie czasu hamowania o stałej wartości, niezależnej od stopnia załadowania i oporów ruchu, jest szczególnie ważne przy pracy przenośnika w ciągu technologicznym przenośników hamowanych, co pozwala hamować ciąg przenośników bez wzajemnych przesypów.

Sterowanie zgodne z wynalazkiem pozwala na rozpoczęcie procesu hamowania przenośnika taśmowego w dowolnym czasie, z eliminacją ewentualności zasypywania następnego przenośnika, przy hamowaniu zbyt wolnym lub zasypywania sterowanego przenośnika przez przenośnik nadający, przy hamowaniu zbyt szybkim. W układzie według wynalazku zapewniona jest nie tylko ta korzystna funkcja tego hamowania, lecz także niezawodność działania, którą sie uzyskuje przez samokontrole regulatora w beznapedowym okresie oraz kontrole działania elementów sterujących i wykonawczych podczas hamowania, której ewentualnie negatywny wynik prowadzi do uruchomienia sterowaniem hamulcem mechanicznym i spełnienie założenia hamowania przenośnika w zadanym czasie.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu, a fig. 2 schemat blokowy regulatora, zastosowanego w układzie.

Przykład I. W przykładzie tym przedstawiony jest układ sterowania przenośnika taśmowego opadającego, napędzanego i hamowanego silnikiem asynchronicznym. Do stojana 1 silnika asynchronicznym dołączony jest zasilający tor 2 połączony przełącznie poprzez pierwszy zespół 3 styczników z siecią trójfazową o napięciu 6 kv i drugi zespół 4 styczników ze źródłem napięcia stałego 500 V, w postaci zespołu 5 prostowników prądowych. W obwodzie wirnika 6 włączony jest zespół 7 rezystorów, którego wejścia dołączone są do wyjścia bloku 8 sterowania i blokad przenośnika taśmowego. W układzie znajduje sie regulator 9, którego jedno wejście połączone jest z wyjściem czujnika 10 prędkości obrotowej wirnika 6, a pozostałe dwa wejścia połączone są z wyjściami bloku 8 sterowania i blokad przenośnika, które są zarazem przyłączone, jedno do sterującego wejścia zespołu 3 styczników prądu zmiennego, a drugie do sterującego wejścia zespołu 4 styczników prądu stałego. Wyjścia regulatora 9 przyłączone są do wejść bloku 8 sterowania i blokad przenośnika. Inne trzy wyjścia bloku 8 połączone są kolejno do sterującego wejścia zespołu 5 prostowników, do sterującego wejścia zespołu 7 rezystorów i do sterującego wejścia zespołu 11 hamowania mechanicznego wirnika 6. Regulator 9 jest elektrycznie sprzęgnięty z blokiem 12 samokontroli elementów układu sterowania i członów wykonawczych przenośnika.

Regulator 9 ma następującą strukturę.

Wyjście czujnika 10 prędkości obrotowej wirnika 6 połączone jest do członu 13 pomiaru prędkości, którego wyjście dołączone jest do wejścia 14 członu obliczania gradientu prędkości, do wejścia członu 15 kontroli gradientu prędkości i do wejścia członu 16 sterowania zespołu 7 rezystorów. Regulator 9 ma człon 17 pomiaru czasu, wejściem połączony z wyjściem bloku 8 sterowania i blokad, a wyjściem połączony z wejściem członu 14

161 972 obliczania gradientu prędkości i wyjściem członu 15 kontroli gradientu prędkości. Człon kontroli gradientu prędkości ma ponadto jedno wejście przyłączone do wyjścia członu obliczania gradientu prędkości, a drugie do wyjścia członu 16 sterowania zespołu 7 rezystorów, natomiast dwa wyjścia członu 15 przyłączone są, jedno do wejścia członu 18 wyboru wartości prądu stałego, a drugie do jednego z wejść bloku 8 sterowania i blokad. Człon 18 wyboru wartości prądu stałego ma jedno wyjście przyłączone do wejścia członu sterowania zespołu 7 rezystorów, a drugie do wejścia bloku 8 sterowania i blokad przenośnika.

Przykład II. Sposób zgodny z wynalazkiem realizowany jest w układzie przedstawionym w przykładzie I następująco.

Blok 8 sterowania i blokad przenośnika realizuje sterowanie hamowaniem elektrodynamicznym przy pomocy regulatora 9. Jedynym sygnałem pomiarowym wprowadzonym do regulatora 9 jest sygnał z czujnika 10 prędkości obrotowej wirnika 6, na podstawie którego w członie 13 pomiaru prędkości jest na bieżąco obliczana prędkość taśmy przenośnika. Sterowanie hamowaniem rozpoczyna sie, gdy blok 18 sterowania i blokad przenośnika odłączy napięcie trójfazowe od stojana 1 silnika zespołem 3 styczników. Sygnał odłączenia napięcia trójfazowego powoduje jednocześnie włączenie pełnej rezystancji zespołu 7 rezystorów w obwody wirnika 6 silnika, a w regulatorze 9 uruchomienie członu pomiaru czasu i członu 14 obliczania gradientu prędkości. Gradient prędkości taśmy przenośnika jest obliczany na podstawie sygnałów czasu z członu 17 pomiaru czasu i wartości prędkości taśmy przenośnika z członu 13 pomiaru prędkości. Po odłączeniu napięcia trójfazowego uruchamia sie blok 12 samokontorli, który sprawdza prawidłowość działania regulatora 9 a w szczególności członu 13 pomiaru prędkości, członu 18 wyboru prądów i członu 16 sterowania zespołu 7 rezystorów. Negatywny wynik kontroii powoduje uruchomienie poprzez blok 8 sterowania i blokad przenośnika zespołu 11 hamowania mechanicznego. Po wygaszeniu pola elektromagnetycznego w silniku blok 8 sterowania i blokad przenośnika załącza zespół 4 styczników prądu stałego, co powoduje równocześnie przekazanie przez człon 14 obliczania gradientu prędkości, średniej wartości obliczonego gradientu prędkości taśmy przenośnika w czasie wygaszania pola do członu 18 wyboru wartości prądu stałego. Układ 18 wyboru wartości prądu wybiera na tej podstawie wartość początkową prądu hamowania, która poprzez blok 8 sterowania i blokad przenośnika powoduje wystawienie właściwych prądów przez zespół 5 prostowników prądowych. Prądy te są podane następnie poprzez załączone styczniki 4 prądu stałego na stojan 1 silnika, wywołując efekt hamowania elektrodynamicznego. Równocześnie z wystawieniem prądów początkowych następuję uruchomienie członu 15 kontroli gradientu prędkości, który na podstawie sygnałów z członu 17 pomiaru czasu, członu 12 pomiaru prędkości i członu 14 obliczania gradientu prędkości kontroluje efekty hamowania elektrodynamicznego. Jeżeli z tych sygnałów wynika, że nie zostanie osiągnięty zadany czas hamowania, to człon 15 wydaje polecenie zmniejszenia, gdy czas hamowania bedzie za krótki lub zwiększenia, gdy czas hamowania bedzie za długi, prądów hamowania przez człon 18 wyboru prądów. Jeżeli mimo tego efekty hamowania są niewłaściwe, to jest przenośnik rozpędza sie, hamuje bardzo wolno lub szybko, to następuje kolejno poprzez blok 8 sterowania i blokad przenośnika wyłączenie prądu stałego w zespole 5 prostowników prądowych, odłączenie styczników 4 prądu stałego i załączenie zespołu 11 hamowania mechanicznego.

Układ 16 sterowania zespołu 7 rezystorów, na podstawie prędkości taśmy przenośnika z członu 13 pomiaru prędkości, zwiera kolejne stopnie zespołu 7 rezystorów, dołączonych do wirnika 6 silnika, zwiększając efekt hamowania elektrodynamicznego, przy małych prędkościach. Sekwencja załączenia i progi prędkości, przy których następują załączenia, zalezą od prądów hamowania wystawionych przez człon 18 wyboru prądów. Działanie członu kontorli gradientu prędkości zostaje zablokowane przez człon 16 sterowania zespołu 7 rezystorów w momencie zwarcia pierwszego stopnia zespołu 7 rezystorów. Po uzyskaniu prędkości minimalnej, przy której efekty hamowania elektrodynamicznego są bardzo małe.

161 972 człon 16 sterowania zespołu 7 rezystorów uruchamia poprzez blok 8 sterowania przenośnika zespół 11 hamowania mechanicznego.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób sterowania hamowaniem przenośników taśmowych zwłaszcza opadających, poprzez odłączenie od sieci trójfazowej scojanów silników asynchronicznych, napędzających przenośnik i następne ich zasilanie dobieraną wartością prądu stałego oraz poprzez załączenie zespołu rezystorów w obwodach wirników i dalsze korygowanie ich rezystancji, z dohamowaniem mechanicznym, znamienny tym, że najpierw w okresie beznapedowym mierzy sie gradient prędkości obiektu, określa na jego podstawie wartość tej prędkości i kierunek jej zmian i w oparciu o to dobiera sie pierwszą wartość natężenia prądu stałego, a następnie podczas hamowania nadal mierzy sie gradient prędkości, realizując według wyżej podanych kryteriów dla zadanego odcinka czasowego hamowanie z korekcją wartości natężenia prądu stałego i dobiera wartość rezystancji w obwodzie wirnika.
2. 2. Sposób wg zastrz. 1,znamienny tym, że na bieżąco kontroluje sie sprawność elementów realizujących stecowanie i hamowanie i w przypadku wykrycia nieprawidłowości przystępuję do hamowania mechanicznego w tym samym zadanym odcinku czasowym.
3. 3. Układ sterowania hamowaniem przenośników taśmowych, zwłaszcza opadających, współpracujący z co najmniej jednym silnikiem asynchronicznym stanowiącym napęd obiektu, połączonym przełącznie z siecią trójfazową i źródłem prądu stałego, mającym zespół przełączalnych rezystorów w obwodzie wirnika, wyposażony w regulator połączony z wyjściem czujnika prędkości obrotowej wirnika, znamienny t y m, ze ma blok (8) sterowania i blokad przenośnika, którego dwa wyjścia połączone są z wejściami regulatora (9) i zarazem, jedno z nich z wejściem zespołu (3) przełączania napięcia trójfazowego, a drugie z wejściem zespołu (4) przełączania źródła (5) napięcia stałego, zaś dalsze wyjścia połączone są ze sterującymi wejściami źródła (5) napięcia stałego, zespołu (7) rezystorów w obwodzie wirnika (6) i zespołu (11) hamowania mechanicznego, natomiast wyjścia regulatora (9) połączone są z wejściami bloku (8) sterowania i blokad, zaś regulator (9) jest ponadto wyposażony w blok (12) samokontroli elementów sterowania i hamowania dynamicznego.
4. 4. Układ według zastrz. 1,znamienny tym, że regulator (9) ma człon (15) kontroli gradientu prędkości obrotowej wirnika (6) połączony z wyjściami członu (17) pomiaru czasu, członu (13) pomiaru prędkości, członu (14) obliczania gradientu prędkości i członu (16) sterowania zespołu (7) rezystorów oraz z wejściami członu (18) wyboru wartości natężenia prądu stałego i bloku (8) sterowania i blokad przenośnika, natomiast człon (18) wyboru wartości natężenia prądu stałego jest ponadto połączony z wejściem członu (16) sterowania zespołu (7) rezystorów.