PL213833B1 - System nadążnej regulacji mocy napędów przenośnika zgrzebłowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest system nadążnej regulacji napięcia łańcucha i mocy napędów przenośnika zgrzebłowego, zwłaszcza przenośnika zgrzebłowego ścianowego o dużej mocy, przeznaczony do aktywnej regulacji podczas rozruchu przenośnika, oraz w fazie porozruchowej - podczas tak zwanej pracy ustalonej.

Cechą ścianowych przenośników zgrzebłowych jest to, że parametry pracy ich napędów podlegają ciągłym zmianom w wyniku zmienności miejsca ładowania urobku przez maszynę urabiającą i w wyniku dokonywania przekładki podczas pracy. Z różnic wynikających z tolerancji wykonania silników elektrycznych często dochodzić może do dużych dysproporcji mocy pomiędzy napędem wysypowym i zwrotnym, co negatywnie wpływa na trwałość jednostek napędowych, łańcucha zgrzebłowego i powoduje brak możliwości wykorzystania pełnej mocy napędów. Norma przewiduje tolerancję wykonania silników elektrycznych przeznaczonych do zastosowań górniczych w zakresie poślizgu do 20%, a zatem gdy napędy pracują w przenośniku na wspólny łańcuch dochodzi do dysproporcji obciążenia silników na podobnej zasadzie gdy dwa silniki o zróżnicowanych charakterystykach pracują na wspólny wał. Ponadto innym niekorzystnym i częstym objawem pracy przenośnika jest luzowanie łańcucha na zejściu z bębna łańcuchowego, zwłaszcza na napędzie wysypowym, zarówno podczas rozruchu jak i w fazie pracy ustalonej. Podczas rozruchu przenośnika łańcuch ulega zwiększonym sprężystym wydłużeniom, które niekorzystnie wpływają na proces rozruchu. Przewidywane wydłużenia sprężyste kompensuje się napięciem statycznym łańcucha, nazywanym też napięciem wstępnym, które realizuje się podczas postoju przenośnika. Jednak podczas pracy przenośnika, napięcie łańcucha wynikające z sił przekazywanych przez napędy i z w/w napięcia statycznego ulega ciągłym zmianom, które uwarunkowane są poprzez zmienny przebieg krzywizny trasy rynnociągu przenośnika w czasie jego przekładki, oraz zmienności miejsca ładowania urobku przez maszynę urabiającą przemieszczającą się wzdłuż przenośnika. Przy zbyt małym napięciu statycznym łańcucha, podczas rozruchu przenośnika, dochodzi do luzowania łańcucha na zejściu z bębna łańcuchowego na wysypie, powstaje wówczas zwis który prowadzi do bezładnego nagromadzenia odcinka łańcucha na zejściu z tego bębna w dolnej części kadłuba napędu. W wyniku tego może dochodzić do uszkodzeń korpusu napędu, złamań zgrzebeł, zniszczenia dolnego przedziału rynnociągu. Z kolei przy zbyt wysokim napięciu statycznym łańcucha wzrasta zapotrzebowanie mocy i zwiększa się zużycie łańcucha i bębnów łańcuchowych.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL 176187 system samoczynnej kontroli i nastawiania napięcia własnego, statycznego pasm napędowych łańcuchów dużej mocy, obiegających koła napędowe i zwrotne, wyposażony w napęd napinający pasma napędowego bez końca, poprzez zmiany odstępu kół napędowych i zwrotnych. Napęd naprężający ma hydrauliczny siłownik naprężający do zmiany nastawienia odstępu kół napędowych i zwrotnych, przy czym stan naprężeń pasma napędowego wykrywany jest przez nadajnik wartości pomiarowej, a jego sygnały są przetwarzane przez elektroniczną jednostkę w celu sterowania skokiem siłownika. Nadajnik wartości pomiarowej składa się z czujników ciśnienia i drogi przyporządkowanych siłownikowi naprężającemu, mierzących ciśnienie w przestrzeni cylindra oraz skok jego tłoka. Elektroniczna jednostka analizująca jest zaopatrzona w komputer do określania zmian ciśnienia w przestrzeni cylindra siłownika na ustalonej drodze tłoka i posiada urządzenie do sterowania siłownikiem według wykrytych zmian ciśnienia, celem nastawiania optymalnego stanu naprężenia łańcucha.

Znane jest z polskiego opisu patentowego PL 195648 urządzenie do regulacji wstępnego naprężenia cięgna bez końca, składające się z urządzenia napinającego z siłownikiem napinającym i przynależnym mu przyrządem pomiarowym ciśnienia w cylindrze, oraz przyrządu opracowującego pomierzone wielkości, przyporządkowanego do przynajmniej jednego z napędów cięgna bez końca. Urządzenie napinające posiada siłownik napinający, który podłączony jest do przewodu ciśnieniowego i do hydraulicznego obiegu zwrotnego, przy czym w przewodach zainstalowane są zawory elektromagnetyczne, które są sterowane elektronicznym urządzeniem kontrolno-wykonawczym za pośrednictwem elektrycznych przewodów sterujących. Ciśnienie całkowite w komorze cylindra mierzone jest czujnikiem ciśnienia i jego wartość regulowana jest urządzeniem kontrolno wykonawczym połączonym również z przyrządem pomiarowym, mierzącym wartość prądu pobranego przez napęd.

Znane jest też z opisu wynalazku P367919 sterowanie elektrohydrauliczne napinania łańcucha przenośnika zgrzebłowego, w którym stopień napięcia łańcucha odpowiada wielkości poboru prądu przez jednostkę napędową, a sygnały z przetwornika przetwarzane są w zaprogramowanej jednostce analizująco-sterującej. Elementy wykonawcze w postaci elektrozaworów powodują wysuwanie siłowPL 213 833 B1 nika napinającego dla uzyskania napięcia łańcucha o zadanej wartości. Układ posiada urządzenie zasilające, przetwornik sygnału pomiarowego do ciągłego pomiaru obciążenia jednostki napędowej oraz jednostkę analizująco-sterującą, która przetwarza sygnał pomiarowy według zadanego programu i steruje elementami wykonawczymi. Jednostka wyposażona jest w program sterujący elementami wykonawczymi, napełniającymi w medium siłownik hydrauliczny napinający łańcuch.

Celem wynalazku jest system uwzględniający kompleksową regulację parametrów pracy przenośnika, gdzie warunkiem regulacji mocy napędów jest utrzymywanie właściwego napięcia łańcucha.

System nadążnej regulacji napięcia łańcucha i mocy napędów przenośnika zgrzebłowego, według wynalazku, wyposażony w przekształtniki energoelektroniczne zasilające zespoły napędowe lub regulowane sprzęgła hydrokinetyczne zabudowane w napędach oraz wyposażony w teleskopowy napęd zwrotny, charakteryzuje się tym, że ma zespół sterownika do identyfikacji i regulacji stanu pracy przenośnika poprzez układ pomiarowy i układ wykonawczy, przy czym zespół układów pomiarowych stanowią układ kontroli zwisu łańcucha zgrzebłowego schodzącego z bębna łańcuchowego napędu wysypowego i układ monitoringu siły w łańcuchu schodzącym z bębna gwiazdowego napędu zwrotnego oraz układ pomiarowy ciśnienia i stopnia wysuwu tłoczyska w siłowniku napinającym a także układ pomiaru mocy napędów przenośnika.

Układ wykonawczy stanowi rozdzielacz hydrauliczny przynależny do siłownika napinającego, oraz przekształtniki energoelektroniczne lub regulowane sprzęgła hydrokinetyczne. Przy czym regulowane sprzęgło hydrokinetyczne ma regulację napełnienia wodą w czasie pracy ustalonej przenośnika zgrzebłowego.

Układ monitoringu siły w łańcuchu na napędzie zwrotnym posiada ramię podpierające łukowy wycinek prowadnika.

Ponadto system charakteryzuje się tym, że podczas rozruchu przenośnika zespół sterownika steruje tylko napinaniem łańcucha na napędzie zwrotnym na podstawie monitoringu układem kontroli zwisu łańcucha, zaś podczas pracy ustalonej zespół sterownika steruje zarówno napinaniem łańcucha zgrzebłowego jak i mocami napędów wysypowego oraz zwrotnego na podstawie monitoringu układem pomiaru mocy napędów przenośnika, układem monitoringu siły oraz układem pomiaru ciśnienia i stopnia wysuwu tłoczyska oraz układem kontroli zwisu łańcucha.

System nadążnej regulacji napięcia łańcucha i mocy napędów przenośnika zgrzebłowego według wynalazku działa w oparciu o monitoring parametrów pracy przenośnika, teleskopowy napęd zwrotny i regulację mocy napędów. Monitoring parametrów dotyczy siły w łańcuchu zbiegającym z bębna łańcuchowego napędu zwrotnego, analizy stanu łańcucha na zejściu z bębna łańcuchowego napędu wysypowego (luzowaniu lub jego braku), pomiarze mocy generowanej przez napęd wysypowy i napęd zwrotny, pomiarze wysunięcia tłoczysk siłowników zwrotnego napędu teleskopowego i ciśnienia w tych siłownikach. Centralny sterownik analizuje powyższe dane, w wyniku czego generowane są dyspozycje regulacyjne do elementów systemu odpowiedzialnych za regulacje mocy na napędach oraz za napięcie łańcucha.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono na przykładzie wykonania na rysunkach, na których przedstawiono przenośnik z pojedynczymi silnikami na napędzie wysypowym i zwrotnym, gdzie fig. 1 przedstawia schemat regulacji napięcia łańcucha i mocy napędów przenośnika w wersji z zastosowaniem przekształtników energoelektronicznych, fig. 2 przedstawia schemat regulacji w wersji ze sprzęgłami hydrokinetycznymi o regulowanym napełnieniu, a fig. 3 przedstawia schematycznie teleskopowy napęd zwrotny z układem pomiarowym siły w łańcuchu mający zastosowanie dla obu wersji.

Przenośnik ścianowy ma dwa zespoły napędowe. Każdy zespół napędowy składa się z silnika napędowego 1, sprzęgła mechanicznego 2 lub sprzęgła hydrokinetycznego 2' o regulowanym napełnieniu oraz przekładni 3.

Jak pokazano na fig. 1 silniki 1 są zasilane z przekształtników energoelektronicznych 9. Zaś na fig. 2 pokazano schemat zasilania silników 1 za pomocą sprzęgieł hydrokinetycznych 2' o regulowanym napełnieniu. Zespoły napędowe na obydwu schematach przekazują moment napędowy na bęben łańcuchowy 4 napędu wysypowego 5 i bęben łańcuchowy 4' teleskopowego napędu zwrotnego 6. Napęd wysypowy 5 wyposażony jest w układ 14 kontroli zwisu łańcucha 17. Napęd zwrotny 6 wyposażony jest w układ 12 monitoringu siły w łańcuchu 17, oraz układ 13 pomiaru ciśnienia i stopnia wysuwu tłoczysk siłowników napinających 11 teleskopowego napędu zwrotnego. Pomiar siły w łańcuchu zgrzebłowym 17 poprzez układ 12 monitoringu siły w łańcuchu schodzącym z bębna łańcuchowego 4' napędu zwrotnego 6, jest realizowany poprzez wklęsłą część łukowego odcinka 18 prowadnika 19. Układ 12 monitoringu siły w łańcuchu posiada ramię 16 podpierające łukowy wycinek 18 prowadnika.

PL 213 833 B1

Poprzez podparcie łukowego odcinka 18 za pomocą układu 12 monitoringu siły w łańcuchu mierzona jest siła nacisku końcówek każdego z przechodzących pod łukowym odcinkiem 18 zgrzebeł 7. Siła ta jest proporcjonalna do siły w łańcuchu i uwzględniając promień łukowego odcinka, jej faktyczną wartość uzyskuje się poprzez zastosowanie mnożnika o stałej wartości.

System według wynalazku posiada zespół sterownika 8, który spełnia zadanie centralnej jednostki diagnostyczno-sterującej, która współpracuje z układami pomiarowymi i układami wykonawczymi. Elementami wykonawczymi systemu są układy 10 regulacji mocy oraz teleskopowy napęd zwrotny 6 z rozdzielaczem hydraulicznym 15 i siłownikiem napinającym 11 Układ pomiarowy 12 monitoruje siłę w łańcuchu 17 schodzącym z bębna łańcuchowego 4' napędu zwrotnego. Układ 13 mierzy ciśnienia i wysuw tłoczysk siłowników 11 Układ 14 kontroluje zwis łańcucha schodzącego z bębna łańcuchowego napędu wysypowego. Układ 10 mierzy moc obydwu napędów przenośnika. Pracą przenośnika zarządza zespół sterownika 8 do którego doprowadzone są sygnały z układów pomiarowych 12, 13, 14, oraz sygnały z podzespołów układu 10 pomiaru mocy, mierzących moc pobieraną przez silniki elektryczne.

Podczas rozruchu przenośnika zespół sterownika 8 steruje tylko napinaniem łańcucha na napędzie wysypowym 5 na podstawie monitoringu układem 14 kontroli zwisu łańcucha. Podczas rozruchu przenośnika zespół sterownika 8 przetwarza ograniczoną do trzech, ilość danych - na teleskopowym napędzie zwrotnym 6 ciśnienie w siłownikach napinających 11 i stopień wysuwu ich tłoczysk, oraz na napędzie wysypowym 5 stan luzowania bądź nie luzowania łańcucha zgrzebłowego 17. Gdy podczas rozruchu zostanie stwierdzony stan luzowania łańcucha 17 na napędzie wysypowym 5, zespół sterownika 8 wygeneruje krok regulacyjny skutkujący przesterowaniem rozdzielacza hydraulicznego 15 i napinaniem łańcucha.

Podczas pracy ustalonej, po fazie rozruchowej, zespół sterujący 8 analizuje komplet danych przekazywanych przez układy pomiarowe 10, 12, 13, 14 i generuje sygnały sterujące do rozdzielacza hydraulicznego 15, przemienników energoelektronicznych 9 lub sprzęgieł hydrokinetycznych 21 o regulowanym napełnieniu. Rozdzielacz 15 powoduje każdorazowo wysunięcie lub zsunięcie tłoczyska siłownika napinającego 11 o określoną wartość L. Przekształtniki energoelektroniczne 9 zmieniając parametry napięcia i częstotliwości prądów powodują wyrównanie obciążeń silników. Regulacja mocy może być realizowana również na drodze mechanicznej, za pomocą regulowanych sprzęgieł hydrodynamicznych 21. Regulacja mocy za pomocą sprzęgieł hydrokinetycznych 21 polega na ciągłej kontroli i regulacji stopnia napełnienia sprzęgieł w trakcie pracy ustalonej co przekłada się na różnicowanie poślizgów sprzęgieł, dzięki czemu częściowo lub całkowicie można kompensować różnice charakterystyk silników elektrycznych doprowadzając do wyrównania mocy na napędach.

Za sekwencje sygnałów sterujących, zarówno w czasie rozruchu jak i pracy ustalonej odpowiedzialne jest oprogramowanie sterownika utworzone na bazie algorytmu sterowania.

Monitorowanie wielkości wysuwu L tłoczysk siłownika 11 przez zespół sterownika 8 jest istotne w aspekcie utrzymania zapasu skoku siłownika w celu kontynuowania kolejnych kroków regulacyjnych - w przypadku stwierdzenia wyczerpania skoku regulacji S, co może nastąpić w wyniku trwałych wydłużeń łańcucha, zespół sterownika wygeneruje komunikat o konieczności skrócenia łańcucha.

Wykaz oznaczeń na rysunku

- silnik napędowy

- regulowane sprzęgło hydrokinetyczne (hydrodynamiczne)

- sprzęgło

- przekładnia i 4' - bęben łańcuchowy

- napęd wysypowy

- napęd zwrotny

- ześlizg zgrzebła

- zespół sterownika

- przekształtnik energoelektroniczny

- układ pomiaru mocy

- słownik napinający

- układ monitoringu siły w łańcuchu

- układ pomiarowy siłownika

- układ kontroli zwisu łańcucha

- rozdzielacz hydrauliczny

PL 213 833 B1

- ramię

- łańcuch zgrzebłowy

- łukowy odcinek prowadnika 19 - prowadnik L - wysuw tłoka siłownika

Claims (5)

1. System nadążnej regulacji napięcia łańcucha i mocy napędów przenośnika zgrzebłowego wyposażony w przekształtniki energoelektroniczne zasilające zespoły napędowe lub regulowane sprzęgła hydrokinetyczne zabudowane w napędach oraz wyposażony w teleskopowy napęd zwrotny, znamienny tym, że ma zespół sterownika (8) do identyfikacji i regulacji stanu pracy przenośnika poprzez układy pomiarowe i układy wykonawcze, przy czym zespół układów pomiarowych stanowią układ (14) kontroli zwisu łańcucha zgrzebłowego (17) schodzącego z bębna łańcuchowego (4) napędu wysypowego (5) i układ (12) monitoringu siły w łańcuchu (17) schodzącym z bębna łańcuchowego (4) napędu zwrotnego (6) i układ (13) pomiaru ciśnienia i stopnia wysuwu tłoczyska w siłowniku napinającym (11) oraz układ (10) pomiaru mocy napędów przenośnika, natomiast układy wykonawcze stanowią rozdzielacz hydrauliczny (15) przynależny do siłownika napinającego (11), oraz przekształtniki energoelektroniczne (9) lub regulowane sprzęgła hydrokinetyczne (2).

2. System nadążnej regulacji napięcia łańcucha i mocy według zastrz. 1, znamienny tym, że regulowane sprzęgło hydrokinetyczne (2) ma regulację napełnienia wodą w czasie pracy ustalonej przenośnika zgrzebłowego.

3. System nadążnej regulacji napięcia łańcucha i mocy według zastrz. 1, znamienny tym, że układ (12) monitoringu siły w łańcuchu (17) na napędzie zwrotnym (6) posiada ramię (16) podpierające łukowy wycinek (18) prowadnika (19).

4. System nadążnej regulacji napięcia łańcucha i mocy według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas rozruchu przenośnika zespół sterownika (8) steruje tylko napinaniem łańcucha na napędzie wysypowym (5) na podstawie monitoringu układem (14) kontroli zwisu łańcucha.

5. System nadążnej regulacji napięcia łańcucha i mocy według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas pracy ustalonej zespół sterownika (8) steruje napinaniem łańcucha zgrzebłowego (17) i mocami napędów wysypowego (5) oraz zwrotnego (6) na podstawie monitoringu układem (10) pomiaru mocy napędów przenośnika, układem (12) monitoringu siły oraz układem (13) pomiaru ciśnienia i stopnia wysuwu tłoczyska i układem (14) kontroli zwisu łańcucha.