RU107280U1

RU107280U1 - PASSENGER CONTROL SYSTEM

Info

Publication number: RU107280U1
Application number: RU2011103929/03U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Козлов; Александр Дмитриевич Лемутов; Александр Леонидович Губанов; Владимир Владимирович Непочатов
Original assignee: Научно-техническая горная ассоциация (НТГА)
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2011-08-10

Abstract

1. Система управления проходческим щитом, включающая маслостанцию, устройство управления потоками рабочей жидкости, гидравлический блок и гидравлические цилиндры, объединенные гидравлической магистралью с рабочей жидкостью, отличающаяся тем, что она снабжена установленными в гидравлических магистралях датчиками давления и блоком генерации и контроля управляющих сигналов, соединенным с устройством управления потоками рабочей жидкости, гидравлическим блоком и с блоком гидравлических цилиндров, при этом устройство управления потоками рабочей жидкости выполнено в виде блока разгрузки, гидравлический блок выполнен с электрогидравлическими усилителями, взаимосвязанными с датчиками давления, а гидравлические цилиндры выполнены с датчиками перемещения. ! 2. Система управления проходческим щитом по п.1, отличающаяся тем, что электрогидравлические усилители выполнены с золотниковыми гидрораспределителями. 1. A control system for a heading shield, including an oil station, a device for controlling the flow of working fluid, a hydraulic unit and hydraulic cylinders combined with a hydraulic line with a working fluid, characterized in that it is equipped with pressure sensors installed in the hydraulic lines and a unit for generating and monitoring control signals connected with a device for controlling the flow of a working fluid, a hydraulic unit and a block of hydraulic cylinders, while the device for controlling flows and the working fluid is made in the form of an unloading unit, the hydraulic unit is made with electro-hydraulic amplifiers interconnected with pressure sensors, and the hydraulic cylinders are made with displacement sensors. ! 2. The control system of the tunnel shield according to claim 1, characterized in that the electro-hydraulic amplifiers are made with spool valves.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при управлении проходческим щитом.The utility model relates to the mining industry and can be used to control a tunnel shield.

Известна система управления проходческим щитом (Intelligent Robotics and Applications Second International Conference, ICIRA 2009, Singapore, December 16-18, 2009.A well-known control system for a heading shield (Intelligent Robotics and Applications Second International Conference, ICIRA 2009, Singapore, December 16-18, 2009.

Статья: Ming Xie, Youlun Xiong, Caihua Xiong, Honghai Liu, Zhencheng Hu, Simulation Analysis of Pressure Regulation of Hydraulic Thrust System on a Shield Tunneling Machine, стр.495, рис.2 (Hydraulic circuit of thrust system)), включающая объединенные гидравлической магистралью с рабочей жидкостью маслостанцию, где формируется поток рабочей жидкости, обладающий характеристиками, необходимыми и достаточными для нормального функционирования системы гидравлического оборудования, блок управления потоками рабочей жидкости, выполненный в виде трехпозиционного клапана, позволяющего производить быстрое перенаправление потоков рабочей жидкости между двумя магистралями, гидравлический блок, включающий коллекторы, необходимые для распределения рабочей жидкости между несколькими гидравлическими цилиндрами, и игольчатые клапаны, позволяющие регулировать расход (величину потока) гидравлической жидкости и соответственно оказывать влияние на скорость перемещения штока гидравлического цилиндра, гидравлические цилиндры, выполняющие работу по преобразованию энергии давления рабочей жидкости на поршень в перемещение штока.Article: Ming Xie, Youlun Xiong, Caihua Xiong, Honghai Liu, Zhencheng Hu, Simulation Analysis of Pressure Regulation of Hydraulic Thrust System on a Shield Tunneling Machine, p. 495, Fig. 2 (Hydraulic circuit of thrust system)), including integrated hydraulic line with the working fluid, the oil station, where the flow of the working fluid is formed, having the characteristics necessary and sufficient for the normal functioning of the hydraulic equipment system, the control unit for the flow of working fluid, made in the form of a three-position valve, which allows for quick redirection of work flows fluid between the two lines, a hydraulic unit, including the manifolds necessary for distributing the working fluid between several hydraulic cylinders, and needle valves, which allow to regulate the flow (amount of flow) of the hydraulic fluid and accordingly affect the speed of the hydraulic cylinder rod, hydraulic cylinders the work of converting the pressure energy of the working fluid to the piston into the movement of the rod.

К недостатком данной системы относятся:The disadvantages of this system include:

- Все гидравлические цилиндры объединены в общий гидравлический контур. Данная особенность построения системы приводит к тому, что равномерное выдвижение штоков в группе гидравлических цилиндров возможно лишь в случае равномерного распределения нагрузки. То есть, если проходческий щит, оснащенный гидравлической системой собранной с использованием принципов исходной схемы, упирается краем ножевого кольца в область повышенной плотности, начинается его разворот и смещение относительно оси проходки.- All hydraulic cylinders are combined into a common hydraulic circuit. This feature of the construction of the system leads to the fact that uniform extension of the rods in the group of hydraulic cylinders is possible only in the case of a uniform load distribution. That is, if a tunneling shield equipped with a hydraulic system assembled using the principles of the initial circuit is abutted by the edge of a knife ring in a region of increased density, its rotation and displacement relative to the axis of penetration begin.

- Ручное управление расходом рабочей жидкости при использовании известной гидравлической схемы носит интуитивный характер и зависит от опытности оператора, а также ряда сопутствующих факторов.- Manual control of the flow of working fluid using a well-known hydraulic circuit is intuitive and depends on the experience of the operator, as well as a number of related factors.

- Оценка эффективности управления возможна лишь при проведении достаточно большого количества рабочих циклов, что может приводить к накоплению ошибки вследствие недостаточного либо избыточного регулирования.- Evaluation of management effectiveness is possible only when conducting a sufficiently large number of work cycles, which can lead to the accumulation of errors due to insufficient or excessive regulation.

Задачей настоящей полезной модели является создание системы управления проходческим щитом, техническим результатом реализации которой является возможность производить мониторинг работы всех гидравлических цилиндров и своевременно вводить корректировки в их совместное использование; осуществлять работу гидравлических цилиндров по заданному алгоритму для канала управления и осуществлять регулирование непрерывно, за счет наличия в системе информационного канала управления системой.The objective of this utility model is to create a driving shield control system, the technical result of which is the ability to monitor the operation of all hydraulic cylinders and make timely corrections to their joint use; to carry out the operation of hydraulic cylinders according to a predetermined algorithm for the control channel and to carry out regulation continuously, due to the presence in the system of an information channel for controlling the system.

Поставленная задача решается тем, что система управления проходческим щитом, включающая, масло станцию, устройство управления потоками рабочей жидкости, гидравлический блок и гидравлические цилиндры, объединенные гидравлической магистралью с рабочей жидкостью, согласно полезной модели, снабжена установленными в гидравлических магистралях датчиками давления и блоком генерации и контроля управляющих сигналов, соединенным с устройством управления потоками рабочей жидкости, гидравлическим блоком и с блоком гидравлических цилиндров, при этом устройство управления потоками рабочей жидкости выполнено в виде блока разгрузки, гидравлический блок выполнен с электрогидравлическими усилителями, взаимосвязанными с датчиками давления, а гидравлические цилиндры выполнен с датчиками перемещения.The problem is solved in that the control system of the heading shield, including an oil station, a device for controlling the flow of working fluid, a hydraulic unit and hydraulic cylinders combined with a hydraulic line with a working fluid, according to a utility model, is equipped with pressure sensors and a generation unit installed in the hydraulic lines and monitoring control signals connected to a device for controlling the flow of a working fluid, a hydraulic unit and a block of hydraulic cylinders, p In this case, the device for controlling the flow of working fluid is made in the form of an unloading unit, the hydraulic unit is made with electro-hydraulic amplifiers interconnected with pressure sensors, and the hydraulic cylinders are made with displacement sensors.

В данной системе управления проходческим щитом электрогидравлические усилители выполнены с золотниковыми гидрораспределителями.In this control system of the heading shield, electro-hydraulic amplifiers are made with spool valves.

Признак, касающийся введения датчиков давления в гидравлические магистрали для контроля в них давления, связан с выполнением и предназначением гидравлического блока, содержащего электрогидравлические усилители.A sign regarding the introduction of pressure sensors in the hydraulic lines for monitoring the pressure in them is associated with the design and purpose of the hydraulic unit containing electro-hydraulic amplifiers.

Гидравлический блок предназначен для доставки и распределения рабочей жидкости между несколькими электрогидравлическими усилителями, а также предназначен для установки в контурах гидравлических магистралей датчиков давления. В заявленной системе электрогидравлические усилители объединены в блок для обеспечения их согласованного функционирования.The hydraulic unit is designed for delivery and distribution of the working fluid between several electro-hydraulic amplifiers, and is also intended for installation of pressure sensors in the circuits of hydraulic lines. In the claimed system, electro-hydraulic amplifiers are combined into a unit to ensure their coordinated operation.

Устройство управления потоками рабочей жидкости, выполненное в виде блока разгрузки, в отличие от трехпозиционного клапана в прототипе, необходим не только для перенаправления потоков рабочей жидкости, но и для быстрого перенаправления потоков рабочей жидкости между магистралями, ее подачи и слива, предварительного регулирования характеристик расхода и давления рабочей жидкости и предотвращения падения давления в системе посредством блокирования гидравлических магистралей, поскольку разработанная система является динамической. По своей сути данный блок является разгрузочным, т.к. за счет данного предварительного регулирования блок снижает гидравлическую нагрузку на электрогидравлические усилители, поэтому он так и назван.The device for controlling the flow of working fluid, made in the form of a discharge unit, in contrast to the three-position valve in the prototype, is necessary not only for redirecting the flows of the working fluid, but also for quickly redirecting the flows of the working fluid between the lines, its supply and discharge, preliminary control of flow characteristics and working fluid pressure and preventing the pressure drop in the system by blocking the hydraulic lines, since the developed system is dynamic. At its core, this unit is unloading, because due to this preliminary regulation, the unit reduces the hydraulic load on the electro-hydraulic amplifiers, which is why it is called that.

Блок генерации и контроля управляющих сигналов по сути является блоком управления и предназначен для точного регулирования управляющими сигналами и контроля за их отработкой.The control signal generation and control unit is essentially a control unit and is intended for precise control signal control and control over their development.

Гидравлические цилиндры выполнены в виде блока с датчиками перемещения, необходимыми для контроля за отработкой ими управляющего сигнала и являющимися датчиками обратной связи между блоком гидравлических цилиндров и блоком генерации и контроля управляющих сигналов.Hydraulic cylinders are made in the form of a block with displacement sensors necessary for monitoring the development of a control signal by them and which are feedback sensors between the hydraulic cylinder block and the block for generating and monitoring control signals.

На чертеже в виде схемы представлена заявленная система управления проходческим щитом. Система изображена в виде двух каналов распространения сигналов: информационного канала управления и энергетического.The drawing in the form of a diagram shows the claimed control system sinking shield. The system is depicted in the form of two signal propagation channels: an information control channel and an energy one.

Информационный канал управления, включающий блок 1 генерации и контроля управляющих сигналов (блок управления) с обратными связями взаимодействующих с ним блоков. Аналогичный канал в прототипе отсутствует. По этому каналу передаются сигналы управления от входа к объекту управления - системе управления проходческим щитом. Особенностью информационного канала является низкий уровень мощности управляющих сигналов. В его состав также включены входные элементы регулятора (микропроцессоры, корректирующие цепи, электрогидравлические усилители) и датчики обратной связи (на схеме не показаны).The control information channel, including a block 1 for generating and controlling control signals (control block) with feedbacks from the blocks interacting with it. A similar channel in the prototype is missing. On this channel control signals are transmitted from the entrance to the control object - the control system of the heading shield. A feature of the information channel is the low power level of the control signals. It also includes controller input elements (microprocessors, corrective circuits, electro-hydraulic amplifiers) and feedback sensors (not shown in the diagram).

Энергетический канал, который в измененном виде частично представлен в прототипе, предназначен для распространения преобразуемой энергии от источника питания к нагрузке (объекту управления - системе управления проходческим щитом). Уровень мощности передаваемых сигналов здесь существенно выше.The energy channel, which is partially represented in the prototype in an altered form, is intended for the distribution of the converted energy from the power source to the load (control object - the control system of the heading shield). The power level of the transmitted signals is much higher.

Энергетический канал включает в себя: маслостанцию 2, блок 3 разгрузки, гидравлический блок 4 с электрогидравлическими усилителями, объединенными в блок 5 и взаимосвязанными с датчиками 6 давления, а также блок 7 гидравлических цилиндров с датчиками 8 перемещения (на чертеже изображен один гидравлический цилиндр).The energy channel includes: oil station 2, unloading unit 3, hydraulic unit 4 with electro-hydraulic amplifiers integrated in unit 5 and interconnected with pressure sensors 6, as well as hydraulic cylinder unit 7 with movement sensors 8 (one hydraulic cylinder is shown in the drawing).

Все составляющие элементы энергетического канала объединены гидравлической магистралью с рабочей жидкостью (на чертеже не показана)All the constituent elements of the energy channel are combined by a hydraulic line with a working fluid (not shown in the drawing)

При этом составляющие элементы каналов взаимосвязаны между собой. Так, блок 1 генерации и контроля управляющих сигналов соединен с блоком 3 разгрузки, гидравлическим блоком 4 и с блоком 7 гидравлических цилиндров.In this case, the constituent elements of the channels are interconnected. So, the unit 1 for generating and controlling control signals is connected to the unloading unit 3, the hydraulic unit 4 and to the hydraulic cylinder unit 7.

Рабочий цикл заявленной системы сводится к следующему.The working cycle of the claimed system is as follows.

Генерируют исполнительный импульс.На устройство управления потоками рабочей жидкости, который по сути своей является блоком 3 разгрузки, подают управляющий сигнал от блока 1, который им отрабатывается, а давление и расход рабочей жидкости приводятся к параметрам, удовлетворяющим рабочему режиму системы. При этом потоки рабочей жидкости перенаправляются в зависимости от выбранного режима работы системы (выдвижение/уборка штока гидравлического цилиндра). Управляющие сигналы подают и на электрогидравлические усилители блока 5.An executive impulse is generated. The control fluid flow control device, which is essentially an unloading unit 3, is supplied with a control signal from the unit 1, which is processed by it, and the pressure and flow rate of the working fluid are reduced to parameters that satisfy the operating mode of the system. At the same time, the flow of the working fluid is redirected depending on the selected mode of operation of the system (extension / cleaning of the hydraulic cylinder rod). Control signals are also supplied to the electro-hydraulic amplifiers of unit 5.

Производится поканальная отработка управляющих сигналов электрогидравлическими усилителями блока 5 с помощью регулирования расхода рабочей жидкости за счет изменения площади поперечного сечения гидравлической магистрали и как следствие регулирование скорости движения штоков гидравлических цилиндров.Channel-by-channel testing of control signals by electro-hydraulic amplifiers of block 5 is carried out by adjusting the flow rate of the working fluid by changing the cross-sectional area of the hydraulic line and, as a result, controlling the speed of the rods of hydraulic cylinders.

Поканальная отработка сигналов производится и гидравлическими цилиндрами 7, также производится контроль над перемещением штоков гидравлических цилиндров 7 и отправка соответствующих данных в блок 1 генерации и контроля управляющих сигналов, т.е. осуществляется обратная связь но положению штоков гидравлических цилиндров 7.Channel-by-channel signal processing is also carried out by hydraulic cylinders 7, control is also carried out on the movement of the rods of hydraulic cylinders 7 and the corresponding data are sent to block 1 for generating and monitoring control signals, i.e. feedback is provided on the position of the rods of the hydraulic cylinders 7.

Далее производится сложение управляющего сигнала блока 1 с данными о перемещении штоков гидравлических цилиндров 7 и генерация нового управляющего сигнала.Next, the control signal of block 1 is added to the data on the movement of the rods of the hydraulic cylinders 7 and a new control signal is generated.

Таким образом, заявленная система управления проходческим щитом имеет преимущество перед известной системой, т.к. является динамической системой, то есть в ней осуществляется непрерывное регулирование и контроль параметров системы, что обеспечивает большую достоверность системы.Thus, the claimed control system sinking shield has an advantage over the known system, because It is a dynamic system, that is, it continuously regulates and monitors the parameters of the system, which ensures greater reliability of the system.

Claims

1. A control system for a heading shield, including an oil station, a device for controlling the flow of working fluid, a hydraulic unit and hydraulic cylinders combined with a hydraulic line with a working fluid, characterized in that it is equipped with pressure sensors installed in the hydraulic lines and a unit for generating and monitoring control signals connected with a device for controlling the flow of a working fluid, a hydraulic unit and a block of hydraulic cylinders, while the device for controlling flows and the working fluid is made in the form of an unloading unit, the hydraulic unit is made with electro-hydraulic amplifiers interconnected with pressure sensors, and the hydraulic cylinders are made with displacement sensors.

2. The control system of the tunnel shield according to claim 1, characterized in that the electro-hydraulic amplifiers are made with spool valves.