RU2801914C1

RU2801914C1 - Method for automatic tension control of traction body of two-drive scraper conveyor

Info

Publication number: RU2801914C1
Application number: RU2022129320A
Authority: RU
Inventors: Сергей Василевич Корнеев; Максим Григорьевич Рахутин; Виктория Юрьевна Доброногова; Вадим Алексеевич Зотов
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2023-08-18

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: automatic tension control of the traction body of the two-drive scraper conveyor, containing the head and tail drive stations, each of which contains a hydraulic tensioner with a telescopic pan and hydraulic power cylinders, is carried out as follows. Data is received from pressure sensors in the hydraulic cylinders of the tensioners of the head and tail drive stations, data from the power sensors of the drives of the head and tail drive stations, and data from the sensor for sagging chains of the traction body in the branch running from the head drive. All received data is processed in the master device, forming an updated pressure control law. Pressure is regulated only in the hydraulic cylinders of the tensioner of the tail drive station, depending on the obtained refined pressure control law to control tension of the traction body.

EFFECT: reduced energy consumption by the drive and improved durability of the traction body of the two-drive scraper conveyor.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области горной техники, а именно к скребковым конвейерам, которые эксплуатируются в очистных забоях угольных шахт.The invention relates to the field of mining equipment, namely to scraper conveyors, which are operated in the working faces of coal mines.

При работе забойных скребковых конвейеров в режиме установившегося движения возникает задача управления натяжением тягового органа, которую можно решать посредством гидравлического натяжного устройства с телескопическим рештаком и силовыми гидроцилиндрами, входящего в состав приводной станции и позволяющего изменять длину тягового контура конвейера [Вихерс К.П. Автоматическое регулирование предварительного натяжения цепей скребковых конвейеров и струговых установок / К.П. Вихерс // Глюкауф. - 1986. -№3. - С. 27].When face scraper conveyors operate in the steady motion mode, the task of controlling the tension of the traction body arises, which can be solved by means of a hydraulic tensioning device with a telescopic pan and power hydraulic cylinders, which is part of the drive station and allows you to change the length of the traction circuit of the conveyor [Vihers K.P. Automatic control of the pretensioning of chains of scraper conveyors and plows / K.P. Vikhers // Glukauf. - 1986. -№3. - S. 27].

Известен способ автоматического управления натяжением тягового органа конвейера, при котором непосредственно измеряются усилия в опорах вала приводных звездочек и крутящий момент на этом валу [Вихерс К.П. Автоматическое регулирование предварительного натяжения цепей скребковых конвейеров и струговых установок / К.П. Вихерс // Глюкауф. - 1986. - №3. - С. 28]. Сравнение этих величин в анализирующем устройстве позволяет определить значение усилия в холостой ветви цепи, с учетом которого в дальнейшем регулируется ход телескопической секции натяжного устройства. Недостатками этого способа является необходимость измерения крутящего момента посредством тензометрического узла с подвижным токосъемным устройством, применение которого неприемлемо при эксплуатации конвейера на шахтах опасных по газу и пыли.There is a method of automatic control of the tension of the traction body of the conveyor, which directly measures the forces in the bearings of the shaft of the drive sprockets and the torque on this shaft [Wikhers K.P. Automatic control of the pretensioning of chains of scraper conveyors and plows / K.P. Vikhers // Glukauf. - 1986. - No. 3. - S. 28]. Comparison of these values in the analyzing device makes it possible to determine the value of the force in the idle branch of the chain, taking into account which the course of the telescopic section of the tensioner is subsequently regulated. The disadvantages of this method is the need to measure the torque by means of a strain gauge assembly with a movable current collector, the use of which is unacceptable when operating the conveyor in mines hazardous for gas and dust.

Наиболее близким по совокупности признаков и результатам, которые достигаются, является способ автоматического регулирования натяжения тягового органа скребкового конвейера, головная приводная станция которого оснащена гидравлическим натяжным устройством с телескопической секцией [Пат. 79260 , МПК B65G 23/00. Cnoci6 автоматичного регулювання натягування тягового органа скребкового конвеера / Ширш Л.Н., Корнеев С.В., Варченко Ю.Е. (Украина). - Опубл. 11.06.2007, Бюл. №8]. Согласно этому способу регулирования контролируется образование слабины цепей возле головного привода, измеряется потребляемая мощность головного привода, суммарная потребляемая мощность головного и хвостового приводов, давление в гидроцилиндрах натяжного устройства, на основании чего формируется адаптивный закон управления давлением в гидроцилиндрах и, таким образом, осуществляется стабилизация минимального натяжения тягового органа на заданном уровне .The closest in terms of the set of features and the results that are achieved is a method for automatically controlling the tension of the traction body of the scraper conveyor, the head drive station of which is equipped with a hydraulic tensioner with a telescopic section [US Pat. 79260 , IPC B65G 23/00. Cnoci6 of automatic adjustment of the tensioning of the traction body of the scraper conveyor / Shirsh L.N., Korneev S.V., Varchenko Yu.E. (Ukraine). - Published. 06/11/2007, Bull. No. 8]. According to this control method, the formation of chain slack near the head drive is controlled, the power consumption of the head drive, the total power consumption of the head and tail drives, the pressure in the hydraulic cylinders of the tensioner are measured, on the basis of which an adaptive law of pressure control in the hydraulic cylinders is formed and, thus, the stabilization of the minimum tension of the traction body at a given level .

Недостатками этого способа являются: 1) перемещения в процессе регулирования пункта разгрузки конвейера, что приводит к усложнению его конструкции и, возможно, к просыпанию груза; 2) неизбежное рассогласование между фактическими значениями сопротивления движению порожняковой ветви двухприводного конвейера W_П, а такжеThe disadvantages of this method are: 1) movement in the process of regulating the point of unloading of the conveyor, which leads to the complication of its design and, possibly, spillage of the load; 2) the inevitable mismatch between the actual values of the resistance to movement of the empty branch of the two-drive conveyor W _P , as well as

потерь электрической энергии на участке силового кабеля между приводами и их расчетными значениями, которые вместе с измеряемыми величинами служат для формирования закона управления, что приводит к существенному отклонению регулируемого натяжения от заданного значения и, как следствие, к повышению затрат энергии при транспортировании груза и снижению долговечности тягового органа.losses of electrical energy in the section of the power cable between the drives and their calculated values, which, together with the measured values, serve to form the control law, which leads to a significant deviation of the adjustable tension from the set value and, as a consequence, to an increase in energy costs during the transportation of cargo and a decrease in the durability of the traction body.

Техническим результатом, достигаемым в изобретении, является снижение потребляемой приводом энергии и повышение долговечности тягового органа двухприводного скребкового конвейера путем минимизации натяжения тягового органа, которое регулируется посредством гидравлического натяжного устройства по уточненному закону управления, формируемому с использованием более адекватной реальным условиям информации о нагрузках в конвейере.The technical result achieved in the invention is to reduce the energy consumed by the drive and increase the durability of the traction body of a two-drive scraper conveyor by minimizing the tension of the traction body, which is controlled by a hydraulic tensioning device according to a refined control law, formed using more adequate information about the loads in the conveyor.

Поставленная задача решается в результате того, что согласно предлагаемому способу в скребковом конвейере с входящим в состав головной приводной станции гидравлическим натяжным устройством, оборудованным телескопическим рештаком и силовыми гидроцилиндрами, управление осуществляется аналогичным дополнительным гидравлическим натяжным устройством, введенным в состав хвостовой приводной станции, по уточненному закону, для формирования которого измеряются давления в гидроцилиндрах натяжных устройств и потребляемые мощности приводов обеих приводных станций.The problem is solved as a result of the fact that, according to the proposed method, in a scraper conveyor with a hydraulic tensioning device, which is part of the head drive station, equipped with a telescopic pan and power hydraulic cylinders, control is carried out by a similar additional hydraulic tensioning device, introduced into the tail drive station, according to the refined law , for the formation of which the pressures in the hydraulic cylinders of the tensioners and the power consumption of the drives of both drive stations are measured.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена функциональная схема конвейера с системою автоматического управления натяжением по предлагаемому способу.The invention is illustrated by the drawing, where in Fig. 1 shows a functional diagram of a conveyor with an automatic tension control system according to the proposed method.

В состав конвейера входит тяговый орган 1, электроприводы 2 и 3, гидравлические натяжные устройства с телескопической секцией и двумя гидроцилиндрами 4 и 5, соответственно головной и хвостовой приводных станций. Электродвигатели электропривода 2 питаются от электрической сети М_г, а электродвигатели электропривода 3 - от М_х.The conveyor includes a traction body 1, electric drives 2 and 3, hydraulic tensioners with a telescopic section and two hydraulic cylinders 4 and 5, respectively, the head and tail drive stations. The electric motors of the electric drive 2 are powered from the electrical network M _g , and the electric motors of the electric drive 3 - from M _x .

Датчиками мощности 6 и 7, соответственно головной и хвостовой приводных станций измеряются мощности N_г и N_x, потребляемые, соответственно, двигателями Power sensors 6 and 7, respectively, of the head and tail drive stations measure the power N _g and N _x consumed, respectively, by the engines

головного и хвостового приводов, датчиками давления 8 и 9 - давления р_г и р_х в гидроцилиндрах натяжных устройств, соответственно головной и хвостовой приводных станций.head and tail drives, pressure sensors 8 and 9 - pressure p _g and p _x in the hydraulic cylinders of the tensioners, respectively, the head and tail drive stations.

Датчиком провисания 10 контролируется провисание цепей тягового органа 1 в ветви, сбегающей с головного привода, (точка А тягового контура).Sag sensor 10 controls the sag chains of the traction body 1 in the branch running down from the main drive (point A of the traction circuit).

В задающем устройстве 11 на основании сигналов, поступающих от всех указанных датчиков, определяются тяговое усилие F хвостового привода, сопротивление движению порожняковой ветви конвейера W и соответствующая текущим значениям F_x и W_n точка тягового контура с наименьшим натяжением, затем с учетом всей имеющейся информации и заданного натяжения тягового органа 1 формируется уточненный закон управления давлением в гидроцилиндрах 5 хвостовой натяжной станции, согласно которому в точке тягового контура с наименьшим натяжением поддерживается уровень натяжения .In the master device 11, based on the signals from all these sensors, the traction force F of the tail drive, the resistance to movement of the empty conveyor branch W and the point of the traction circuit with the least tension corresponding to the current values of F _x and W _n are determined, then, taking into account all available information and given tension of the traction body 1 an amended law is formed pressure control in the hydraulic cylinders 5 of the tail tension station, according to which the tension level is maintained at the point of the traction circuit with the least tension .

Сумматор 12 обеспечивает определение сигнала рассогласования между сигналом р задающего устройства 11 и сигналом р_х датчика давления 9.The adder 12 determines the mismatch signal between the signal p of the driver 11 and the signal p _x of the pressure sensor 9.

Автоматический регулятор 13 для достижения необходимого давления в гидроцилиндрах 5 хвостовой приводной станции на основании сигнала Δр (Δр=р - р_х), Automatic regulator 13 to achieve the required pressure in the hydraulic cylinders 5 of the tail drive station based on the signal Δр (Δр=р - р _x ),

который поступает от сумматора 12, обеспечивает поступление в гидроцилиндр 5 рабочей жидкости с расходом Q_x.which comes from the adder 12, ensures that the working fluid enters the hydraulic cylinder 5 with a flow rate Q _x .

В основу предлагаемого способа управления положены следующие требования. Для обеспечения нормальной работы цепного обвода необходимо в сбегающей с головного привода ветви тягового органа 1 (точка А тягового контура) избегать провисания цепей, т.е. необходимо, чтобы выполнялось условие .The proposed control method is based on the following requirements. To ensure the normal operation of the chain bypass, it is necessary to avoid sagging chains in the branch of the traction body 1 running off the main drive (point A of the traction circuit), i.e. it is necessary that the condition .

В точке тягового контура с наименьшим натяжением необходимо поддерживать натяжение на заданном уровне Минимальное натяжение образуется в точке А тягового контура при условии F_x<W_n, или в точке В, если F_x≥W_n. Предлагаемый способ реализуется следующим образом.At the point of the traction circuit with the least tension, it is necessary to maintain tension at a given level The minimum tension is formed at point A of the traction circuit under the condition F _x <W _n , or at point B if F _x ≥W _n . The proposed method is implemented as follows.

Если при работе конвейера в точке А тягового контура образуется провисание цепей, то по сигналу датчика провисания 10 в задающем устройстве 11 формируется управляющее воздействие, при котором автоматический регулятор 13 обеспечивает оперативное повышение давления в гидроцилиндрах 5 хвостовой приводной станции. Под воздействием гидроцилиндров 5 телескопическая секция раздвигается, а хвостовая приводная станция передвигается до устранения провисания цепей.If during the operation of the conveyor at point A of the traction circuit sagging of the chains is formed, then, according to the signal of the sag sensor 10, a control action is formed in the master device 11, in which the automatic regulator 13 provides a prompt increase in pressure in the hydraulic cylinders 5 of the tail drive station. Under the influence of hydraulic cylinders 5, the telescopic section moves apart, and the tail drive station moves until the sag is eliminated chains.

При условии отсутствия провисания по сигналам датчиков мощности 6, 7, датчиков давления 8, 9 и согласно заданному значению с формируется уточненный закон управления давлением в гидроцилиндрах 5 хвостового привода по которому при F_x<W_n натяжение тягового органа 1 поддерживается на уровне в точке А тягового контура вблизи головного привода, а при F_x≥W_n - в точке В тягового контура вблизи хвостового привода. В автоматическом регуляторе 13 задаваемый сигнал р сравнивается с сигналом р_х, поступающим по контуру обратной связи с датчика 9 хвостовой приводной станции, и при их рассогласовании формируется регулирующее воздействие. Если Δр>0, то автоматический регулятор 13 подает рабочую жидкость в гидроцилиндры 5. При этом в них повышается давление и телескопическая секция раздвигается. Если Δp<0, то жидкость из гидроцилиндров 5 сливается. При этом давление в гидроцилиндрах 5 снижается, а телескопическая секция сдвигается.Provided there is no sagging according to the signals of power sensors 6, 7, pressure sensors 8, 9 and according to the set value with the refined law of pressure control in hydraulic cylinders 5 of the tail drive is formed according to which, at F _x <W _n, the tension of the traction body 1 is maintained at the level at point A of the traction circuit near the head drive, and when F _x ≥W _n - at point B of the traction circuit near the tail drive. In the automatic controller 13, the given signal p is compared with the signal p _x coming through the feedback loop from the sensor 9 of the tail drive station, and when they mismatch, a control action is formed. If Δp>0, then the automatic regulator 13 supplies the working fluid to the hydraulic cylinders 5. At the same time, the pressure in them increases and the telescopic section moves apart. If Δp<0, then the liquid from the hydraulic cylinders 5 is drained. In this case, the pressure in the hydraulic cylinders 5 is reduced, and the telescopic section is shifted.

Таким образом, осуществляется автоматическое управление натяжением тягового органа 1.Thus, the tension of the traction body 1 is automatically controlled.

Преимуществом предлагаемого способа в сравнении с известными способами является больший объем информации, используемой при формировании закона управления гидравлическим натяжным устройством, что позволяет повысить его точность и эффективность эксплуатации конвейера.The advantage of the proposed method in comparison with known methods is a larger amount of information used in the formation of the control law of the hydraulic tensioner, which improves its accuracy and efficiency of the conveyor.

В результате расчетов установлено, что реализация предложенного способа в сравнении со способом натяжения тягового органа приводом, реализуемым на большинстве забойных скребковых конвейеров, позволит повысить долговечность цепей по фактору износа их шарниров в 1,5…2,7 раза, а также снизить потребление энергии до 40%.As a result of the calculations, it was found that the implementation of the proposed method, in comparison with the method of tensioning the traction body by the drive, implemented on most face scraper conveyors, will increase the durability of the chains in terms of the wear factor of their hinges by 1.5 ... 2.7 times, as well as reduce energy consumption to 40%.

Claims

SUBSTANCE: method for automatic tension control of the traction body of a two-drive scraper conveyor, containing a head and tail drive stations, each of which contains a hydraulic tensioning device with a telescopic pan and power hydraulic cylinders, carried out by an automatic control system, in which:

- receive data from pressure sensors in the hydraulic cylinders of the tensioners of the head and tail drive stations;

- receive data from the power sensors of the drives of the head and tail drive stations;

- receive data from the sensor of sagging chains of the traction body in the branch running down from the main drive;

- processing all the received data in the master device, forming an updated pressure control law;

- regulate the pressure only in the hydraulic cylinders of the tensioner of the tail drive station, depending on the obtained refined pressure control law to control the tension of the traction body.