SU1437486A2 - Устройство дл управлени землесосным снар дом - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  автоматизации землесосных снар дов. Цель изобретени  - повышение произ-ти землесосного снар да. Устройство снабже но датчиком (Д) 1 расхода, Д 2 плотности пульпы, Д 3 напора, Д 4 мощности грунтового насоса, Д 5 разрежени , Д 11 сопротивлени  среды. Блок 6 определени  ожидаемого расхода формирует сигнал, характеризующий величину расхода в напорной трубе. Блок 7 определ ет допустимую величину вакуума, со ответствующую оптимальному значению . разрежени  на всасе. Полученна  величина сравниваетс  в блоке 8 сравнени  с величиной существующего разрежени , поступающей с Д 5.Выходной сигнал блока 8 управл ет исполнительным механизмом 9, задающим скорость папильони- ровани  с учетом величины сигнала Д 11. Работу устройства контролирует блок 10 контрол , осуществл ющий в аварийном режиме отключение исполнительного механизма 9 и включение сигнализации . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. s (Л

Description

41

СО

4

00

О5

L

14)

JO

Изобретение относитс  к гидромеханизации , а именно к устройствам автоматизации , землесосных снар дов при добыче полезных ископаемых, в част- кости малосв занных грунтов типа озерного ила (сапропел  ), и  вл етс  усовершенствованием известного устрой- ;ства.

: Цель изобретени  - повьппение про- 1изводительности землесосного снар - ;Да.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 -- {землесосный снар д с расположением устройства дл  з правлени , общий вид, на фиг.З - схематическое расположение и одна из возможных конструкций датчика сопротивлени  среды. I Устройство дл  управлени  земле- jcoCHbiM снар дом содержит датчики рас- |хода 1, плотности пульпы 2, напора ,3, Iустановленные :на напорном трубо- 1проводе, датчик 4 мощности грунтового JHacoca, датчик 5 разрежени , блок 16 определени  ожидаемого расхода, блок 7 определени  дог1устимой величи- ны вакуума, блок 8 сравнени , ис- :полнительный механизм 9. блок 10 контрол , и датчик 11 сопротивлени  :среды.

; Датчики расхода 1, плотности пуль- 1пы 2, напора 3, мощности грунтового ;Насоса 4 подключены к блоку 7 опре- делени  допустимой величины вакуума, на вход которого подключен также блок 6 определени  ожидаемого расхода, св  :занный в свою очередь с датчиком 1 расхода, а выходы блока 7 определени  допустимой величины вакуума соединены с входами блока 8-сравнени  и блока

10контрол , при этом блок 8 сравнени  соединен также с датчиком 5 разрежени , исполнительным механизмом 9 и блоком 10 контрол . На вход исполни- TejIbHoro механизма 9 также подключен датчик 11 сопротивлени  среды, соединенный с блоком 1 О контрол .

Принцип действи  датчика 11 сопротивлени  среды основан на измерении Сопротивлени  среды продвижению в ней грунтозаборного органа. Датчик

11сопротивлени  среды может использовать любой способ передачи и переработки информации - электрический, гидравлический, пневматический, ком-, бинированный и т.п.

Одно из возможных исполнений датчика 11 сопротивлени  среды представ25

с Ю

15 20 , 30

35 - 40

45 Q

55

л ет собой два чувствительных элемента , закрепленных на разньк сторонах грунтозаборного устройства 12 в виде камер 13 с гибкими мембранами 14 и прибора сравнени  их показаний в виде дифференциального манометра 15. , I Полости камер 13 и манометра 15 соединены и заполнены жидкостью. Показани  нанометра 15 пропорциональны величине сопротивлени  сапропелевой зал€|жи продвижению сквозь нее грунтозаборного устройства.

С выхода дифференциального манометра стандартный электрический сигнал 0-5 мА подаетс  на вход (обмотку управлени ) испол нительного механизма 9 и на вход блока 10 контро л . При этом большему сопротивлению среды соответствует меньша  скорость папильонировани  и наоборот,

Чувствительность датчика 1 1 сопро: тивлени  среды обусловлена конструктивным выполнением. При движении грунтозаборного устройства в воде (см. фиг.З)

Pi Pj,(О

где - давление воды на чувствительные элементы. При наличии сапропел  Р 7 Р (либо Р 2 Р при движении в другую сторону). При этом

4Р Р,-. Р,(2)

где ЛР - разница давл ений.

Эта величина определ ет степень воздействи  сапропел  залежи на чувствительный Элемент. Следовательно, величина /IP (и соответствующий ей электрический эквивалент на- выхо - де с дифференциального манометра) однозначно определ ет механические и геологические свойства сапропелевой залежи. Эта величина  вл етс  интегральной оценкой (с позиций воз-- можности грунтозабора) таких свойств залежи .как консистенци , в зкость, влажность, температура, степень предварительной переработки материала и т.п.

Таким образом, датчик 11 сопротивлени  среды дает информацию, обеспечивающую соотношение технологических режимов грунтозабора со свойствами залежи и, следовательно, обеспечивает повышение производительноети землесосного снар да в зонах с малопластичным и в зким материалом. Описьшаема  конструкци  датчика 11 сопротивлени  среды содержит нестандартные изготавливаемые; части - две камеры 13 с мембранами 14 и дифференциальный манометр 15. В качестве последнего может быть применен лю-

бой серийный дифманометр, имеющий электрический выход, например, типа

дс-э.

Исполнительным механизмом 9  вл ютс  штатные дл  многих земснар дов папильонажные лебедки, имеющие привод от двигател  посто нного то- ка управл емые через магнитные усилители типа 1ШУ-11М2. Сигналы управлни  в описьшаемом устройстве от блока 8 сравнени  и датчика 11 сопротив лени  среды поступают на обмотки управлени  соответственно левого или правого магнитного усилител  (в зависимости от направлени  папильониро вани ). В обмотке управлени  проис- ходит суммирование сигналов, и соответственно сумма мен ет число обортов электродвигател  лебедки и скорость папильонировани .

Устройство работает следующим образом.

Опускаетс  рама грунтозаборного устройства 12 землесосного снар да, заполн ют систему водой, включают устройство дл  управлени  землесосным снар дом, включают грунтовый насос 16 (фиг.2).При нахождении грунтозаборного устройства в залежи начинаетс  процесс всасывани  и транс

ТО

5 20 25 37486

да поступают на блок 7 определеТш  допустимой величины вакуума, в котором значени  сигналов с датчика 1 рас хода и блока 6 определени  ожидаемого расхода возвод тс  во вторую степень , определ етс  произведение сигналов с датчика 1 расхода и датчика 2 плотности, и величина сигнала с датчика 4 мощности делитс  на это произведение. Далее определ етс  сумма сигналов в блоке cyмм fpoвaни  с датчика 3 напора, с первого и второго блоков умножени  и блока делени .

Величина сигнала с блока 7 определени  допустимой величины вакуума соответствует оптимальной величине разрежени  во всасе. Эта величина в блоке 8 сравнени  сравниваетс  с величиной существующего разрежени , поступающего с датчика 5 разрежени .

Выходной сигнал блока 8 сравнени  поступает на обмотку управлени  исполнительного механизма 9. Сюда же поступает сигнал с датчика 1I сопротивлени  среды и происходит их суммирование .

Если сигнал с датчика 5 разрежени  больше, чем сигнал с блока определени  допустимой величины вакуума и при этом сигнал с датчика 1 Г сопротивлени  среды достаточно мал, что говорит о хорошей текучести сапропел  залежи, то исполнительный меха- ; низм 9 увеличивает скорость папильонировани . Это приводит к увеличению количества поступающего грунта,изменению плотности пульпы, изменени м показаний , поступающих с других дат30

35

портировани  пульпы по напорному тру 40 чиков, и соответственно к увеличению

бопроводу. На выходах датчиков расхода 1, плотности 2, напора 3, мощности 4, разрежени  5, сопротивлени  среды 1 1 по вл ютс  сигналы.

Блок 6 определени  ожидаемого рас- 45 устройства окажутс  слои более в зкохода на основе показаний датчика 1 расхода определ ет величину расхода в в напорном трубопроводе через врем , соответствующее времени прохождени  пульпы из всасывающего трубопровода через грунтовый насос в напорный трубопровод.

Регулирование ведетс  по шести каналам: расходу, плотности пульпы, напору, мощности грунтового насоса, .разрежению, сопротивлению среды.

Сигналы с датчиков 1, 2, 3,4 и блока 6 определени  ожидаемого расхосигнала с блока 7 определени  допустимой величины вакуума. Процесс будет приближатьс  к установившемус  режиму Если же на пути грунтозаборного

го сапропел  и разрежение превысит оптимальное, то исполнительный механизм 9 уменьшает скорость папильо- нировани . (Засорение всаса  вл ет50 с  недопустимым, это приводит к кавитации. Задачей датчика 11 сопротивлени  среды  вл етс  предотвращение этого).

Таким образом, в процессе работы

55 разрежение во всасе грунтонасоса

(скорость папильонировани ) поддер- , живаетс  на оптимальном уровне, отсутствует кавитационный режим, повышаетс  производительность землесосного снар да, срок службы грунтового насоса и проточной части конструкции и обеспечиваютс  все преимущества предлагаемого устройства.

Работу устройства контролирует блок 10 контрол . Если в процессе работы выйдет из стро  один из управ- х| ю1цих блоков или датчиков или сразу } ескол1 ко, то это приведет к тому, Цто сигнал на выходе блока 8 сравне- Йи . будет иметь значение, отличное с|т возможных значений, характерный исправной работы устройства. В этом случае блок 10 контрол  отключает исполнительный механизм 9 и приводит в действие сигнализацию. I Необходимость учета параметров, йонтролируемььс в описываемом устройстве (расход, плотность пульпы, на- ii:op, мощности грунтового насоса, раз ;|ежени  и свойств среды), показана математическими зависимост ми, приве- ;:;енными в описании к основному изобретению , при зтом процесс грунтозабора е|предел етс  напр жением сдвига сапро 1|елевой залежи. При движении в залежи 1 ембр$на датчика деформируетс  с си- Лой, равной

F А ,

(3)

сопротивление продвижению мембраны в среде;

площадь мембраны в плоскости, 5 перпендикул рной направлению набегающего потока; касательное напр жение сдви- .га, определ емое дл  гидросмесей уравнением Бенгама 40

и V

1в 5Г

+ S.

(4)

где ч - козффициеит структурной в зкости;

dV

rr- - градиент скоррсти сдвига;

at

Ср - статическое начальное напр жение сдвига.

Козффициент структурной в зкости  вл етс  функцией р да физических параметров , в том числе температуры.А начальное напр жение сдвига определ етс  как

о 15г 2 в .с, 1,5 г . 5j

ilo - Ю СШО-А)

5 0 5

0

5 0

В

где А - зольность сапропел ;

GO - содержание органических веществ в сапропеле.

Из вышесказанного следует, что показани  датчика сопротивлени  среды определ ют возможности грунтозабора, его оптимальную интенсивность.

6 целом непрерывное регулирование идет по 6 параметрам: мощности грунтового насоса N(t), напора в напорном трубопроводе M(t), плотности пульпы, расхода пульпы Q(t), разрежению во всасе V(t) и сопротивлению среды (напр жению сдвига сапропелевой залежи) .

Преимуществом данного устройства  вл етс  обеспечение работы землесосного снар да с учетом параметров среды, что оптимизирует процесс грунтозабора и транспортировани  материала. Необходимость такого обеспечени  видна в том, что состо ние рабочего тела (сапропелевой залежи) характеризуетс  набором как стабильных , так и переменных во времени и в пространстве параметров и поэтому адаптаци  режимов работы землесосного снар да к ним  вл етс  об зательной .

За счет улучшени  качества регулировани , устранени  кавитационных режимов, точного поддержани  оптимальных параметров процесса, повьппе- ни  долговечнос.ти работы насоса и проточной части конструкции удаетс  повысить производительность землесосного снар ла.

Формула 13обре тени 

Claims (2)

1.Устройство дл  управлени  землесосным снар дом по авт.св.№ 1258959, отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  производительности,

в него введен датчик сопротивлени  среды, первый выход которого подключен к входу исполнительного механизма , а второй - к входу блока контрол .

2.Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что датчик сопротивлени  среды вьшолнен в виде двух закрепленных на противоположных сторонах грунтозаборного устройства землесосного снар да чувствительных элементов , соединенных с первьм и вторым входами элемента сравнени .

,3L

j ffny/r/ref/ue саг /уо/гелл

ff ffCnO/7fftfff7P b O/ y

- fejfatfu3My

ft eflt/f mOHCfcact/

фие.Ъ