SU1676983A1 - Система обеспечени безопасности работы шахтных подъемных установок при застревании сосудов в стволе - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обеспечению безопасности работы шахтных подъемных установок. Цель - повышение надежности контрол  и предупреждени  аварийных ситуаций . Система состоит из блока 9 задани  посто нных масс, блока 16 прогнозировани , блока 15 задани  уставки срабатывани , блока пам ти (БП) 10, трех блоков сравнени  (БС) 7,13, 14 и блока 17 сигнализации . Дополнительно система снабжена датчиком 1 силы тока, трем  блоками 2, 3 и 4 задержки, четырьм  ключами (К) 5, 8,11 и 12 и блоком 6 умножени . По вление на l/VeuniafiMtrat Систенн управл ющем входе системы сигнала Пуск ПМ приводит к замыканию К 5, 8, 11 и 12, вход щих во второй каскад каждого из К 5, 8,11,12. В блоках 2, 3, 4 задержки реализуетс  передаточна  функци  чистого временного запаздывани . При достижении момента времени т сигналом с выхода блока 2 замыкаютс  К 5 и 8 и на вход блока 6 поступает сигнал с датчика 1. Выходной сигнал А с блока 6 поступает на первый вход БС 7, на второй вход которого через К 8 поступает сигнал D с выхода блока 9. На выходе БС 7 формируетс  сигнал, равный массе груза тф в подъемном сосуде. С выхода БС 7 сигнал поступает на инерционные входы К 11 и БП 10. В последнем производитс  запоминание мгновенного значени  сигнала тгр в момент Г2 . В момент времени Гз сигнал на выходе блока 4, поступа  на первые управл ющие входы К 11 и 12, переводит их в состо ние Замкнут . В результате сигналы БП 10 и БС 7 поступают на входы БС 13. С выхода БС 13 сигнал разности поступает на входы БС 14 и блока 16. На второй вход БС 14 поступает сигнал с выхода блока 15. Сигнал разности с БС 14 поступает на блок 17 сигнализации. 2 ил. fe Os v| О Ю 8

Description

Изобретение относитс  к устройствам и системам обеспечени  безопасности работы шахтных подъемных установок.

Цель изобретени  - повышение надежности контрол  м предупреждени  аварийных ситуаций.

На фиг. 1 приведена схема системы обеспечени  безопасности работы шахтных подъемных установок при застревании сосудов в стволе; на фиг. 2 - временна  циклограмма работы блоков, вход щих в систему.

Система обеспечени  безопасности работы шахтных подъемных установок при за- стревании сосудов в стволе (фиг. 1) содержит датчик 1 силы тока, выполненный в виде токоизмерительного шунта и установленный в цепи  кор  двигател  подъемной машины, первый блок 2 задержки, второй блок 3 задержки, третий блок 4 задержки , первый ключ 5, блок 6 умножени , первый блок 7 сравнени , второй ключ 8, блок 9 задани  посто нных масс, блок 10 пам ти, третий ключ 11, четвертый ключ 12, второй блок 13 сравнени , третий блок 14 сравнени , блок 15 задани  уставки срабатывани , блок 16 прогнозировани ,блок 17 сигнализации останова подъема машины. При этом выход датчика 1 силы тока соединен с одним входом первого ключа 5, к управл ющему входу системы подключены входы трех блоков задержки 2, 3 и 4, и входы четырех ключей 5, 8, 11 и 12, выход первого блока 2 задержки подключен к входам первого 5 и второго 8 ключей, выход второго блока 3 задержки подключен к вхот ду блока пам ти, а выход третьего блока 4 задержки подключен к входам третьего 11 и четвертого 12 ключей, выход ключа 5 соединен через блок б умножени  с одним входом блока 7 сравнени , с другим входом которого соединен через блок 6 умножени  с одним входом блока 7 сравнени , с другим входом которого соединен выход ключа 8, к другому входу которого подключен блок 9 задани  посто нных масс, выход блока 7 сравнени  подключен к другому входу блока 10 пам ти и через ключ И - к одному входу блока 13 сравнени , выход блока 10 пам ти подключен через ключ 12 к другому входу блока 13 сравнени , выход которого подключен к блоку 16 прогнозировани  и через первый вход блока 14 сравнени  - к блоку 17 сигнализации, а к второму входу блока 14 подключен блок 15 задани  уставки срабатывани .

На фиг. 2 (а-и) обозначены: а - узлова  скорость, вращени  двигател  подъемной машины (ПМ); б - сила тока   в цепи  кор  двигател  ПМ и пропорциональный ей сигнал (напр жение) с шунта, установленного в цепи  кор  двигател  ПМ; в - исходный сигнал управлени  двигателем ПМ, имеющий два состо ни  Пуск ПМ, Останов гвыход первого блока 2 задержки; д - выход второго блока 3 задержки; е - выход третьего блока 4 задержки; ж - состо ние первого ключа 5 и второго ключа 8 (замкнут, разомкнут ); з - состо ние третьего ключа 11 и

четвертого ключа 12; и - состо ние ключа, вход щего в состав блока 10 пам ти.

Система работает следующим образом. Моментом начала работы системы (условно прин тым за момент г 0)  вл етс 

сигнал Пуск ПМ), поступающий с управл ющего входа системы и изменение которого показано на фиг. 2в. Этот сигнал подаетс  дежурным машинистом ПМ по мере производственной необходимости при помощи

командоаппарата.

На фиг. 2а приведен график изменени  угловой скорости вращени  двигател  ПМ. Весь цикл движени  состоит из трех участков:

- первый участок (т о-ri)-участок разгона, где подъемный сосуд с грузом движетс  с ускорением до момента ri набора максимальной линейной скорости;

-второй участок - участок движени  подъемного сосуда с равномерной скоростью;

-третий участок - уча сток торможени  (после команды Останов ПМ).

На фиг. 26 приведен график изменени 

тока  кор    двигател  ПМ. Начина  с момента пуска ( т- 0) протекают переходные процессы в цепи  кор , которые дл тс  до момента ri (г 5-8с), после чего ток  кор  стабилизируетс  (также, как и скорость перемещвни  подъемного сосуда). Напр жение U, снимаемое с шунта 1, включенного в цепь  кор  ПМ, пропорционально току  кор 

и 1 т,

где г - активное сопротивление датчика 1.

Характер изменени  напр жени  U повтор ет динамику  , поэтому они изображены на одном графике в соответствующих ос х. Выход датчика 1  вл етс  информационным входом системы.

По мере пойв ени  на управл ющем входе системы сигнала Пуск ПМ (фиг. 2в) он, попада  на вторые управл ющие входы ключейб.3,11,12, замыкает вторые каскады

этих ключей.

По вление на управл ющем входе системы сигнала Пуск ПМ приводит к замыканию ключей, вход щих во второй каскад каждого из ключей 5, 8, 11 и 12. Однако

полностью ключи 5, 8, 11 и 12 еще не замкнуты , так как разомкнуты их первые каскады .

В первом, втором и третьем блоках задержки 2. 3 и 4 реализуетс  передаточна  функци  чистого временного запаздывани 

. При этом дл  первого блока 2 задержки имеем е 1, дл  второго блока 3 задержки е , а дл  третьего блока 4

задержки . На фиг. 2г, д, е приведены выходные сигналы блоков задержки.

По достижению момента времени п сигнал на выходе первого блока 2 задержки измен етс  с низкого уровн  на высокий (фиг. 2г) и поступает на первый управл ющий вход первого ключа 5 и на первый управл ющий вход второго ключа 8.

При этом происходит замыкание ключей , вход щих в первые каскады первого ключа 5 и второго ключа 8 и тем самым оба ключа 5 и 8 замкнуты. Вследствие этого сигнал U поступает на вход блока 6 умножени .

В блоке 6 умножени  производитс  умножение вида

A U -К, где А - выходной сигнал блока 6 умножени ;

U - сигнал датчика 1;

К- коэффициент пропорциональности, равный

if - с Ф -R т1

где С - константа двигател  ПМ;

Ф - магнитный поток (обмотки) возбуждени  двигател  ПМ;

q - ускорение свободного падени , м/с,

R - радиус барабана подъемной машины , м;

г - активное сопротивление датчика 1, Ом.

Выходной сигнал А блока 6 умножени  поступает на первый вход первого блока 7 сравнени . На второй вход первого блока 7 сравнени  через замкнутый второй ключ 8 поступает сигнал D с выхода блока 9 зада- ни  посто нных масс, равный D (mnc-mnp), где тПс масса подъемного сосуда, a mnp - масса противовеса ПМ. В первом блоке 7 сравнени  производитс  вычитание

тгр А - D, где тгр - масса груза в подъемном сосуде.

Из приведенных выше формул следует;

m A-D U К- (rrtnc - mnp)

-  

г с Ф ,

р . (Ttnc - mnpj

g

Отсюда

i с Ф t

ПГ1гр - 1  . р (ГПпс fTlnpj .

0

Выражение (1) получено как описание набора функций, реализуемых блоками системы (фиг. 1).

При равномерном движении подъемного сосуда, т.е., при г п (см. фиг. 2), момент вращени  двигател  Мдв.. исход  из равенства моментов, равен (см. фиг. 1)

Мдв g R (mnc + тгр + тгк + тук) -д ((гппр + тгк + тук ), |де тпс масса подъемного сосуда;

5

0

5

0

5

0

5

тгр - масса груза;

тгк , - массы головного и уравновешивающего канатов, наход щихс  на стороне подъемного сосуда; 5 гппо - масса противовеса;

тгк . тук - массы головного и уравновешивающего канатов, наход щихс  на стороне противовеса.

Так как имеет место равенство (т + 0 ту,-.1) (тгк + тук), то

Мда Q R (mnc f mrp) - g R тпро,

откуда

(гппс-тпр).

mrp

Вместе с тем дл  примен емых в шахтных подъемных установках двигател х с независимым возбуждением:

Мдв С- 1Я- Ф)

Отсюда

Ј $У

mrp I . - (mnc - тпр) .

что полностью идентично формуле (1). Таким образом, на выходе первого блока 7 сравнени  имеетс  сигнал, равный (пропорциональный ) массе груза в подъемном сосуде . С выхода первого блока 7 сравнени  сигнал поступает на инерционный йход блока 10 пам ти и инерционный вход третьего ключа 11,

В момент времени TI/TZ - п, где (Г2 - TI)- интервал времени, необходимый дл  вычислени  mrp, на выходе второго блока 3 задержки (см. фиг. 2д) сигнал измен етс  с низкого уровн  на высокий и поступает на управл ющий вход блока 10 пам ти. При этом в блоке 10 пам ти производитс  запоминание мгновенного значени  сигнала, поданного на его информационный вход, т.е ., величины тГр в момент Г2 .

На процесс замыкани  информации в блоке 10 пам ти отводитс  интервал времени (тз - гг). В момент времени гз сигнал нз выходе третьего блока 4 задержки измен етс  с низкого уровн  на высокий уровень . Этот сигнал, поступа  на первые управл ющие входы третьего ключа 11 и четвертого ключа 12 переводит эти ключи в состо ние замкнут, в результате чего выходные сигналы блока 10 пам ти и первого блока 7 сравнени  поступают на второй и первый входы блока 13 сравнени  соответственно . Во втором блоке 13 сравнени  определ етс  разность оценки текущего значени  массы груза тгр (г) , наход щегос  в подъемном сосуде в момент времени т Гз, и массы груза, запомненной в блоке 10 пам ти в момент тг второго блока 13 сравнени . С выхода второго блока 13 сравнени  полученный сигнал разности поступает на первый вход третьего блока 14 сравнени  и на вход блока 16 прогнозировани . На второй вход третьего блока 14 сравнени  поступает сигнал с выхода блока 15 задани  уставки срабатывани ,

Третий блок 14 сравнени  реализует следующую логическую функцию

У (г)

В, если Д I Д

S если Д Д где у(г) - выходной сигнал третьего блока 14 сравнени , имеющий два уровн  В и О; Д - выходной сигнал второго блока 13

сравнени ;

а Д - выходной сигнал блока 15 задани 

уставки срабатывани .

Если разность Д между начальной массой груза тгр (c-i) в подъемном сосуде и текущей массой mrp (г Гз) станет больше некоторого максимально допустимого значени  (уставки) Д , то эта ситуаци  класси- фицироуетс , как застревание подъемного сосуда в стволе и напуск головного каната. В этом случае сигнал с выхода третьего блока 14 сравнени  поступает на вход блока 17 сигнализации.

Последний (блок 17) выполнен в виде реле, реагирующего на сигнал В от предыдущего блока 14 и размыкающего соответствующие контакты дл  приведени  в действие цепей сигнализации и предохранительного торможени  ПМ.

Блок 16 прогнозировани  позвол ет наблюдать по регистрируемой кривой, отображающей динамику значени  Д и, на этой основе экстраполировать возможные аварийные ситуации.

В момент поступлени  сигнала Останов ПМ (см. фиг. 2) происходит.размыкание второго, первого, третьего и четвертого ключей 5, 8, 11, 12 и тем самым система отклю- чени  от выхода.

Таким образом, предлагаема  система позвол ет достичь желаемого результата, а именно, осуществл ть контроль и предупреждать аварийные ситуации при застрева- нии сосудов в стволе.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Система обеспечени  безопасности работы шахтных подъемных установок при застревании сосудов в стволе, включающа  блок задани  посто нных масс, первый блок сравнени , блок пам ти, второй блок сравнени , вход которого подключен к первому входу третьего блока сравнени  и входу блока прогнозировани , блок задани  уставки срабатывани , подключенный к второму входу третьего блока сравнени , выход которого подключен к блоку сигнализации, о т- личающа с  тем, что, с целью повышени  надежности контрол , она снабжена датчиком силы тока, трем  блоками задержки , четырьм  ключами и блоком умножени , причем выход первого блока задержки подключен к первым входам первого и второго

   ключей, аыход второго блока задержки под блоки к первому входу блока пам ти, выход третьего блока задержки подключен к первым входам третьего и четвертого ключей, выход датчика силы тока соединен с вторым

   входом первого ключа, выход которого через блок умножени  соединен с одним входом первого блока сравнени , к другому входу которого подключен выход второго ключа, к второму входу которого подсоединен блок задани  посто нных масс, выход первого блока сравнени  соединен с вторыми входами блока пам ти и третьего ключа, выход блока пам ти подключен к второму входу четвертого ключа, выход которого и

   выход третьего ключа соединены с соответствующими входами второго блока сравнени , третьи входы первого, второго, третьего и четвертого ключей объединены с входами первого, второго и третьего блоков задержки и  вл ютс  управл ющими входами системы .