SU1685834A1 - Способ контрол грузонесущей способности ленточного конвейера - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматизации конвейерного транспорта и может быть использовано дл  технической диагностики работоспособности ленточных конвейеров, предназначенных дл  перемещени  сыпучих грузов. Цель - повышение надежности контрол . Дл  этого измер ют активную мощность приводного двигател , скорость конвейера и плотность транспортируемого материала. На основании измеренных величин определ ют текущее значение объема транспортируемого материала. Задают предельное значение объема транспортируемого материала. Определ ют отношение текущего значени  объема транспортируемого материала к предельному, по которому суд т о загрузке конвейера. 3 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к автоматизации конвейерного транспорта и может быть использовано дл  технической диагностики работоспособности ленточных конвейеров, предназначенных дл  перемещени  сыпучих материалов.

Цель изобретени  - повышение надежности контрол .

На фиг.1 представлена статическа  (расходна ) характеристика ленточного конвейера; на фиг.2 - графики, характеризующие динамику  влени  завала конвейера транспортируемым материалом; на фиг.З - функциональна  схема устройства контрол  работоспособности ленточного конвейера.

Положительный эффект применени  данного способа достигаетс  следующим образом.

Производительность ленточных конвейеров вертикального транспортировани  (элеваторы и нории) определ ют зависимостью , выраженной в единииах или объема

G qzptyV, кг/с;(1)

Q qzVV, м3/с(2)

где q - геометрическа  вместимость ковша , м3;

z - число ковшей на один погонный метр, z 1/SK;

S« - шаг ковшей, м;

р- насыпна  плотность транспортируемого материала, кг/м ;

жА

О

ел

00

о

ty- коэффициент заполнени  ковшей, О , р 1;

V - скорость ленты, м/с.

Параметры q и z  вл ютс  посто нными , а р , и Ул - переменными. Плотность р зависит от вида перемещаемого груза и даже дл  груза одного и того же вида может заметно мен тьс . Коэффициент ip характеризует отношение объема транспортируемого ковшом груза к геометрической вместимости ковша. Коэффициент зависит от свойств груза, условий подачи (загрузки), скорости ленты и др. Скорость ленты зависит от величины нагрузки на конвейер (массы груза на ленте) и его технического состо ни .

Производительность ленточных конвейеров горизонтального и наклонного транспортировани  сыпучих грузов определ етс  соответственно зависимост ми

G s р Vn, кг/с;. (3)

Q Vn, м3/с,(4)

где s - площадь поперечного сечени  сыпучего груза на ленте, м2.

Таким образом, производительность ленточного конвейера есть некотора  случайна  функци  времени, определ ема  совокупностью факторов и параметров, характеризующих как сыпучий груз и услови  его подачи на конвейер (производительность конвейера зависит от количества поступающего на него сыпучего груза Qn(t)), так и техническое состо ние конвейера . В случае вертикальных конвейеров эти факторы привод т к изменению коэффициента ip, а в случае горизонтальных и наклонных конвейеров - величины s. Паспортные (расчетные) значени  коэффициента , в зависимости от типа конвейера, соответствуют диапазону 0,5 чрп 0,9, т.е. паспортна  производительность конвейера обеспечиваетс  заранее предусмотренной недогрузкой ковшей, а степень этой недогрузки, определ ема  паспортной величиной коэффициента рп, характеризует величину запаса производительности конвейера . Следовательно, статическую характеристику Q f(Qn) можно представить в виде графика, показанного на фиг.1. По мере возрастани  Оп пропорционально растет и Q. Одновременно с увеличением нагрузки на конвейер (возрастани  Оп) и увеличиваетс  электрическое скольжение ротора двигател  и снижаетс  скорость ленты . Однако статическа  характеристика остаетс  линейной, поскольку снижение Vn компенсируетс  возрастанием фактической величины р. При 1 производительность конвейера достигает максимума. Если 1 и продолжаетс  дальнейший рост Qn относительно величины Опкр (критическое количество поступлени  груза в единицу времени), то ленточный конвейер утрачивает способность к саморегулированию , поскольку Д Q(t) Qn(t) - Q(t) 0, Это приводит к тому, что вследствие увеличени 

массы М груза на выходе конвейера (например , в приемном башмаке элеватора) и возрастани  сил сопротивлени  движению ковшей через слой сыпучего груза увеличиваетс  электрическое скольжение ротора

двигател  и происходит снижение скорости ленты. Дополнительно к этому может по витьс  или возрасти проскальзывание ленты относительно приводного барабана, что приводит к дальнейшему увеличению

AQ и обуславливает дальнейшее снижение скорости ленты. Этот процесс протекает лавинообразно и быстро заканчиваетс  завалом конвейера сыпучим материалом.

В процессе развити  завала из-за перегрузки электродвигател  срабатывает его защита и конвейер отключаетс ; при несрабатывании защиты двигател  или ее отсутствии происходит буксование ленты и последующий ее обрыв. Таким образом, в

качестве рабочего участка характеристики Q f(Qn) можно прин ть участок, когда QnHOM Qn(t) Опкрит (участок характеристики при Qn(t) QnHOM нежелателен по экономическим соображени м). Снижение

производительности конвейера вследствие снижени  скорости ленты ввиду возрастани  электрического скольжени  ротора двигател  при росте нагрузки на ленту самокомпенсируетс  увеличением коэффициента ip и поэтому, пока ) 1,Q Qn, т.е. компенсаци  осуществл етс  за счет снижени  резерва производительности конвейера

45

Qp (1 -V)qzV, MJ/C

(5)

Динамику  влени  завала показывают графики на фиг.2. Если в момент времени ti произойдет увеличение, например скачком поступлени  груза на конвейер, причем Qn Опкрит, то на входе конвейера начинает скапливатьс  груз, масса которого определ етс  зависимостью

55M(t) j(Qn-Q)dt, кг.(6)

о

. Чем больше превышение Оп критической величины Опкрит, тем завал во времени развиваетс  быстрее. После запуска конвейера , с началом подачи на него транспортируемого материала, происходит возраста- ние нагрузки на валу двигател  и увеличиваетс  электрическое скольжение его ротора, что приводит к росту величины активного тока двигател  и активной мощности двигател .

Анализ взаимосв занных параметров, характеризующих работу конвейера с нагрузкой , позвол ет сделать следующий вы- вод: по мере роста нагрузки происходит увеличение потребл емой двигателем активной мощности, снижение скорости ленты и величины запаса производительности конвейера, причем составл юща  сниже- ни  скорости из-за проскальзывани  ленты оказывает особенно сильное провоцирующее вли ние на изменение режима работы конвейера в направлении к завалу.

Поскольку нагрузка на конвейер есть некотора  случайна  функци  времени, обусловленна  действием группы факторов , то необходимо контроль работоспособности конвейера осуществл ть с учетом изменени  скорости ленты и нагрузки на конвейер.

Активна  мощность, расходуема  вертикальным конвейером (элеватор, нори ) на перемещение транспортируемого материала (подъем груза), определ етс  зависимо- стью

где V - средн   скорость транспортируемо- io конвейером груза, м/с. Из (7) и (8) следует, что

AWB

AWB

KBgV gV

(9)

Объем транспортируемого материала, наход щего на ленте, составл ет

, мз

Р

(Ю)

Суммарный объем (геометрическа  вместимость ) всех грузонесущих элементов (например, ковшей) рабочей ветви ленты вертикального конвейера определ етс  выражением

VB qN, MJ,

(11)

где N - число грузонесущих элементов в рабочей ветви ленты,

Таким образом, усредненный коэффициент заполнени  грузонесущих элементов (ковшей) транспортируемым материалом с учетом (8)составл ет

-ТГ 2)

N | 1

1

Vj

VB KB q Ng

X

KB(W - Wxx) KBmqH/t, AW 0.

где W, Wxx - соответственно активна  мощность , потребл ема  электродвигателем, и активна  мощность холостого хода электродвигател , кг м2/с3;

m - масса транспортируемого материала , наход щегос  на ленте, кг;

Н - высота подъема груза, м;

q - ускорение свободного падени , м/с2;

Кв-коэффициент пропорциональности, .

С увеличением потребл емой электродвигателем активной мощности при возрастании поступлени  транспортируемого материала часть активной мощности расходуетс , например, на совершение движений грузом в направлении, перпендикул рном рабочему движению в форме поперечных колебаний ленты с грузом. По этой причине Кв 1. Поскольку расходуема  на эти движени  энерги  сравнительно невелика, ей можно пренебречь и считать,

H/t mqV,(8)

35

1

AwB(t)

AW(0 .

p(t)-V(t) qNg /9(t)-V(t)

(12)

Активна  мощность, расходуема  горизонтальным конвейером на перемещение транспортируемого материала определ ет- 40 с  зависимостью

AW, Kr(W - Wxx),

(13)

где Кг - коэффициент пропорциональности,

Кг«1.

С увеличением загрузки ленты конвейера происходит, например, ее пропорциональное провисание между опорными роликами, что требует дополнительной

энергии на транспортирование, а значит Кг 1. Кинетическа  энерги  транспортируемого материала дл  случа  горизонтального перемещени  составл ет

Ек

mV2

, Дж.

(14)

а работа А движущей силы F составл ет A FL, Дж,(15)

где L - рассто ние перемещени  транспортируемого материала, м. Следовательно.

- EL,

а активна  мощность, расходуема  горизонтальным конвейером на перемещение транспортируемого материала, составл ет

Г/2

AV4 Kr FV Kr ™L V

V

Кг m V

w3

2L

(16)

откуда

AWr2L 2L-AWr

KrV3

V3

(17)

Геометрическа  вместимость рабочей ветви ленты горизонтального конвейера

Vr

макс

L,

(18)

где Змакс - максимальна  (теоретическа ) площадь поперечного сечени  транспортируемого сыпучего материала,.наход щегос  на ленте, м .

Величина $ма|СС зависит от конструкции роликовых опор, придающих ленте плоскую или желобчатую форму, а также от величины угла естественного откоса сыпучего материала , который зависит от вида сыпучего материала, дисперсности, влажности, засоренности и т.п. Максимальна  площадь поперечного сечени  материала, например, на плоской ленте равна

Змакс Вл TQ р(1д)

где Вл - ширина ленты, м.

Следовательно, исход  из (10) и (18), усредненный коэффициент заполнени  ленты транспортируемым материалом-с учетом (17) составл ет

х

макс

P(t)V3(t) (p).

(20)

Как следует из (12) и (20) дл  практической реализации способа контрол  работоспособности ленточных конвейеров необходимо иметь информацию о переменных величинах AWB(t) или Д Wr(t), а также p(t), v(t),sM8KC($;

Устройство (фиг.З) дл  осуществлени  данного способа и соответствующее выражению (12) содержит блок 1 управлени , датчик 2 активной мощности, подключенный к входу блока 3 дифференцировани , первому входу блока 4 суммировани  и измерительному входу блока 5 пам ти, выход

которого соединен с вторым входом блока 4 суммировани , выход блока 3 дифференцировани  через последовательно соединенные первый ключ 6 и нуль-орган 7 подключен к входу установки первого триггера 8, вход сброса которого объединен с входом установки второго триггера 9 и выходом элемента 10 задержки, выход первого триггера 8 объединен с входом элемента 10 задержки и входом записи блока 5 пам ти , вход сброса которого объединен с выходом блока 1 управлени  и входом сброса второго триггера 9, выход блока 4 суммировани  через второй ключ 11 соединен с входом делимого блока 12 делени , вход

делител  которого соединен с выходом блока 13 умножени , первый вход блока 13 умножени  соединен с датчиком 14 плотности транспортируемого материала, а второй вход через блок 15 контрол  скорости с датчиком 16 скорости, выход второго триггера 9 соединен с управл ющими входами ключей 6,11, выход блока 12 делени  через последовательно соединенные фильтр 17 низкой частоты и блок 18 масштабировани 

св зан измерительным прибором 19 и первым входом компаратора 20, на второй вход которого подаетс  сигнал задатчика 21, а к выходу подключен индикатор 22.

Устройство дл  осуществлени  способа

работает следующим образом.

При включении блока 1 управлени  начинает работать приводной электродвигатель конвейера. Датчик 2 активной мощности, потребл емой электродвигатепем , формирует сигнал, подаваемый на вход блока 3 дифференцировани  и блока 4 суммировани , Величина активной мощности , потребл емой электродвигателем, увеличиваетс  (dWa/dt 0), достигае мс ксимальной величины, а затем, по мере увеличени  скорости ленты, начинает снижатьс  что приводит к изменению знака сигнала на выходе блока дифференцировани  (dWa/d 0). Изменение знака сигнала

блока дифференцировани  приводит к включению нуль-органа 7, поскольку ключ 6 замкнут. Ключ 11 при этом разомкнут. После завершени  пускового режима конвейера сигнал на выходе блока дифференцировани 

, пл

становитс  нулевым (--т-- 0), что приводит к отключению нуль-органа. В момент отключени  нуль-органа он задним фронтом сигнала на своем выходе устанавливает триггер 8, сигнал которого поступает на управл ющий вход блока 5 пам ти, измерительный вход которого соединен с датчиком активной мощности. Таким образом, блок пам ти запоминает сигнал датчика актив- ной мощности, величина которого определ ет активную мощность, потребл емую электродвигателем при отсутствии транспортируемого материала на ленте конвейера (мощность холостого хода конвейера).

Выходной сигнал триггера 8 подаетс  также на элемент 10 задержки, который с выдержкой времени гз сбрасывает триггер 8 и устанавливает триггер 9, выходной сигнал которого может быть также использован как разрешение на включение предыдущей машины транспортно-технологической системы . Величину времени гз, котора  определ ет продолжительность наличи  сигнала на управл ющем входе блока пам ти, при- нимает такой, котора  достаточна дл  записи сигнала датчика активной мощности в блок пам ти. Сигнал, записанный блоком пам ти, поступает на второй вход блока суммировани , который непрерывно вычитает его из текущего сигнала датчика активной мощности и таким образом формирует на выходе сигнал U/i, пропорциональный загрузке конвейера

LM(t) Ki Д W(t),

определ емой формулой (7),

где Ki - коэффициент пропорциональности.

Поскольку имеетс  сигнал на выходе триггера 9, то ключ 6 разомкнут, а ключ 11 замкнут, сигнал блока суммировани  подаетс  на вход делимого блока 12 делени . На вход делител  блока делени  поступает сигнал , пропорциональный произведению сигналов датчика 14 плотности транспортируемого материала и блока 15 контрол  скорости ленты, входной сигнал которого формируетс  датчиком 16 скорости. Перемножение этих двух сигналов осуществл ет блок 13 умножени .

Блок делени  в соответствии с формулой (11) формирует сигнал, поступающий на фильтр 17 низкой частоты, который усредн ет его на скольз щем интервале времени и подает на вход блока 18 масштабировани . Блок масштабировани  осуществл ет операцию его увеличени  в К раз. Кроме того. его используют дл  калибровани  измерительного канала. Прокалиброванный сигнал блока масштабировани  поступает на измерительный прибор 19, показывающий текущую величину усредненного коэффициента заполнени  грузонесущих элементов транспортируемым материалом, и на вход компаратора 20, на второй вход которого подаетс  сигнал от задатчика 21, определ ющий предельно допустимую величину коэффициента заполнени  грузонесущих элементов транспортируемым материалом Wefl. Если V V pe-A то компаратор

срабатывает и своим сигналом включает индикатор 22. Кроме того, этот си гнал может быть использован дл  управлени  потоком поступающего на конвейер транспортируемого материала.

При прекращении работы конвейера блок управлени  формирует сигнал, сбрасывающий триггер 9 и обнул ющий блок пам ти, подготавлива  таким образом устройство к следующему включению конвейера в работу. Сброс триггера 9 приводит к замыканию ключа 6 и размыканию ключа 11, более надежному контролю работоспособности ленточного конвейера, уменьшению угрозы завала конвейера транспортируемым материалом, что повышает устойчивость работы комплекса транспортирующих и технологических машин , в состав которого входит ленточный конвейер.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ контрол  грузонесущей способности ленточного конвейера, включающий измерение активной мощности приводного двигател , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности контрол , измер ют скорость конвейера, измер ют плотность транспортируемого материала, на основании измеренных величин определ ют текущие значени  объема транспортируемого материала, задают предельное значение объема, транспортируемого материала , по отношению текущего значени  объема транспортируемого материала к предельному суд т о грузонесущей способности ленточного конвейера.

   Qf№ nHON

   faf

   Риг.1

   ЬЛЩ

   WntQlF

   м

   -4

   + t

   Фиг.г

   /Г

   (Риг}