SU972092A1 - Способ управлени горной машиной и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к автоматизации управления горными машинами, и может быть использовано для автоматического забуривания горных машин, в частности буровых машин, бурильных 5 установок и очистных комбайнов. Известен способ управления горной машиной, основанный на контроле забуривания по расстоянию, и реализующее его устройство, в котором управление 10 режимом работы горной машины осуществляется при достижении исполнительным органом заданной глубины забурива-; ния [ 1 ].

Необходимая глубина забуривания за- ’5 висит от крепости массива,которая меняется в процессе работы горной машины . Это вызывает необходимость коррекции заданной глубины забуривания, что осуществляется в известном устройст- ²⁰ ве вручную. Отмеченный недостаток снижает надежность забуривания, так как она становится зависимой от ква- лификации машиниста, а затраты времени на перенастройку аппаратуры снижают производительность горной машины.

Известен также способ управления горной машиной по отклонению фактической нагрузки от заданной номинальной уставки нагрузки, включающий уменьшение коэффициента усиления регулятора нагрузки при подводе горной машины к забою, внедрении в массив и забуривании исполнительного органа и увеличение коэффициента усиления регулятора до максимальной величины после окончания забуривания.

Указанный способ реализован в устройстве, содержащем регулятор нагрузки, датчики и задатчик нагрузки, элемент сравнения, блок коррекции коэффициента усиления.

В этом известном устройстве при запуске бурильной машины включается реле времени, которое уменьшает коэффициент усиления импульсного регулятора для подвода и забуривания горной машины. По истечении заданного времени реле времени посылает сигнал на увеличение коэффициента усиления импульсного регулятора Г2 ].

Необходимое время забуривания 5 зависит от абразивности и крепости массива, исходного состояния режущего инструмента и пр. Поэтому установить соответствие необходимого и заданного времени практически не уда-10 ется. Если заданное время забуривания больше необходимого, происходит потеря времени при забуривании, если же меньше - забуривание не произойдет, что может явиться причиной поломки 15 инструмента. В известном устройстве . отсутствует также информация о забуривании бурильной машины в течение заданного времени забуривания, что может привести к увеличению коэффициен- го та усиления импульсного регулятора, минуя -забуривание, и явится причиной поломки инструмента при ударе его о забой на максимальной скорости подачи. Подвод и забуривание с одним и тем 25 же коэффициентом усиления импульсного регулятора увеличивает время забуривания, что снижает производительность горной машины.

Цель изобретения - повышение на- зо дежности управления горной машиной путем уменьшения динамических нагрузок и увеличение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления перед_3S подводом горной машины к забою задают уставку нагрузки равной 0,7^_1,0 номинальной нагрузки и устанавливают нулевой коэффициент усиления регулятора, после внедрения исполнительно- ₄₀ го органа в массив и по достижении нагрузкой значения, равного 0,3-0,5 номинальной нагрузки, коэффициент усиления регулятора увеличивают до 40-50% от его максимального значения, а по ₍₅ достижении нагрузкой значения, равного 0,7~1,0 номинальной нагрузки, коэффициент усиления регулятора увеличивают до его максимальной величины, и при стабилизации фактической нагрузки увеличивают уставку нагрузки до заданной номинальной.

Устройство, реализующее способ управления, снабжено двумя пороговыми элементами и датчиком стабилизации нагрузки, причем входы пороговых элементов подключены к датчику нагрузки, а их выходы - к входам блока коррекции коэффициента усиления, вход датчика стабилизации нагрузки соединен с выходом регулятора нагрузки, а выход датчика стабилизации нагрузки с задатчиком нагрузки.

При этом датчик стабилизации на грузки выполнен в виде последовательно соединенных триггера, дифференцирующего звена, выпрямителя, и фильтра низких частот.

На чертеже представлена блок-схема устройства управления горной машиной.

Устройство содержит регулятор 1 нагрузки, горную машину 2, датчик 3 нагрузки, выходной сигнал которого соответствует уровню нагрузки горной машины 2, а выход датчика нагрузки соединен с элементом 4 сравнения. Выход элемента 4 сравнения соединен с входом блока 5 коррекции коэффициен та усиления. Выход датчика 3 нагрузки соединен с входами первого 6 и второго 7 строенных и 0,7-1,0 буривания пороговых пороговых элементов, несоответственно на 0,3-0,5 номинальной нагрузки заторной машины 2, а выходы элементов 6 и 7 соединены с входами блока 5 коррекции коэффициента усиления. Выход регулятора 1 нагрузки соединен с входом датчика 8 стабилизации нагрузки, который содер жит последовательно соединенные триггер 9, дифференцирующее звено 10, выпрямитель 11 и фильтр 12 низких частот, выход фильтра 12 низких частот соединен с входом задатчика 13 нагрузки, выполненного, например, в виде порогового элемента, а выход задатчика 13 присоединен к элементу 4 сравнения.

Устройство реализует способ управления следующим образом.

'При работе горной машины 2 вхолостую с датчика 3 нагрузки поступает низкий уровень сигнала: пороговый элемент 6 посылает сигнал на блок 5 коррекции коэффициента усиления на уменьшение до нуля коэффициента усиления рег'улятора 1 нагрузки, а задатчик 13 нагрузки устанавливает уставку, равную 0,7“1,0 номинальной рабочей нагрузки горной машины 2.

После внедрения исполнительного органа горной машины 2 в массив нагрузка увеличивается, и при достижении максимальной нагрузки забуривания, соответствующей 0,3-0,5 номинальной, срабатывает пороговый эле- мент 6, который посылает сигнал на увеличение коэффициента усиления в блок 5 коррекции коэффициента усиления, где коэффициент усиления регулятора 1 нагрузки устанавливается равным 40-50¾ его максимального зна- $ чения. Увеличение коэффициента усиления регулятора 1 нагрузки приводит к увеличению скорости забуривания, что вызывает дальнейший рост нагрузки горной машины 2, и при ее достижении to вел-чины 0,7“1,0 от номинальной срабатывает второй пороговый элемент 7, который посылает сигнал на блок 5 коррекции коэффициента усиления для увеличения коэффициента усиления ре- 15 гулятора 1 нагрузки до максимального, соответствующего режиму бурения.

Установление факта стабилизации нагрузки на заданном для забуривания уровне производится по характеру вы- 20 ходных сигналов регулятора 1 нагрузки. Если нагрузка стабилизируется, то на выходе регулятора 1 нагрузки появляются сигналы сброса-наброса нагрузки (знакопеременные сигналы)·,· 25 если же стабилизация не произошла, то на выходе регулятора нагрузки преобладают сигналы одного знака. Пока нагрузка горной машины 2 не достигла максимального уровня забуривания на 30 выходе регулятора 1 нагрузки следуют импульсы наброса нагрузки при забуривании, т. е. одного знака если же нагрузка достигла максимальной величины, то при нормальном процессе за- ₃₅ буривания она стабилизируется на •заданном уровне.

Характерной особенностью стабилизации нагрузки является наличие на выходе регулятора 1 нагрузки знакопере-₄₀ менных импульсов. Эти импульсы переключают триггер 9, на выходе которого появляются импульсы в той же последовательности, в какой следуют знакопеременные импульсы на выходе регулято~₄₅ ра'1 нагрузки. Импульсные сигналы с триггера 9 проходят дифференцирующее звено 10 и через выпрямитель 11 поступают на фильтр 12 низких частот, где происходит их накопление. При достижении определенной величины выходного сигнала фильтра 12 низких частот с задатчика 13 нагрузки на элемент 4 сравнения задается уставка, соответствующая рабочей нагрузке бурения.

При заклинивании исполнительного органа горной машины или по другой причине перегрузки на выходе регулятора 1 нагрузки будут следовать им6 пульсы сброса нагрузки. При этом задатчик 13 нагрузки не произведет увеличения установки и она остается равной 0,7~1,0 номинальной нагрузки забуривания, так как в этом случае ,на выходе датчика 8 стабилизации нагрузки уровень сигнала будет недостаточен для срабатывания задатчика 13 нагрузки. Достигается это следующим образом. При появлении однонаправленных сигналов на выходе регулятора 1 нагрузки триггер 9 переводится в какоето определенное состояние·и на его выходе устанавливается сигнал постоянного тока, который не проходит через дифференцирующее звено 10.

Использование предлагаемых способа и устройства управления горной машиной предотвращает удары ее исполнительного органа о забой при подводе и внедрении в массив, что достигается уменьшением коэффициента усиления регулятора нагрузки до нуля. Этим предотвращаются поломки режущего инструмента и обеспечивается безопасность ведения работ. Также сокращается время забуривания исполнительного органа горной машины благодаря увеличению коэффициента усиления регулятора нагрузки при забуривании. Надежность управления машиной обеспечивается своевременным увеличением коэффициента усиления регулятора наг гр-узки с помощью пороговых элементов и, как следствие, это приводит к увеличению быстродействия устройства управления при возникновении заштыбовок и ударов исполнительного органа о забой. Этой же цели служит плавное увеличение нагрузки при забуривании путем увеличения коэффициента усиления регулятора нагрузки от нуля на 40-50¾ при срабатывании первого порогового элемента и до максимального после срабатывания второго порогового элемента, что позволяет уменьшить динамические нагрузки при переходе горной машины от забуривания к бурению и повысить ее долговечность. Для буровых машин направленность бурения зависит от забуривания. Улучшение режима забуривания улучшает условия для направленного бурения. Это достигается за счет того, что при забуривании осевая нагрузка на буровую штангу не превышает критическую и буровая штанга остается прямолинейной, а увеличение нагрузки для бурения производится после определения момента стабилизации

972092 я нагрузки забуривания на заданном уровне с помощью датчика стабилизации нагрузки, когда, как показывают расчеты, нагрузка может быть увеличена ' в 16 раз по сравнению с начальной на- $ грузкой при подводе исполнительного органа к забою.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к горной промышленности, а именно к автомати зации управлени  горными машинами, и может быть использовано дл  автоматического забуривани  горных машин в частности буровых машин, бурильных установок и очистных комбайнов. Известен способ управлени  горной машиной, основанный на контроле забуривани  по рассто нию, и реализующее его устройство, в котором управление режимом работы горной машины осуществл етс  при достижении исполнительным органом заданной глубины забурива-: ни  1 . Необходима  глубина забуривани  зависит от крепости массива .котора  мен етс  в процессе работы горной машины , Это вызывает необходимость коррекции заданной глубины забуривани , что осуществл етс  в известном устройстве вручную. Отмеченный недостаток снижает надежность забуривани , так как она становитс  зависимой от квалификации машиниста, а затраты времени на перенастройку аппаратуры снижают производительность горной машины. Известен также способ управлени  горной машиной по отклонению фактической нагрузки от заданной номинальной уставки нагрузки, включающий уменьшение коэффициента усилени  регул тора нагрузки при подводе горной машины к забою, внедрении в массив и забуривании исполнительного органа и увеличение коэффициента усилени  регул тора до максимальной величины после окончани  забуривани . Указанный способ реализован в устройстве , содержащем регул тор нагрузки , датчики и задатчик нагрузки, элемент сравнени , блок коррекции коэффициента усилени . В этом известном устройстве при запуске бурильной машины включаетс  реле времени, которое уменьшает коэффициент усилени  импульсного регул тора дл  подвода и забуривани  горной машины. По истечении заданного време ни реле времени посылает сигнал на увеличение коэффициента усилени  импульсного регул тора С2 . Необходимое врем  забуривани  зависит от абразивности и крепости массива, исходного состо ни  режущего инструмента и пр. Поэтому установить соответствие необходимого и заданного времени практически не уда етс . Если заданное врем  забуривани  больше необходимого, происходит потер  времени при забуривании, если же меньше - забуривание не произойде что может  витьс  причиной поломки инструмента. В известном устройстве отсутствует также информаци  о забуривании бурильной машины в течение заданного времени забуривани , что м жет привести к увеличению коэффициен та усилени  импульсного регул тора, мину  -забуривание, и  витс  причиной поломки инструмента при ударе его о забой на максимальной скорости подач Подвод и забуривание с одним и тем же коэффициентом усилени  импульсного регул тора увеличивает врем  забу ривани , что снижает производительность горной машины. Цель изобретени  - повышение надежности управлени  горной машиной путем уменьшени  динамических нагрузок и увеличение быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу управлени  пере подводом горной машины к забою задаю уставку нагрузки равной 0,,0 номинальной нагрузки и устанавливают нулевой коэффициент усилени  регул тора , после внедрени  исполнительного органа в массив и по достижении нагрузкой значени , равного 0,,5 номинальной нагрузки, коэффициент уси лени  регул тора увеличивают до 0-5 от его максимального значени , а по достижении нагрузкой значени , равно го 0, номинальной нагрузки, коэффициент усилени  регул тора увеличивают до его максимальной величины. и при стабилизации фактической нагруз ки увеличивают уставку нагрузки до заданной номинальной. Устройство, реализующее способ управлени , снабжено двум  пороговыми элементами и датчиком стабилизации нагрузки, причем входы пороговых элементов подключены к датчику нагруз ки, а их выходы - к входам блока коррекции коэффициента усилени , вход датчика стабилизации нагрузки соединен с выходом регул тора нагрузки, а выход датчика стабилизации нагрузки с задатчиком нагрузки. При этом датчик стабилизации нагрузки выполнен в виде последовательно соединенных триггера, дифференцирующего звена, выпр мител , и фильтра низких частот. На чертеже представлена блок-схема устройства управлени  горной машиной . Устройство содержит регул тор 1 нагрузки, горную машину 2, датчик 3 нагрузки, выходной сигнал которого соответствует уровню нагрузки горной машины 2, а выход датчика нагрузки соединен с элементом А сравнени . Выход элемента 4 сравнени  соединен с входом блока 5 коррекции коэффициен та усилени . Выход датчика 3 нагрузки соединен с входами первого 6 и второго 7 пороговых элементов, настроенных соответственно на 0,3-0,5 и 0,7-1,0 номинальной нагрузки забуривани  горной машины 2, а выходы пороговых элементов 6 и 7 соединены с входами блока 5 коррекции коэффициента усилени . Выход регул тора 1 нагрузки соединен с входом датчика 8 стабилизации нагрузки, который содержит последовательно соединенныетриггер 9, дифференцирующее звено 10, выпр митель 11 и фильтр 12 низких частот, выход фильтра 12 низких частот соединен с входом задатчика 13 нагрузки, выполненного, например, в виде порогового элемента, а выход задатчика 13 присоединен к элементу А сравнени . Устройство реализует способ управлени  следующим образом. При работе горной машины 2 вхолостую с датчика 3 нагрузки поступает низкий уровень сигнала: пороговый элемент 6 посылает сигнал на .блок 5 коррекции коэффициента усилени  на уменьшение до нул  коэффициента усилени  регул тора 1 нагрузки, а задатчик 13 нагрузки устанавливает уставку , равную 0,,0 номинальной рабочей нагрузки горной машины 2. После внедрени  исполнительного органа горной машины 2 в массив нагрузка увеличиваетс , и при достижении максимальной нагрузки забуривани , соответствующей 0,3-0,5 номинальной , срабатывает пороговый эле- мент 6, который посылает сигнал на увеличение коэффициента усилени  в блок 5 коррекции коэффициента усилени , где коэффициент усилени  регул тора 1 нагрузки устанавли-ваетс  равным kQ-SQ% его максимального значени . Увеличение коэффициента усиле ни  регул тора 1 нагрузки приводит к увеличению скорости забуривани , чт вызывает дальнейший рост нагрузки го ной машины 2, и при ее достижении вел. 1ИНЫ 0,7-1,0 от номинальной срабатывает второй пороговый элемент 7, который посылает сигнал на блок 5 коррекции коэффициента усилени  дл  увеличени  коэффициента усилени  регул тора 1 нагрузки до максимального соответствующего режиму бурени . Установление факта стабилизации нагрузки на заданном дл  забуривани  уровне производитс  по характеру выходных сигналов регул тора 1 нагрузки . Если нагрузка стабилизируетс , то на выходе регул тора 1 нагрузки по вл ютс  сигналы сброса-наброса на грузки (знакопеременные сигналы)у если же стабилизаци  не произо 11ла, то на выходе регул тора нагрузки пре обладают сигналы одного знака. Пока нагрузка горной машины 2 не достигла максимального уровн  забуривани  на выходе регул тора 1 нагрузки следуют импульсы наброса нагрузки при забури вании, т. е. одного знака если же нагрузка достигла максимальной величины , то при нормальном процессе забуривани  она стабилизируетс  на-заданном уровне. Характерной особенностью стабилиз ции нагрузки  вл етс  наличие на выходе регул тора 1 нагрузки знакопере менных импульсов. Эти импульсы переключают триггер 9, на выходе которог по вл ютс  импульсы в той же последо вательности, в какой следуют знакопе ременные импульсы на выходе регул то ра1 нагрузки. Импульсные сигналы с триггера 9 проход т дифференцирующее звено 10 и через выпр митель 11 пост пают на фильтр 12 низких частот, где происходит их накопление. Г1ри достижении определенной величины выходного сигнала фильтра 12 низких частот задатчика 13 нагрузки на элемент k сравнени  задаетс  уставка, соответ ствующа  рабочей нагрузке бурени . При заклинивании исполнительного органа горной машины или по другой причине перегрузки на выходе регул тора 1 нагрузки будут следовать импульсы сброса нагрузки. При этом задатчик 13 нагрузки не произведет увеличени  установки и она остаетс  равной 0,7-1,0 номинальной нагрузки забуривани , так как в этом случае ,на выходе датчика 8 стабилизации нагрузки уровень сигнала будет недостаточен дл  срабатывани  задатчика 13 нагрузки . Достигаетс  это следующим образом . При по влении однонаправленных сигналов на выходе регул тора 1 нагрузки триггер 9 переводитс  в какоето определенное состо ниеи на его выходе устанавливаетс  сигнал посто нного тока, который не проходит через дифференцирующее звено 10. Использование предлагаемых способа и устройства управлени  горной машиной предотвращает удары ее исполнительного органа о забой при подводе и внедрении в массив, что достигаетс  уменьшением коэффициента усилени  регул тора нагрузки до нул . Этим предотвращаютс  поломки режущего инструмента и обеспечиваетс  безопасность ведени  работ. Также сокращаетс  врем  забуривани  исполнительного органа горной машины благодар  увеличению коэффициента усилени  регул тора нагрузки при забуривании. Надежность управлени  машиной обеспечиваетс  своевременным увеличением коэффициента усилени  регул тора наг грузки с помощью пороговых элементов и, как следствие, это приводит к увеличению бьютродействи  устройства управлени  при возникновении заштыбовок и ударов исполнительного органа о забой. Этой же цели служит плавное увеличение нагрузки при забуривании путем увеличени  коэффициента усилени  регул тора нагрузки от нул  на +0-50 при срабатывании первого порогового элемента и до максимального после срабатывани  второго порогового элемента, что позвол ет уменьшить динамические нагрузки при переходе горной машины от забуривани  к бурению и повысить ее долговечность. Дл  буровых машин направленность бурени  зависит от забуривани . Улучшение режима забуривани  улучшает услови  дл  направленного бурени . Это достигаетс  за счет того, что при забуривании осева  нагрузка на буровую штангу не превышает критическую и бурова  штанга остаетс  пр молинейной, а увеличение нагрузки дл  бурени  производитс  после определени  момента стабилизации нагрузки забуривани  на заданном уро не с помощью датчика стабилизации на грузки, когда, как показывают расчеты , нагрузка может быть увеличена в 16 раз по сравнению с начальной на грузкой при подводе исполнительного органа к забою. Формула изобретени  1. Способ управлени  горной машиной по отклонению фактической нагрузки от заданной установки нагрузки , включающий уменьшение коэффициен та усилени  регул тора нагрузки при подводе горной машины к забою, йнедрении в массив и забуривании исполнительного органа и увеличение коэффициента усилени  регул тора до максимальной величины после окончани  забуривани , о т л и ч а ю, щ и и с тем, что, с целью повышени  надежнос ти управлени  горной машиной путем уменьшени  динамических нагрузок и увеличени  быстродействи , перед под водом горной машины к забою задают уставку нагрузки равной 0,7-1,0 номинальной нагрузки и устанавливают нулевой коэффициент усилени  регул тора , послеьвнедрени  исполнительног органа в массив и по достижении нагрузкой значени , равного 0, номинальной нагру|зки, коэффициент ус лени  регул тора увеличивают до kO50% от его максимального значени , а по достижении нагрузкой значени , равного 0, номинальной нагрузки коэффициент усилени  регул тора увеличивают до его максимальной величины , и при стабилизации фактической нагрузки увеличивают уставку нагрузки до заданной номинальной. 2.Устройство управлени  горной машиной, содержащее регул тор нагрузки , датчик и задатчик нагрузки, элемент сравнени , блок коррекции коэффициента усилени , отличающеес  тем, что, оно снабжено двум  пороговыми элементами и датчиком стабилизации нагрузки, причем входы пороговых элементов подключены к датчику нагрузки, .а их выходы - к входам блока коррекции коэффициента усилени , вход датчика стабилизации нагрузки соединен с выходом регул тора нагрузки, а выход датчика стабилизации нагрузки - с задатчиком нагрузки . 3.Устройство по п. 2, отличающеес  тем, что-датчик стабилизации нагрузки выполнен в виде последовательно соединенных триггера, дифференцирующего звена, выпр мител  и фильтра низких частот. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР U85218, кл. Е 21 С 11/02, 197.
2. 2.Блок автоматическогЬ управлени  БАР дл  электровращательных бурильных ашин БУЭ-1М. Техническое описание и инструкци  по эксплуатации БАР 00.000 ИЭ, Донецк, Донавтоматгормаш, 1977 (прототип).