ИСТОЧНИК: Автоматизація технологічних об’єктів та процесів. Пошук молодих. Збірник наукових праць VI Міжнародної науково-технічної конференції аспірантів та студентів в м. Донецьку 24-27 квітня 2006р. — Донецьк: ДонНТУ, 2006. — С. 109-112

     УДК 622.64

АЛГОРИТМ ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМ КОМПЛЕКСОМ ШАХТ

Лукьяненко С.А.; Гавриленко Б.В.

(Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, Украина)

     Применение компьютерно-интегрированных систем автоматизированного управления [1] позволяет организовать технологические процессы шахты на качественно новом уровне, исключая непроизводительные затраты времени и энергоресурсов при изменении динамических параметров объектов. Подземный транспортный комплекс шахты включает в себя конвейерный транспорт с аккумулирующими бункерами и скиповой подъем.
     В процессе работы конвейерной линии должно обеспечиваться наиболее выгодное из условий экономии электроэнергии соотношение параметров - «уровень загрузки ленты - скорость движения ленты» без ограничения при этом производительности забоя. Существующие в настоящее время системы управления конвейерными установками не позволяют достаточно эффективно регулировать скорость движения ленты [2,3]. Поэтому единственным вариантом регулирования ее скорости при производительной работе является останов конвейеров на период времени, продолжительность которого определяется аккумулирующей способностью конвейерного става. Автоматическое поддержание в процессе разгрузки аккумулирующего бункера рационального соотношения параметров - «уровень загрузки бункера - уровень загрузки ленты - скорость движения ленты» также обеспечит дополнительную экономию электроэнергии.
     Эффективность использования подъёмной установки за один транспортный цикл повысится, если будет прекращено её функционирование в периоды максимума энергосистемы.
     Таким образом, критерием эффективного управления является обеспечение непрерывной работы подземного транспорта шахты по выдаче на поверхность суточной добычи угля в условиях отклонения грузопотоков от расчетных значений при минимально необходимом расходе электроэнергии на транспортирование единицы веса груза.
     На рис.1 представлена упрощённая структурная схема транспортного комплекса шахты, где:

Рисунок 1 - Упрощенная структурная схема транспортного комплекса шахты

     Х1 - суммарный минутный грузопоток твердого материала, поступающего в аккумулирующий подземный бункер, м³/мин;
     Х2 - значение величины минутного грузопотока твердого материала из аккумулирующего бункера в дозатор Х2, полученное путём его усреднения за один цикл работы подъёмной установки, м³/мин;
     Х3 - значение величины минутного грузопотока твердого материала из дозатора в поверхностный аккумулирующий бункер Х3, полученное путём его усреднения за один цикл работы подъёмной установки, м³/мин;
     Q₁ и Q₂ - соответственно количество твердого материала в аккумулирующем бункере и дозаторе (скипе), м³;
     Для эффективного управления транспортным комплексом шахты подземный аккумулирующий бункер должен быть опорожнен к началу первой и к концу последней рабочей смены, а подъёмная установка и загрузочный комплекс должны прекратить функционирование в периоды максимумов энергосистемы. При этом работа подъёмной установки должна быть приостановлена, а работа питателей прекращена в случаях, не связанных с максимумом энергосистемы, если интервалы времени при непроизводительной работе транспортных установок превышают установленные пределы с учётом аккумулирующей способности конвейерного става.
     Определим основные соотношения алгоритма функционирования, связывающего отдельные параметры технологического процесса транспортирования твердого материала:

(1)
; ;
или (2)

так как для одного цикла подъемной установки справедливо равенство:

(3)

     Для вышеприведенных уравнений обязательным является выполнение тождества:

где - логический оператор, принимающий два значения: «истинно» (1) и «ложно» (0) для соответствующих значений величины i и выбранного знака «+» или «-». Для логического оператора принят знак «+» если Q_нач < Q_1гр, a знак «-» если Q_нач > Q_1гр.
     В алгоритме эффективного управления транспортным комплексом шахты приняты следующие обозначения: Q_нач - количество твердого материала в подземном аккумулирующем бункере к моменту начала выполнения нового алгоритмического цикла, м³; Q_кон - количество твердого материала в подземном аккумулирующем бункере к моменту окончания выполнения алгоритмического цикла; t - длина интервала времени от начала выполнения алгоритмического цикла до момента определения величины текущего времени выполнения цикла Q₁, мин; Т_алг - продолжительность одного алгоритмического цикла, мин; n - общее число интервалов времени в одном текущем цикле алгоритма функционирования; n’ - общее количество интервалов времени в алгоритме, охваченных промежутком времени длительностью t; k_t - количество минут в i-ом временном интервале алгоритма, мин; k_t’ - количество рассматриваемых минут в i-ом временном алгоритмическом интервале, мин; t_ц - длительность выполнения подъемной установкой одного транспортного цикла, мин; n_цi - количество циклов по подъему груза подъемной установкой в i-ом алгоритмическом интервале времени. За алгоритмический временной интервал принят произвольный временной интервал.
     Рассмотрим главное условие алгоритма эффективного управления механизмами транспортного комплекса шахты:

- множество минут выполнения алгоритмического цикла;
- множество минут выполнения алгоритмического цикла в условиях максимума энергосистемы.

(4)

     Параметр Z соответствует значению Х2, которое определяется последним выполнившимся соотношением.
     Условиями свободного протекания процесса добычи и транспортирования твердого материала, является выполнение условий:

X₁ 0 при Q ₁ Q _1max (5)

     В случае если отсутствует минутный грузопоток твердого материала в аккумулирующий подземный бункер Х₁ = 0, а значение Q₁ превышаетQ₁^max, то работа транспортного комплекса должна быть принудительно прекращена.
     Алгоритмический цикл условно разбивается на две части, которые отделены друг от друга временными "запретными зонами". Для обеих частей величина Q_1гр имеет одинаковый вид и числовые характеристики. Временная характеристика Т_изл определяет длительность бесперебойной работы загрузочного комплекса и подъёмной установки для снижения количества материала в аккумулирующем бункере с Q_эф до Q₁^min при условии равенства среднего значения минутного грузопотока за время Т_изл значению
     Предлагаемый алгоритм управления содержит два алгоритмических блока обработки: текущего значения времени выполнения алгоритмического цикла и мгновенного значения количества твердого материала в подземном аккумулирующем бункере, которые функционируют в соответствии с выражениями (4) и (5).
     В течение времени выполнения алгоритмического цикла Т_алг непрерывно отслеживаются текущие значения величин Q₁ и Q_1гр, а затем осуществляется их сравнивание. При этом величина Q_1гр зависит от начального момента времени t определения ее значения, производительности загрузочного комплекса и подъёмной установки эффективного количества твердого материала в аккумулирующем бункере Q_эф, а также вида зависимости и ее числовых характеристик.
     В состав системы автоматизированного управления должны входить: устройство формирования функциональной зависимости = f(t_уср), аппаратура контроля количества твердого материала в аккумулирующем бункере Q₁, а также локальные средства автоматизации грузовой подъёмной установки и подземного загрузочного комплекса [3].
     Реализация предлагаемого алгоритма в единой системе автоматизированного управления подземным транспортным комплексом шахты позволит повысить эффективность его работы за счет исключения непроизводительных затрат электроэнергии.

Перечень ссылок

     1. Романенко В.Д., Игнатенко Б.В. Адаптивное управление технологическими процессами на базе микроЭВМ. Киев: Вища школа, 1990.-334 с.
     2. Справочник по автоматизации шахтного конвейерного транспорта//Н.И. Стадник и др. Киев: Техника, 1992.-438 с.
     3. Автоматизация процессов подземных горных работ/ Под ред. А.А. Иванова. Киев; Донецк: Вища школа, 1987.-328 с.