Постановка задачи

Автоматические системы управления электроприводами мощных конвейерных линий, состоящих из ленточных конвейеров с длительным временем разгона, например роторных комплексов, отличающихся частыми пусками, должны обеспечить минимальное время запуска конвейерной линии. В конвейерных линиях добычных роторных комплексов с непосредственной погрузкой в железнодорожные составы должна быть обеспечена еще и непрерывность транспортного потока при запуске линии для возможно более равномерного движения состава под погрузкой.

Изложение основного материала

Конвейерная линия добычного роторного экскаватора производительностью 5000 м³/ч, длиной 119,3 м состоит из трех конвейеров, общая длина транспортирования которых 113,5 м. При последовательном запуске конвейеров общее время пуска составило бы около 50 сек, что сравнимо со временем погрузки одного вагона. Кроме того, при пуске наиболее вероятны пробуксовки и порывы лент, поэтому система управления должна обеспечить автоматический контроль за скоростью движения ленты не только в установившемся режиме, но и в режиме ее разгона. Система должна быть надежна в работе и выполняться с минимальным количеством аппаратуры и жил контрольного кабеля, прокладываемого вдоль конвейеров.

Оптимальной по времени пуска груженой конвейерной линии является система управления, обеспечивающая одновременный запуск конвейеров и контроль за нормальным их разгоном.

 При рассмотрении конвейерной линии как объекта управления в основу была положена зависимость изменения скорости ленты во время пуска конвейера. Любая конвейерная линия может быть представлена состоящей из следующих участков нескольких расположенных друг за другом конвейеров: с одинаковыми законами изменения скорости и, следовательно, с равным временем пуска, и с различными законами изменения скорости; время пуска конвейеров в последнем случае представляет собой последовательность, либо увеличивающуюся, либо уменьшающуюся от конвейера к конвейеру в направлении, обратном грузопотоку.

На участках с равным или увеличивающимся временем пуска принципиально возможен одновременный запуск всех груженых конвейеров. На участках, где время пуска уменьшается от конвейера к конвейеру их также можно запускать одновременно, но с выдержкой времени между включением смежных конвейеров, равной разности продолжительности пуска их. Это обеспечивает одновременное окончание разгона всех конвейеров участка [1]. Общее время пуска всего участка будет равно времени пуска одного конвейера. Принцип работы системы ясен из функциональной схемы. Пусковое устройство П_п последнего по направлению грузопотока конвейера включается по команде диспетчера или машиниста, производящего погрузку состава. Каждый последующий конвейер будет включаться автоматически пусковым устройством предыдущего конвейера с выдержкой, зависящей от соотношения времени пуска смежных конвейеров. Время выдержки регулируется устройством задержки (3₂–З_п). Необходимо отметить, что при включении смежных конвейеров выдержка времени будет иметь место на всех участках, а не только на участках с уменьшающимся от конвейера к конвейеру временем пуска. Это связано с тем, что движение ленты как упругого элемента в неустановившемся режиме носит волновой характер и текущие значения скорости ленты по ее длине не одинаковы. Поэтому для исключения завалов при пуске груженых конвейеров производящий погрузку конвейер можно включать только после того, как вся лента конвейера, на который поступает материал, придет в движение [2]. Приведенные соображения для коротких конвейеров существенного значения не имеют и могут не учитываться.

Получаемый от датчика скорости ленты (Pi-Р_и) сигнал, пропорциональный фактической скорости, поступает в узел сравнения – У_п), где он сравнивается с сигналом, являющимся функцией изменения расчетной скорости разгона данного конвейера F_{(v_v) F_n(v_p). Сигнал от узла сравнения поступает в пусковое устройство и при несоответствии фактической и расчетной скоростей отключает его.

Для конвейерных линий роторных комплексов производительностью 5000 м³/ч, изготовляемых НКМЗ и включающих одно- и двухбарабанные конвейеры, разработана и испытана автоматическая система управления. 

Для конвейеров с приводом от асинхронных двигателей с контактными кольцами и контакторным пуском в функции времени можно выполнить устройство для контроля за скоростью ленты во время разгона конвейера. Устройство для контроля выполнено на базе магнитного усилителя, имеющего релейный характер выходного сигнала благодаря положительной обратной связи, осуществляемой обмоткой МУ. На обмотку управления МУ₂ поступает сигнал от тахогенератора ТГ, пропорциональный скорости ленты. Согласно с ней через сопротивление автоматической настройки включена компенсационная обмотка МУ₃.

Устройство для контроля за скоростью включается в работу пусковым устройством одновременно с конвейером. По мере разгона конвейера растут напряжение тахогенератора и ток в обмотке МУ₂.

При переключении двигателя на следующую ступень нормально закрытым контактом 1У в цепь обмотки МУ₃ вводится дополнительное сопротивление, уменьшающее ток в ней обратно пропорционально приращению скорости ленты. Если к этому моменту фактическое приращение скорости ленты будет соответствовать расчетному, то увеличение тока в обмотке МУ₂ будет достаточным для компенсации изменения тока в обмотке МУ₃ и реле PC остается во втянутом состоянии. Разгон конвейера будет продолжаться. На последней ступени обмотка МУз отключается, а ток в обмотке МУ₂ достигнет необходимой для удержания реле PC величины. Задержка включения пускового устройства конвейера, производящего погрузку, осуществляется включением блок-контакта одного из ускоряющих контакторов в схеме конвейера, принимающего материал. Блок-контакты включаются последовательно с контактом пускового устройства. В рассматриваемой системе контроль за затянувшимся пуском на ступенях выполнен на базе электромагнитного реле времени с уставкой порядка 0,5 сек и совмещен с контролем за правильностью работы пусковой аппаратуры.

Работа системы возможна при готовности приводов конвейеров, для чего группы контактов КГ в цепи катушки реле Р4 должны быть замкнуты. На отвалообразователе включается также реле РВ и группа контактов КО, подготавливающие цепь реле РЗ к пуску. Нажатием кнопки Кн1 включается реле РЗ и звонки отвалообразователя. Одновременно выдается сигнал на включение звонков магистрального конвейера и отключается реле РВ. Последнее с выдержкой времени, необходимой для опережения подачи звукового сигнала, включит реле Р2. При замыкании контактов Р2 включится пусковое устройство привода конвейера отвалообразователя. При достижении лентой конвейера отвалообразователя требуемой скорости группа контактов управления КУ оказывается замкнутой, благодаря чему срабатывает реле Р1 магистрального конвейера, которое включает пусковое устройство привода. После разгона конвейера контакт КО размыкается и отключаются звонки. На последующих машинах порядок работы аппаратуры повторяется.

Если в процессе пуска конвейерной линии не включается какой-либо промежуточный конвейер, то после устранения неисправности может быть произведен дополнительный запуск участка линии оператором с этого конвейера. Дозапуск производится кнопкой Кн1 промежуточного конвейера, включающей реле РЗ, и на неработающей части конвейерной линии включается предупредительная сигнализация. Реле Р1 включается группой контактов КУ смежной машины. Поэтому после окончания времени опережения звуковой сигнализации включается реле Р2 и пусковое устройство.

Система построена так, что передача сигналов между машинами производится по трем проводам (без учета проводов сигнализации и связи) через блоки управления, а цепи передачи сигналов замыкаются только между смежными машинами, поэтому длина их не зависит от длины конвейерной линии.

Такая система испытана на комбинате Александрия – уголь на роторном комплексе производительностью 5000 м³/ч, состоящем из роторного экскаватора

ЭРШР-1600, отвалообразователя ОШР-5000/95 и семи магистральных конвейеров.

Магистральные конвейеры представляют собой участок конвейерной линии с равным временем пуска конвейеров (около 40 сек каждый). Поэтому для определения минимально возможного времени задержки между включением смежных конвейеров были сняты осциллограммы скорости ленты у приводной станции t'_Tri и у хвостовой части и_Тгг магистрального конвейера с лентой на синтетической основе длиной 600 м и момента привода М_пр при разгоне.

Время задержки включения конвейера роторной стрелы экскаватора определено из условия опорожнения установленной после него вращающейся воронки прн повторном запуске конвейера нижней рамы. Минимальное время задержки включения остальных конвейеров определилось разностью времени пуска смежных конвейеров.

После наладки и испытания системы фактическое время запуска всей конвейерной линии составило 151 сек, тогда как сумма времени пуска всех конвейеров составляет 360 сек.

Поскольку в этой системе время выдержки между включениями смежных конвейеров не может быть меньше, чем на первой пусковой ступени, которая часто значительно превышает продолжительность минимально допустимой задержки, необходимо совершенствовать устройства для контроля за скоростью ленты для бесступенчатого контролирования при ее разгоне.

Вновь разрабатываемые системы автоматического управления конвейерными линиями роторных комплексов должны также обеспечивать непрерывный контроль и регулирование объемной и весовой загрузки лент конвейеров [3], т. е. должны включать устройства для непрерывного взвешивания и определения объема горной массы в процессе ее транспортирования.

В настоящее время Киевским институтом автоматики разработаны и изготовлены опытные образцы такого устройства. Применение их в автоматических системах управления конвейерными линиями роторных комплексов позволит осуществить наиболее эффективно автоматическое регулирование загрузки конвейерной линии и автоматическую защиту стрелы отвалообразователя от перегрузки металлоконструкций.

Cписок литературы

1. Шолтыш В. П., Сергеев В. Е. Способ включения нескольких ленточных конвейеров расположенных один за другим. Авт. свид. № 264965. «Бюлл. изобр. и товарн. знаков», 1970, № 9.

2. Шолтыш В. П. Система управления конвейерной линией с сокращенным временем запуска. «Механизация и автоматизация производства», 1970, № 8, с. 13–14.

3. Калашников Ю. Т., Шолтыш В. П. Автоматизированный электропривод крупных роторных экскаваторов. «Механизация и автоматизация производства», 1967, № 9, с. 31–35.