Устройство для автоматического управления процессом гидротранспортирования

О П И C А Н И Е 383798

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских э

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 16.Ъ 1.1970 (№ 1450610/29-14) М. Кл. Е 02f 3/88

G 05b 15/00 с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет—

Опубликовано 23.V.1973. Бюллетень ¹ 24 УДК 622.648 (088.8)

Дата опубликования описания 07ЛХ.1973

Комитет по делам изобретеиий и открытиЯ при Совете MHHHcTpoD

СССР

Авторы изооретения В. Г. Волчков, Ю. Н. Кандауров, С. А. Попов и В. В. Сахаров

Ленинградский институт водного транспорта

3 аявитель

УСТРОИСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ

Известны устройства для автоматического управления процессом гидротранспортпрования, включаюшее датчики давления установленHûå на грунтопроводе, суммирующий элемент, датчик вакуума, датчик расхода пульпы, датчик токовой нагрузки двигателя становой лебедки, усилитель, элементы логического действия и исполнительный механизм.

В предлагаемом устройстве с целью повышения производительности путем сравненияя отклонений реальной эпюры потерь напора от осредненной идеальной эпюры к суммирующему элементу подключен аналоговый вычислительный блок, вход которого соединен с датчиками давления, установленными па грунтопроводе по его длине.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства на фиг. 2 — принципиальная

eve»a vcT ot cTB ; на фиг. 3 — приближенные эпюры распределения потерь напора при работе рефулерной установки на воде и на грунте (для случая, когда напорный грунтопровод находится на одном уровне).

Устройство включает (см. фиг. 1) задатчик 1, сумматор 2, усилитель 8, импульсный элемент 4, исполнительный механизм 5, объект 6 управления, датчик 7 модуля максимального отклонения реальной эпюры потерь

2 напора Л„„-,, датчик 8 вакуума, датчик 9 тяги, датчик 10 расхода.

Задатчик 1 состоит (см. фиг. 2) из потенциометра R> и стабилизатора напряже5 ния D, Rq.

Сумматор 2 соединен со входом усилителя 8, в качестве которого используют усилитель постоянного тока от промышленного регулятора типа РПИБ-III (принципиальная

10 схема усилителя це приводится).

Импульсный элемент 4 включает в себя чувствительное реле РПО, подключенное к выходу усилителя 8, исполнительные реле РБ и Р11, импульсный прерыватель, соб15 ранный на управляющих реле РИ, Рь Рз и реле времени PB типа ВС-10-31, ограничитель, собранный на реле РПР, РПВ, РПУ, подключенных соответственно к датчикам расхода, вакуума, тяги и исполнительное рс.

20 ле РП.

В качестве исполнительного механизма 5 использован двухфазный асинхронный двигатель ИД типа РД-09 с редукторной передачей Р, преобразующей вращательное двп2б жение в поступательное движение движка реостата управления скоростью вращения двигателя становой лебедки РУ.

Объект б управления представляет собой земснаряд с насосной установкой и грун3О топроводом.

383798

Датчиком модуля максимального отклонения реальной эпюры потерь напора (Л „„,1 является аналоговое вычислительное устройство, которое использует для определения этой величины информацию с дпвяти датчиков избыточного давления (см. фиг. 2). (Принципиальная схема операционных усилителей известна, ня чсртеже Ikc приводится). В устройствс используют датчики избыточного дявлешгя типа ПМ-31» со специальO T C T 0 k l k k k k K rl M I I . Ч т о б ы нпе падения напряжения в проводя; длинной линии, питание ка»кдого датчика. осуществляется от индивидуальных стабилизаторов напряжения ня кремниевых стябнлптронах.

В качестве датчика 8 вак ) kkl2 A10JIIHO использовать любой из промышленных приборов с электрическим выходом, например вакуумметр типа ЭКВ илн МВЭС-Л.

Работа датчика 9 тяги основана на измерении тока нагрузки электродвигателя становой лебедки. Усилия в становом тросе пропорциональны току якоря двигателя становой лебедки.

Напряжение, пропорциональное току якоря, снимается с шунта включенного в цепь питания двигателя. В принципе здесь можно использовать любой датчик тяги другой конструкции, например динамометр.

В качестве датчика 10 расхода можно применить любой из используемых в настоящее время па земснарядах.

Проведенные исследования эпюр распределенияя потерь напора в тр ооп1зоводе позволяют судить о степени загрузки грунтопровода по их наклону и форме. Так, например, транспортирование чистой воды характеризуется равномерным (линейным) распределением потерь напора (см. эпюру а фиг. 3). Здссь и далее рассматривается случай, когда весь напорный грунтопровод находится на одном уровне относительно поверхности воды. Наклон эпюры является минимально возможным при неизменной длине груптопровода и постоянном числе оооротов насоса. С увеличением консистенции пульпы наблюдается увеличение наклона эпюры (см. эпюру б фиг. 3) и появляются ее изломы (отклонения от прямолинейной эпюрыв) вследствие неравномерного поступления грунта в неустановившихся режимах, а также за счет появления слоя заиления и перемещения этого слоя.

Возникновению предзабойного состояния предшествует резкий излом или появление искажения формы эпюры давления на том участке трубопровода, где должен произойти забой. Безаварийное управление процессом гидротранспортирования возможно, когда ма ксимальное значение амплитуды отклонения реальной эпюры давлении от прямолинейной осредненной идеальной эпюры Л „,„, не превышает определенного значения.

В устройстве реальную и идеальную

10 !

2п

cj эпюры определяют по десяти равноудаленным точкам грунтопровода. Первая точка соответствует началу, а десятая — концу грунтопровода, где избыточное давление равно О. Поэтому па конце грунтопроводя датчик избыточного давления не устанавливают. Реальную эпюру определяют по показаниям датчиков избыточного давления я

> осредненную идеальную — — путем умно" сшгя значения изоыточпого давления Ik начале грунтопровода (первый датчик) ня коэффициенты, соответствующие последующим точкам измерения.

Отклонение реальной эпюры от осредненной идеальной lk каждой пз остальных восьми точек измерения определяют путем алгебраического суммирования на операционном усилителе сигнала соответствующего датчика с масштабным коэффициентом, равным единице, и инвертированного сигнала первого датчика с масштабным коэффициентом, соответствующим точке измерения. Выход каждого из восьми сумматоров соединси с элементами выделения модуля. Выходы всех элементов выделения модуля соединены параллельно и образуют диодиый логический элемент «ИЛИ», который выделяет максимальное значение модуля отклонения.

Напряжение, пропорциональное величине

Л„„, подают в качестве регулируемой величины на вход усилителя 8, где o,ko алгебрапчески суммируется с напряжением, снимаемым с задатчика. Напряжение рассогласования усиливается усилителем 8 и подается ня управляющее реле PI10 импульсного элемента 4. Контакты реле РПО замыкают цсш, питания реле РБ или РМ в зависимости от знака сигнала рассогласования. Одповременно с реле РБ или РМ срабатывает реле РИ, запускающее импульсный прерыватель.

Реле РБ или РМ изменяют направление вращения исполнительного двигателя ИД, переключая его обмотк).

Импульсный прерыватель контактом l i замыкает на время импульса и размыкает на время паузы цепь питания обмотки возбуждения исполнительного двигателя ОД. Таким образом создается импульсное регулирующее воздействие с постоянной скважностью. При оптимальном подборе скважности импульсов получается устойчивый процесс регулирования объекта с переменным запаздыванием, каким является процесс гидротранспортирования.

Схема импульсного прерывателя, входящего в импульсный элемент 4, представляет собой логическую схему, позволяющую получить прерывистое регулирующее воздействие при непрерывной работе реле времени типа Л ВС-10-31, предназначенного для разового действия. Реле времени (PB) — это электр о механическое устройство с приводом от асинхронного действия СД и электромагнитной муфты ЭМ сцепления. Принцип работы реле времени заключается в том, что

Ь вращение от двигателя СД передается через муфту сцепления ЭМ трем дискам, которые приводят в действие три блока входных контактов 1, II, III через определенные, заранее установленные промежутки времени. Включенное в схему устройства реле времени работает следующим образом.

В исходном состоянии сигнал рассогласования равен 0 и реле РПО, РИ п Р! обесточены.

Реле РП ограничителя также обесточены.

Цепь питания двигателя СД и электромагнита ЭМ разомкнута. Цепь питания обмотки возбуждения двигателя ИД разомкнута, т. к. разомкнуты контакты Р, и РП.

Контакты 1, Il, III рсле времени находятся в исходном состоянии, т. е. замкнуты.

1 еле Р2 находится под током, так как замкнут контакт 1.

При появлении усиленного сигнала рассогласования срабатывают реле РПО, РМ или РБ, РИ, Р!. Контакты реле Р, замыкают цепь питания двигателя СД и электромагнита 9IM и цепь питания возбуждения двигателя ИД. Исполнительный двигатель иа шпает вращаться. Одновременно приводится в действие реле времени, так как контакт Р, замкнут и подает питание на ЭМ. Выдержка времени контакта II равна продолжительности импульса. Таким образом двигатель ИД вращается только тогда, когда замкнут контакт II. По истечении же времени выдержки, равного периоду следования импу IbcoB, р!!зх!! !кается коптя кт I I I и реле Р> с!!. !мяется с сямоолокиролки (!зь!дер ккя Вре >!с!!!! контяктя 1 зня !Ител! !!О меи! и!с выдержи!! времени контакта III).

Контакт Р2 размыкается и снимает питание с электромагнита ЭМ. При этом диски реле времени возвращаются в исходное состояние под действием пружины и контакты 1, II, III замыкаются. Если при этом ко:.!такт РИ остается замкнутым, т. е. имеется сигнал рассогласования, то реле Рь остает383798 б ся под током, а реле Р, срабатывает как только замкнется контакт 1, при этом срабатывает электромагнит муфты сцепления и реле времени вновь приводится в действие.

Периодический процесс работы реле времен;! продолжается до тех пор, пока реле Р! пе будет обесточено.

Выше была рассмотрена раоота устройства при отпущенном реле РП ограничителя.

IO Огр гни!нтсль предназначен для защиты процесс!! От с!Вяр!!!!е1ь!х C !IT@a!!I!i!. Поэтому при

3 меньшенпи расхода пульпы ниже миним !г!ы!Ого допустимого значения или же при возрастании усилия в тросе и вакууме

I5 выше предельных допустимых значении этих величин срабатывают реле РПР, РПУ, РПВ соответстве!шо. Контакты этих реле включены параллельно в цепь питания реле РП.

Пр;! срабатыва!шп реле РП замыкается кон20 такт РП и подает питание на обмотку возоуждения двигателя ИД. Одновременно срабатывает реле РЛ> обеспечивающее враще-!!ие двигателя ИД в сторону уменьшения реГ, IP>, ЮЩРГО ЛОЗДЕЙСТВИЯ.

Предмет изобретения

Устройство для автоматического управлезо ния процессом гпдротраиспортирования, включающее датчики давления, установленные на гру:)топроводс, суммирующий элемент, датчик вакуума, датчик расхода пульпы, датчик токовои !!ягр, зки двигателя становой лебедки, усил;!тель, элеме:!ты логического действия Il испол;!:!теlhнь!й механизм, ог.!и !аю!!1еесл тем, что, с целью повышения производительности путем сравнения отклонений реальной эшоры потерь напора от осредненной идеальной эпюры, к суммирующему элементу подкгпочен аналоговый вычисл:.!тельный блок, нхОд которого соединен с датчиками давления. установленными на грунтопроводе по сго длине.

383798

Датчики давления (.>ада/7 v///к о ФаГ 4„ о ur Ю дт So гж zm .у

Датчики Заблещи//

4 иг,7

Составитель О. Картавеико

Тскрсд F. Ьорпсова Корр ктор Н, Прокуратова

1 сдактор Е. Дайм

Заказ 4210 11зд. М 1584 Тираж 602 Подписное

ЦНИ11П1(1,омигста по делам изобретений и открытий прп Совете Мипистров СССР

Москва, )K-35, Рауггская иаб., д. 4)5

Загорская типография