Способы автоматического регулирования нагрузки очистных комбайнов

Нагрузка на приводной электродвигатель исполнительного органа очистного комбайна определяется силами сопротивления на органах разрушения и погрузки, которые зависят от характеристик разрушаемого массива и величин и соотношений скоростей подачи и резания..

В зависимости от вида применяемого привода и других условий автоматическое регулирование нагрузки на приводной электродвигатель исполнительного органа очистного комбайна принципиально возможно двумя способами – минимальным и максимальным.

При минимальном варианте регулирования стабилизация нагрузки (Р) на привод осуществляется путем изменения скоро­сти (Vп) с учетом ограничений скорости подачи, вызванных недостаточной производительностью средств доставки, интенсивностью выделения метана, скоростью возведения крепи и другими причинами (Р = соnst, Vp = соnst, Vп =var ≤ f₁ (Q), где f₁ (Q) - функция ограничения; Vp - скорость резания);

При максимальном варианте регулирования стабилизация нагрузки (Р) на привод осуществляется путем согласованного изменения скоростей подачи Vп и резания Vp так, что их соотношение остается постоянным с ограниче­ниями по скорости (Р = соnst, Vп / Vp = соnst, Vп =var ≤ f₁ (Q)). Также стабилизация нагрузки может осуществляться и непропорциональным изменением скоростей подачи и резания с обеспечением их оптимального соотношения и ограничениями скорости подачи (Р = соnst, (Vп / Vp) _опт = var, Vп ≤ f₁ (Q));

Минимальные варианты автоматизации сравнительно просто реализуются на существующих комбайнах, не требуется принципиальных изменений конструкции машины. К недостаткам можно отнести следующее:

- при применении на комбайнах нерегулируемых приводов резания скорость резания выше оптимальной, поэтому энер­гоемкость разрушения угля вследствие неоптимальных соотноше­ния Vп / Vp, примерно на 10—15% выше, чем оптимальная;

- при изменении скорости подачи изменяется глубина резания, т. е. толщина стружки, а следовательно и сортность угля. Поэтому с увеличением крепости угля (например, при выемке антрацитов) увеличивается выход мелких фракций и штыба.

Максимальные варианты применимы при оснащении угледобывающих комбайнов регулируемыми приводами подачи и резания. Первый вариант максимального способа регулирования называется параметрической стабилизацией. Второй вариант регулирования называется экстремальным. В этом случае регулятор должен автоматически анализировать конкретные горнотехнологические условия и обеспечивать по­иск экстремума энергетической характеристики угледобывающей машины. При таком способе регулирования уменьшается выход штыба и улучшается сортность угля. Недостатком этого варианта является сложность регулятора (необходимость вычислительного устройства).

На рисунке 3 показана структурная схема автоматического регулятора нагрузки очистных комбайнов со встроенной подающей частью с использованием минимального способа регулирования нагрузки на электропривод исполнительного органа. На рисунке 3 обозначено: 1 - приводной электродвигатель ИО; 2 - датчик тока; 3, 10 элементы сравнения; 4, 11 - задатчики соответственно силы тока и скорости подачи; 5 - усилители, 6 - соленоид; 7 - гидравлическая подающая часть комбайна, 8 - исполнительный орган комбайна; 9 - датчик скорости подачи.ДСП

В структуре регулятора можно выделить1-й канал – канал скорости подачи и 2-ой канал – канал нагрузки.

По такой структуре построены все известные регуляторы типа ИПИР, УРАН, УРАН.1М.

В первый канал регулятора входят следующие элементы устройства; датчк ДСП (9), элемент сравнения (10) и задатчик скорости (11).

Во второй канал входят: датчик тока 2, сравнительное устройство 3 и задатчик тока 4.Устанавливается величина задания в зависимости от мощности и типа ЭД.

Рисунок 3 - Структурная схема автоматического регулятора нагрузки очистных комбайнов со встроенной подающей частью с использованием минимального способа регулирования нагрузки на электропривод исполнительного органа

Различают четыре режима работы регулятора:

1. Режим запуска комбайна. В этом режиме обеспечивается уменьшение скорости подачи до нуля и удержание её на нулевом уровне в течении 4-6 секунд независимо от положения задатчика скорости. По истечении данного времени осуществляется плавное нарастание скорости подачи до заданного значения (ок. 4-6 сек.). Этим обеспечивается включение ЭД с минимальной нагрузкой, исключение резкое натяжение тяговой цепи, представляет опасность для обслуживающего персонала.

2. Режим стабилизации скорости подачи. В данном режиме комбайн работает при небольшой крепости угля и недогрузке ЭД. При I_факт< I_{уставки} канал нагрузки не оказывает влияние на работу канала скорости подачи. В этом случае на элементе 10 сравнивается сигнал с 9 и 11, при рассогласовании этих сигналов через элементы 5 и 6 осуществляется обработка сигнала рассогласования до тех пор, пока V_ф=V_з при I_ф< I_ус.

3. Режим стабилизации нагрузки. Работа устройств в данном режиме осуществляется при выемке углей большой крепости, когда нагружение двигателей до номинальной нагрузки происходит при скоростях V_ф< V_ус. При I_ф> I_уст на элементе сравнения 3 формируется сигнал рассогласования , который через элементы 5 и 6 воздействует на уменьшение скорости подачи, до тех пор пока I_ф< I_уст. Если нагрузка отличается от заданной не более, чем на 6%, то регулирование скорости подачи не осуществляется.

4. Режим блокировка автоматического регулирования скорости подачи. Работает в тех случаях, когда происходит повреждение ДСП и задатчика, либо их линии связи. А также устройство работает когда задатчик скорости устанавливается в нулевое положение, в этом случае снижение скорости подачи до нуля и отключается пускатель предохранительной лебедки. Регулятор находится в блоке комбайна. Имеет электронный блок, блок питания ИП-36 и ПУ. В результате внедрения данных регуляторов скорость увеличилась на 2-4%, исключилась возможность опрокидывания двигателя.