ДРОБИЛЬНАЯ УСТАНОВКА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКОЙ УСТАНОВКОЙ
CRUSHER AND METHOD OF ITS CONTROL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение касается дробильной установки, содержащей дробилку, приводной узел для приведения в действие дробилки, загрузочное устройство для подачи сырьевого материала в дробилку, имеющее средство для регулирования уровня сырьевого материала в дробилке.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Дробильные установки упомянутого типа хорошо известны и используются, например, для переработки разрыхленной породы в гравий. Желательно обеспечить передвижную дробильную установку, способную легко перемещаться и работать в различных местах, например на площадке дорожного строительства. Одна из проблем эксплуатации дробильной установки в мобильных условиях заключается в том, что сырьевой материал часто подается в дробилку неравномерно по времени, что может приводить к перерывам в работе дробилки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения заключается в создании дробильной установки, пригодной для работы в мобильных условиях.
Согласно изобретению создана дробильная установка, содержащая дробилку, приводной узел для приведения в действие дробилки, представляющий собой дизельный двигатель, загрузочное устройство для подачи сырьевого материала в дробилку, содержащее средство для регулирования уровня сырьевого материала в дробилке, гидравлическое соединение, расположенное между дизельным двигателем и дробилкой и содержащее входной и выходной валы, средство для определения первого и второго значений скорости вращения входного и выходного валов гидравлического соединения, средство для определения величины нагрузки дизельного двигателя на основе разности между первым и вторым значениями скорости вращения входного и выходного валов, средство для сравнения определенной величины нагрузки с ее пороговой величиной и средство для уменьшения скорости работы загрузочного устройства при превышении определенной величины нагрузки дизельного двигателя ее пороговой величины.
С использованием дизельного двигателя дробильная установка может приводиться в действие независимо от соединения с энергосистемой. При этом в значительной степени можно избежать того, что дизельный двигатель заглохнет из-за перегрузки, что приведет к непреднамеренной остановке дробилки.
Дробильная установка может дополнительно содержать средство для временной остановки загрузочного устройства при превышении определенной величины нагрузки дизельного двигателя ее пороговой величины, что снижает риск того, что дизельный двигатель может заглохнуть.
Дробильная установка может содержать средство для создания предупреждающего сигнала при превышении определенной величины нагрузки дизельного двигателя ее пороговой величины. Сигнал информирует пользователей дробильной установки о том, что установка работает на пределе возможностей, так чтобы они могли уменьшить подачу дополнительного сырьевого материала в загрузочное устройство.
Дробильная установка может содержать регулятор для управления загрузочным устройством так, что скорость работы загрузочного устройства снижается путем уменьшения максимального значения выходного сигнала с регулятора или регулятор для управления загрузочным устройством так, что скорость работы загрузочного устройства снижается путем уменьшения коэффициента пропорциональности регулятора.
В дробильной установке скорость вращения входного вала гидравлического соединения может определяться с использованием интерфейса J1939.
Дробилка может представлять собой конусную дробилку, содержащую бункер для подачи сырьевого материала в дробилку, при этом уровень сырьевого материала представляет собой уровень в бункере, и загрузочное устройство может представлять собой транспортерную ленту для подачи сырьевого материала в бункер.
Дробилка может представлять собой щековую дробилку, содержащую вибрационный бункер для подачи сырьевого материала в дробилку, при этом уровень сырьевого материала представляет собой уровень между щеками дробилки, и загрузочное устройство может содержать двигатель присоединенный к вибрационному бункеру для обеспечения его колебательного движения.
Согласно изобретению создан способ управления указанной дробильной установкой, содержащий стадии определения первого и второго значений скорости вращения входного и выходного валов гидравлического соединения, определения величины нагрузки дизельного двигателя на основе разности между указанными первым и вторым значениями скорости вращения, сравнения определенной величины нагрузки дизельного двигателя с ее пороговой величиной и уменьшения скорости работы загрузочного устройства при превышении определенной величиной нагрузки дизельного двигателя ее пороговой величины.
Способ может дополнительно содержать стадию создания предупреждающего сигнала при превышении определенной величины нагрузки дизельного двигателя ее пороговой величины.
Способ может дополнительно содержать стадию временной остановки работы загрузочного устройства при превышении определенным значением нагрузки ее порогового значения.
Дополнительные цели и признаки настоящего изобретения понятны из следующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фигуре 1 схематично показана дробильная установка с загрузочным устройством.
На фигуре 2 показан блок управления дробильной установкой, представленной на фигуре 1.
На фигурах 3-5 показаны различные схемы управления скоростью вращения в зависимости от уровня рассогласования.
На фигуре 6 показан способ управления дробильной установкой.
На фигуре 7 схематично показана дробильная установка со щековой дробилкой.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
На фигуре 1 схематично показана дробильная установка с дробилкой 1 и загрузочным устройством 3. В показанном варианте дробилка 1 представляет собой конусную дробилку с дробящим конусом 5, имеющим внутреннюю оболочку и наружную оболочку 7. Между внутренней и наружной оболочками образована кольцеобразная дробильная камера 9. Дробящий конус 5 соединен с валом 11, который вращается под действием приводного узла 13 и сообщает конусу сложное вращательно-качательное движение, которое приводит к дроблению сырьевого материала, обычно разрыхленной породы, в дробильной камере 9.
Однако настоящее описание относится и к другим типам дробильных установок, обычно щековым дробилкам, как будет обсуждаться в связи с фигурой 7.
Бункер 15, изображенный в сечении, расположен сверху дробилки 1 для подачи сырьевого материала в дробилку. Загрузочное устройство 3 предназначено для подачи материала в бункер 15 и содержит транспортерную ленту 17, которая обычно приводится в движение гидравлическим двигателем 19, хотя, например, электродвигатели также могут применяться.
Желательно точно регулировать уровень сырьевого материала в бункере 15 и дробильной камере для достижения эффективного дробления материала. Это можно осуществить путем непрерывного или повторяемого измерения уровня сырьевого материала в бункере 15 и соответствующего регулирования скорости транспортерной ленты 17 с использованием блока 20 управления. Измерения могут быть выполнены посредством, например, одного или нескольких ультразвуковых датчиков, что, по существу, хорошо известно. В представленном случае используется два датчика 21, 23, которые измеряют уровень сырьевого материала в двух точках бункера 15. Это осуществляется в связи с тем, что уровень сырьевого материала в бункере 15 не всегда будет одинаковым. Поэтому усреднение сигналов от двух или более датчиков уровня обеспечит более точное измерение общего уровня сырьевого материала.
act
req
req
act
out
На фигуре 2 более подробно показан блок 20 управления дробильной установки, представленной на фигуре 1. Сигналы первого датчика уровня 25 и второго датчика 27 уровня подаются в блок 20 управления и блок 29 для расчета их среднего значения, которое служит расчетным значением L действительного уровня сырьевого материала в бункере 15. Это расчетное значение с использованием сумматора 31 сравнивается с желаемым значением уровня сырьевого материала L, которое может быть задано пользователем. Это значение, как, по существу, известно, может выбираться для обеспечения эффективного дробления с приемлемым качеством получаемого гравия в плане распределения размера, формы и т.д. На выходе сумматора 31 создается рассогласование уровней, соответствующий L-L. Сигнал рассогласования подается на регулятор 33, который в показанном варианте представляет собой П-регулятор, т.е. регулятор, который выдает выходной сигнал P, пропорциональный входному сигналу ошибки, по меньшей мере, в некотором диапазоне. Однако возможно использование других регуляторов, таких как регуляторы, которые дополнительно имеют интегрирующий и/или дифференцирующий блок (например, ПД-, ПИ- или ПИД-регуляторы), либо регуляторы с нечетной логикой.
Как показано на фигуре 1, выходной сигнал регулятора 33 управляет скоростью работы загрузочного устройства 3, например, посредством управления клапаном гидравлического двигателя 19, который управляет транспортерной лентой 17. Схема управления, описанная до настоящего момента, способна регулировать содержание сырьевого материала в бункере 15 на уровне, близком к желаемому. Описанная здесь схема управления, однако, обладает дополнительной функцией по повышению общей производительности дробильной установки.
Приводной узел 13 дробильной установки содержит дизельный двигатель, который приводит в действие вал 11 дробилки через соединительное звено (не показано). Использование дизельного двигателя делает дробильную установку пригодной к мобильному исполнению, поскольку соединение с электросетью не требуется. Таким образом, дробилку можно легко перемещать с места на место, а потому можно использовать, например в дорожном строительстве для переработки разрыхленной породы в гравий. Дизельным двигателем можно управлять, используя отдельный управляющий контур 34, чтобы двигатель работал с заданной скоростью вращения, например 1500 оборотов в минуту.
Дизельный двигатель, функционирующий как приводной узел 13, может, однако, заглохнуть, если мощность, требуемая для работы дробилки, слишком высока. Это может произойти, даже если содержание сырьевого материала регулируется на оптимальном уровне, поскольку плотность материала в бункере 15 может быть выше ожидаемой, т.к. сырьевой материал может быть более тяжелым, чем предполагалось, или сырьевой материал может быть засорен, например, металлическими обломками и т.п.
eng
По этой причине находят значение параметра нагрузки P дизельного двигателя, например, посредством измерительной линии 14 (фигура 2). Это значение согласуется с нагрузкой на двигатель и может быть найдено с использованием интерфейса J1939, который, по существу, хорошо известен. Обычно найденный параметр можно получить из величины турбонагнетательного давления, и он обозначает процент 0-100% от максимальной нагрузки.
Альтернативный способ получения значения нагрузки заключается в измерении скорости вращения на входном и выходном валах гидравлического соединения 18. Скорость вращения входного вала может быть получена через интерфейс J1939 или может быть измерена, например, посредством индуктивного датчика. Скорость вращения выходного вала может быть измерена, например, посредством индуктивного датчика. Значение нагрузки может быть получено на основе разности между первым и вторым значениями скорости, например, посредством справочной таблицы, а также может быть получено с использованием измерительной линии 16.
Значение параметра нагрузки подается на блок 20 управления. Значение параметра нагрузки, если оно указывает на то, что двигатель готов заглохнуть, может воздействовать на управляющий контур устройства загрузки, так чтобы подача материала в бункер замедлилась. Блок 20 управления имеет сравнивающее устройство 22, которое сравнивает найденное значение параметра нагрузки с заданным пороговым значением, например, 80% от максимальной нагрузки. Если значение параметра нагрузки превышает данное пороговое значение, это указывает на существование условия потенциальной перегрузки. Сравнивающее устройство 22 устанавливает значение параметра регулятора 33, как будет рассмотрено далее. Кроме того, на регулятор может быть подана команда временно остановить устройство загрузки, например, на несколько секунд.
Кроме того, блок 20 управления при превышении порогового значения может подать предупреждающий сигнал с использованием средства подачи акустического и/или оптического сигнала, обычно звукового сигнализатора 35 и/или мигающей лампы 37 (см. фигуру 1). По альтернативному варианту предупреждающий сигнал может подаваться до превышения порога перегрузки путем сравнения найденного значения параметра с более низким пороговым значением выдачи предупреждения (например, 70% от максимальной нагрузки).
На фигурах 3-5 показаны различные схемы управления скоростью вращения (выходной сигнал) в зависимости от уровня рассогласования (входной сигнал). На фигуре 3 представлен первый случай, когда устанавливается максимальный выходной уровень при указании на существование условия потенциальной перегрузки. График 39, таким образом, отражает характеристики П-регулятора, когда такое условие не наступило. Выходной сигнал пропорционален входному сигналу рассогласования в пределах определенного диапазона. При более высоких уровнях сигнала рассогласования на двигатель транспортерной ленты поступает сигнал с максимальным выходным уровнем. При наступлении условия перегрузки максимальный уровень сигнала снижается, как показано на графике 41, что может соответствовать, например, снижению максимального уровня частоты вращения на 100 оборотов в минуту. Наступление еще одного условия перегрузки может привести к тому, что регулятор использует еще меньшее максимальное значение сигнала, как показано на графике 43.
На фигуре 4 показана первая альтернативная схема. В этом случае коэффициент пропорциональности П-регулятора изменяется с наступлением условия перегрузки, так что характерное увеличение сигнала рассогласования приводит к относительно более низкому увеличению выходного сигнала, как представлено графиком 39 в отсутствие условия перегрузки, графиком 41 при одноразовом условии перегрузки и графиком 43 при двухразовом условии перегрузки. Максимальное значение выходного сигнала не изменяется.
На фигуре 5 показано сочетание двух ранее описанных схем, а именно когда условие перегрузки приводит как к уменьшению максимального выходного сигнала, так и коэффициента пропорциональности, что показано на графиках 39, 41 и 43.
На фигуре 6 представлен способ управления дробильной установкой. Из первоначального состояния на стадии 45 запуска дробильная установка приходит в рабочее состояние на стадии 47, при котором сырьевой материал перерабатывается в гравий. В рабочем состоянии на стадии 49 находят значение параметра нагрузки по результатам контроля работы дизельного двигателя или скорости и на стадии 51 сравнивают его с пороговым значением. Если пороговое значение превышено, что свидетельствует о наличии условия потенциальной перегрузки, на стадии 53 при необходимости создается сигнал предупреждения, например, как упоминалось, посредством вспышки света, и на стадии 55 при необходимости останавливается работа устройства загрузки на заданный отрезок времени. На стадии 57 осуществляется изменение значения параметра управления в управляющем контуре устройства загрузки для обеспечения более медленной подачи, так чтобы дизельный двигатель не заглох. Дробильная установка далее продолжает функционировать в рабочем режиме, и замеры повторяются с заданным интервалом времени. Таким образом, можно и далее уменьшать скорость работы. Если на стадии 51 сравнения получают результат того, что значение параметра нагрузки ниже порогового, дробильная установка просто продолжает работу. Если значение параметра изменилось, а новое условие перегрузки не наступило в течение заданного времени, значение параметра может быть восстановлено на прежнем уровне.
На фигуре 7 схематично показана дробильная установка со щековой дробилкой. Для такой установки также может быть использован способ управления с применением любой из схем управления. Щековая дробилка содержит неподвижную дробильную щеку 59 и качающуюся дробильную щеку 61, причем последняя совершает возвратно-поступательное перемещение относительно неподвижной дробильной щеки 59 благодаря вращению маховика 63 для обеспечения дробления сырьевого материала между щеками. Загрузочное устройство содержит вибрационный питатель/бункер 65, который вибрирует с помощью двигателя 67 вибратора, чтобы способствовать подаче вибрационным питателем сырьевого материала в дробилку. В этом случае частота вращения двигателя 67 вибратора снижается, если нагрузка на приводной узел, который приводит в действие дробилку, становится слишком высокой. Измеренный уровень сырьевого материала может представлять собой уровень материала, находящегося между щеками дробилки.
Таким образом, приводится описание дробильной установки и способа ее управления. Дробильная установка включает в себя дробилку и загрузочное устройство и приводится в действие дизельным двигателем. Находится значение нагрузки в отношении дизельного двигателя, например, с использованием интерфейса J1939. Если найденное значение превышает заданное пороговое значение, управляющий контур загрузочного устройства изменяется. Таким образом, можно устранить угрозу того, что дизельный двигатель заглохнет, и может быть обеспечена непрерывная работа дробильной установки.
Изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления и может изменяться в рамках прилагаемой формулы изобретения.