Современные задачи автоматизации ленточного конвейерного транспорта

© В В. Дмитриева, 2013

В.В. Дмитриева

СОВРЕМЕННЫЕ ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРНОГО ТРАНСПОРТА

Для повышения эффективности использования современных ленточных конвейеров необходимо внедрение систем автоматического управления. Использование автоматики позволит повысить производительность конвейерных установок, повысить технико-экономические показатели конвейеров и снизить стоимость транспортирования груза. При разработке САУ ленточным конвейером следует решить задачи стабилизации погонной нагрузки на полотно, стабилизации тягового фактора конвейера, автоматизации сборных конвейерных линий, автоматической диагностики отдельных элементов и узлов установки.

Ключевые слова: ленточный конвейер, регулирование скорости движения ленты, тяговый фактор, автоматическая диагностика.

Широкое внедрение конвейерного транспорта в шахтах и на карьерах является одним из важнейших факторов повышения технического уровня и эффективности горного производства и создает благоприятные условия для применения поточной технологии. Конвейерное транспортирование полезного ископаемого в шахте наиболее пер-спективено и совершенно по технико- экономическим показателям, по капитальным затратам. Схемы шахтных путей часто бывают сильно разветвлёнными с большим количеством одновременно работающих подготовительных и очистных забоев. Путь, проходимый грузами, может быть довольно сложным с чередующимися горизонтальными, наклонными и даже вертикальными участками. Рост грузопотоков и длин транспортирования обусловил необходимость создания высокопроизводительных ленточных конвейеров большой длины и мощности. В настоящее время на многих шахтах внедряется сплошная конвейеризация, позволяющая осуществить транспорт угля от забоев до околоствольного двора или по наклонным стволам непосредственно на поверхность. Это привело к увеличению

стоимости конвейерных установок, в связи с чем проектирование, дальнейшее повышение эффективности конвейерного нормальная эксплуатация современных ленточных конвейеров невозможна без разработки систем автоматического управления. В настоящее время каждый конвейер (ленточные, скребковые) комплектуется ТСА: датчики скорости, схода ленты, состояния тяговых органов, устройства сигнализации и блокировок.

Однако в настоящее время применение транспортных машин непрерывного действия, в частности, ленточных конвейеров, с постоянной скоростью движения грузонесущего полотна характеризуется крайне низкой эффективностью, примерно 50...70 % по производительности и 60...70 % по времени. Низкая эффективность использования конвейерных линий обусловлена тем, что поступающие на ленточные конвейеры от горных машин грузопотоки обладают значительной неравномерностью. Многочисленные наблюдения, выполненные на шахтах и карьерах, показали, что грузопоток представляет собой прерывистый процесс, состоящий из многократно чередующихся в течение смены периодов поступления полезного ископаемого и его отсутствия, причем длительность этих периодов случайна. Отсутствие груза на конвейере бывает связано с остановкой горной машины для осмотра, выполнения различных технологических операций на концевых участках забоя, устранения технических неисправностей и т.д. Особенно неравномерны грузопотоки на угольных шахтах. Отдельно следует отметить простои из-за прекращения подачи энергии. По существующей в настоящее время методике, разработанной в ИГД им. А.А. Скочинского для угольных и сланцевых шахт ширина ленты конвейера выбирается на основании значения максимального минутного грузопотока, поступающего из лавы. В соответствии с методикой эта величина появляется на конвейере в среднем около 3 %-5 % общего времени работы конвейера, поэтому в остальное время конвейер оказывается значительно недоиспользован по производительности, а в некоторые, весьма значительные интервалы времени, вообще работает вхолостую. Это при-

водит к снижению технико-экономических показателей конвейеров и повышению стоимости транспортирования груза (т.к. повышается расход электроэнергии, износ лент, редукторов и роликов).

Повысить эффективность использования транспортных машин при работе с подобными грузопотоками можно путем регулирования скорости движения грузонесущего полотна в зависимости от величины поступающего грузопотока. Проблема создания автоматизированной системы стабилизации нагрузки, поставленная в конце 60-х годов Г.И. Солодом, Л.Г. Шахмейстером, Пономаренко В.А., Р.В. Мерцаловым не имеет окончательного решения к настоящему времени. Над поставленными задачами плодотворно работали Бишеле И.В., Папоян Р.Л., Зарецкий О.М., Лобачева А.К.. Назаренко В.М., Мамалыга В.М., Дмитриева В.В,, В настоящее время в связи с развитием общепромышленной микропроцессорной управляющей техники, а так же широкого внедрения управляемых асинхронных приводов с высокоточными системами управления появилась возможность решения этих задач современными методами оптимального управления.

Однако процесс движения рабочего органа конвейера с переменной скоростью в период разгона и торможения, характеризуется наличием динамических нагрузок в ленте, которые вызывают в ней перегрузки и пробуксовки на приводных барабанах, что является весьма нежелательным для конвейера. Таким образом, второй задачей автоматизации конвейерного транспорта является стабилизация тягового фактора конвейера. Точность тягового расчета ленточного конвейера определяет такие важные параметры, как мощность двигателя, прочностные характеристики ленты и т.д. Для создания и поддержания в заданных пределах натяжений в определенных точках ленты, компенсации удлинения ленты и ограничения провеса ее между опорами используются натяжные устройства. Устранить возможную пробуксовку можно путем изменения натяжений в ветвях конвейера, например, перемещая каретку автоматического натяжного устройства. Особенно сложные задачи стабилизации тягового

фактора появляются при использовании двухдвигательных и многодвигательных конвейеров. В этом случае необходимо независимо от расположения и количества приводов, при любой скорости движения конвейера автоматически распределять нагрузки между приводами, ограничить динамические нагрузки на привода в режимах пуска и торможения и компенсацию механических колебаний, вызванных упругостью ленты. Решались такие задачи в работах Сокотнюка Ю.А., Сухарева И.А., Черемушкиной М.С., Мамалыги В.М. Отдельной задачей можно назвать задачу стабилизации тяговой способности для многодвигательных ленточно-ленточных конвейеров, у которых тяговый орган распределен по всей длине конвейера, и кроме равномерного распределения нагрузок на привода, здесь необходимо поддерживать сцепление тяговых конвейеров и основного конвейера.

Алгоритмы управления автоматическим натяжным устройством позволят обеспечивать в статических и динамических режимах снижение усилий в ленте за счет стабилизации тягового фактора конвейера, что дает возможность применения менее прочных, следовательно, менее дорогих типов лены, снижает износ ленты, устраняет проскальзывание ленты, пробуксовку привода, позволяет увеличить длину конвейерной ленты, снижает вероятность аварийной ситуации.

Следующей задачей автоматизации конвейерного транспорта является автоматизация управления конвейерных линий и сборных конвейеров. При объединении конвейеров в транспортные линии системы автоматики должны обеспечивать возможность централизованного пуска конвейерной линии из удобной точки. Кроме того, при согласовании работы отдельных конвейеров с параметрами поступающих на них грузопотоков, алгоритмы управления сборным конвейером существенно усложняются. Следует разработать метод упреждающего управления грузопотоками для повышения эффективности работы конвейерной линии путем предотвращения или сокращения простоев отдельных конвейеров, перегрузок и завалов сборного конвейера Можно, например, использовать аккумулирующие емкости для осреднения грузопотока при одинаковой скорости движения конвейеров.

Рис. 1. Задачи автоматизации ленточного конвейерного транспорта

И наконец, необходимо разрабатывать систему диагностики конвейерного оборудования для предотвращения аварийных ситуаций. Здесь следует решить такие задачи, как автоматический контроль за состоянием роликов в опорах, что позволит своевременно заменять выработавшие ресурс элементы; контроль за боковым сходом ленты; контроль за временем разгона конвейера до заданной скорости и прекращение запуска, если разгон затянулся; автоматический контроль за уровнем заполнения осредняющих бункеров; контроль за заштыбовкой загрузочных устройств; контроль продольных порывов ленты.

Задачи, возникающие при автоматизации ленточного конвейерного транспорта можно сгруппировать по следующей схеме, представленной на рис. 1.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гливанский A.A., Травкин Е.К., Филимонов А.Б. Упреждающее управление грузопотоками на сборном участке конвейерной линии, содержащем несколько бункеров// Автоматизация и регулирование транспортных средств на угольных предприятиях: Тр. ин-та «Гипроуглеавтоматизация». -М.: Недра, 1983.

2. Дмитриева В.В., Певзнер Л.Д. Стабилизация погонной нагрузки магистрального ленточного конвейера, Издательство МГГУ, препринт, октябрь 2004.

3. Ефименко П.Ю., Назаренко В.М., Савицкий Д.М. Способ управления ленточным конвейером. А.С. № 1442480, Криворожский горнорудный институт. 1988.

4. Ломакин М.С. Автоматическое управление технологических процессов карьеров. - М.: Недра,1978.

5. Назаренко В.М. Режимы работы автоматизированных ленточных конвейеров рудоподготовительного производства. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук , Днепропетровск, 1990.

6. Спиваковский А.О., Дмитриев В.Г. Теория ленточных конвейеров. -М.: Наука, 1982.

7. Шахмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г. Расчет ленточных конвейеров для шахт и карьеров. - М.: издательство МГИ, 1982.

8. Дмитриева В.В. «Разработка и исследование системы автоматической стабилизации погонной нагрузки магистрального конвейера », диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 2005.

9. Пучков Л.А., Федунец Н.И., Потресов Д.К. «Автоматизированные системы управления в горнодобывающей промышленности». — М.: Недра,

Дмитриева Валерия Валерьевна — кандидат технических наук, доцент, Московский государственный горный университет, mggu_at@mail.ru, dm-valeriya@yandex.ru

1987.

10. http://www.dissforall.com. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ