ПРИВОД ПОДАЧИ РЕЖУЩЕГО РОТОРА ТОННЕЛЕПРОХОДЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Область техники
Заявляемая полезная модель относится к горнопроходческому оборудованию, используемому в метростроении при проходке тоннелей, а более конкретно к приводу подачи режущего ротора тоннелепроходческого комплекса.
Характеристика аналога
Известен Частотно-регулируемый электропривод (см. А.С. ССССР N 1220099, Н 02 Р 7/42), содержащий асинхронный двигатель, преобразователь частоты, составленный из последовательно соединенных управляемого выпрямителя, силового LC-фильтра и инвертера, к выходу которого подключен асинхронный двигатель, систему управления выпрямителем, задатчик интенсивности, соединенный с входом системы управления, инвертером и входом функционального преобразователя, дифференцирующее звено, блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом функционального преобразователя, а второй - с выходом датчика напряжения, подключенного к выходу силового LC-фильтра. Дополнительно введен сумматор с тремя входами, первый из которых соединен с выходом блока сравнения, второй - с выходом дифференциального звена, третий - с выходом функционального преобразователя, а выход - с входом системы управления выпрямителем, причем вход дифференцирующего звена соединен с выходом блока сравнения.
В случае использования привода-аналога в качестве привода подачи режущего ротора тоннелепроходческого комплекса при его настройке, перенастройке и проверке текущих значений контролируемых параметров потребовалось бы произвести остановку всего тоннелепроходческого комплекса.
Кроме того, привод-аналог имеет много структурных звеньев, каждый из которых требует индивидуальной настройки.
Недостатком аналога являются большие потери времени необходимого для настройки, перенастройки и текущего контроля параметров работы привода-аналога, используемого в качестве привода подачи режущего ротора тоннелепроходческого комплекса.
Характеристика прототипа
Известен также привод подачи режущего ротора тоннелепроходческого комплекса (см. Москва, Внешторгиздат, Изд. №1323У/86, «Устройство управления однофазное реверсивное тиристорное БУ3609» Паспорт. ООП. Зак. 1909 - см. Приложение к материалам настоящей заявки на Полезную модель; см. также Фиг.1 - чертеж к описанию), принятый автором за прототип включающей электродвигатель 1, подключенный к блоку питания 2 через блок 5 управления БУ3609, который прямой и обратной связями подключен к пульту оператора 4. Привод также связан с системой управления комплексен 5.
Причем блок 3 управления БУ3609 выполнен в виде системы, содержащей более 40 структурных звеньев (рис.7, 12, 15 Приложения), которые выполнены, в свою очередь, методом «объемного монтажа» на базе транзисторных полупроводниковых элементов, соединенных между собой электромонтажными приводами и пайкой. В качестве электродвигателя 1 взят электродвигатель постоянного тока, который через тахогенератор 6 связан с блоком управления 3.
Прототип работает следующим образом. Электродвигатель 1 осуществляет рабочую подачу режущего ротора, а также его отвод и подвод. С пульта оператора 4 производится управление всем тоннелепроходческим комплексом, а также, в частности, задание скорости подачи режущего ротора в зависимости от свойств вырезаемого ротором грунта. С помощью тахогенератора 6 осуществляется отрицательная обратная связь по частоте вращения двигателя 1.
Для настройки и перенастройки привода подачи-прототипа необходимо остановить работу всего комплекса и последовательно, шаг за шагом производить настройку всех структурных звеньев (а их в прототипе более 40) и составляющих их элементов по определенным заданным техническими условиями параметрам (см. рис.14, 16, 17 и стр.28-29 Приложения) с помощью специальных приборов: осцилографа, амперметра и т.д. Для проверки текущих значений настройки привода -прототипа также требуется остановка всего комплекса.
Недостатком прототипа также как и аналога являются большие потери времени, необходимого для настройки, перенастройки и текущего контроля параметров заботы привода подачи режущего ротора из-за необходимости останавливать для выполнения указанных процедур весь тоннелепроходческий комплекс и большого количества структурных звеньев, требующих частой поднастройки.
Кроме того, блок 3 управления БУ3609 представляет собой блок открытого исполнения (см. стр.3 Приложения), встраиваемый в технологическое оборудование, что предопределяет активное воздействие внешней среды (температура, влага, пыль в шахте) на полупроводниковые элементы блока управления 3, соединенные пайкой и проводами. Эти воздействия внешней среды оказывают негативное воздействия на элементы электрических цепей блока управления 3, изменяя их физические параметры и даже приводя к выходу их из строя, что требует демонтажа всего блока управления 3, переносу его в ремонтные мастерские. Там необходимо отыскать неисправный элемент и заменить на исправный. Затем отремонтированный блок управления 3 монтируется на прежнее место. Все это время тоннелепроходческий комплекс будет простаивать. Герметизировать открытый корпус блока 3 управления БУ3609 затруднительно т.к. он имеет большие габариты из-за наличной элементной базы.
Кроме того, двигатель постоянного тока сложен в эксплуатации и имеет относительно высокую стоимость.
Техническая задача
Технической задачей, вытекающей из уровня техники, является уменьшение потерь времени необходимых для настройки, перенастройки и текущего контроля параметров работы привода подачи режущего ротора тоннелепроходческого комплекса.
подключенный к блоку питания через блок управления, который прямой и обратной связями подключен к пульту оператора, привод также связан с системой управления комплексом,
Поставленная задача в заявляемой полезной моделе решается за счет того, что привод подачи режущего ротора тоннелепроходческого комплекса включает электродвигатель, подключенный к блоку питания через блок управления, который прямой и обратной связями подключен к пульту оператора. Привод также связан с системой управления комплексом.
Причем блок управления выполнен в виде программируемого процессора, снабженного встроенными пультом настройки, диагностики и дисплеем. В качестве электродвигателя взят электродвигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором.
Для нормальной работы заявляемого привода его настройку производят с помощью пульта настройки путем установки ряда контролируемых параметров в процессоре блока управления. Поддержание значения этих параметров в пределах нормы осуществляется процессором автоматически по программе, встроенной в процессор. Весь процесс настройки задаваемых параметров отражается на дисплее, встроенном в корпус блока управления.
Перенастройку задаваемых параметров благодаря процессору с дисплеем можно производить с помощью пульта настройки без остановки всего комплекса.
Текущий контроль заданных параметров настройки можно визуально осуществлять по показаниям дисплея с помощью пульта настройки, не останавливая работу комплекса.
Таким образом, благодаря выполнению блока управления в виде программируемого процессора с пультом настройки и дисплеем, настроенным на работу электродвигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором, решена поставленная задача - уменьшение потери времени в работе тоннелепроходческого комплекса, связанных с настройкой, перенастройкой и текущим контролем параметров работы привода.
Кроме того, выполнение процессора на базе монокристалла кремния позволило объединить процессор, пульт настройки и дисплей в одном герметичном корпусе, что повышает надежность работы блока управления, так как он изолирован от воздействия внешней среды.
Кроме того, в случае неисправности блока управления, он автоматически останавливает электродвигатель привода подачи и выдает на пульт оператора сигнал о необходимости замены блока управления, который заменяется другим - исправным блоком прямо на месте работы тоннелепроходческого комплекса, что также существенно уменьшает непроизводительные потери времени.
Кроме того, использованный электродвигатель с короткозамкнутым ротором существенно дешевле электродвигателя постоянного тока, использованного в прототипе, и проще его в эксплуатации.
Заявляемая полезная модель является новой, т.к. она неизвестна из уровня техники.
На Фиг.1 схематично изображена функциональная блок-схема привода - прототипа;
На Фиг.2 схематично изображена функциональная блок-схема заявляемого привода.
Пример конкретного выполнения
Заявляемый привод подачи режущего ротора тоннелепроходческого комплекса включает электродвигатель 1, подключенный к блоку питания 2 через блок 3 управления, который прямой и обратной связями подключен к пульту оператора 4. Привод также связан с системой управления комплексом 5.
Причем блок управления 3 выполнен в виде программируемого процессора, снабженного встроенными пультом настройки, диагностики и дисплеем. В качестве электродвигателя 1 взят электродвигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором.
Для нормальной работы заявляемого привода его настройку производят с помощью пульта настройки (на Фиг.2 не обозначен) путем установки ряда контролируемых параметров в процессоре блока управления 3. Поддержание значения этих параметров в пределах нормы осуществляется процессором автоматически по программе, встроенной в процессор. Весь процесс настройки задаваемых параметров отражается на дисплее, встроенном в корпус блока управления 3.
Перенастройку задаваемых параметров благодаря процессору с дисплеем можно производить с помощью пульта настройки без остановки всего комплекса.
Текущий контроль заданных параметров настройки можно визуально осуществлять по показаниям дисплея с помощью пульта настройки, не останавливая работу комплекса.
Таким образом, благодаря выполнению блока управления 3 в виде программируемого процессора с пультом настройки и дисплеем, настроенным на работу электродвигателя 1 переменного тока с короткозамкнутым ротором, решена поставленная задача - уменьшение потери времени в работе тоннелепроходческого комплекса, связанных с настройкой, перенастройкой и текущим контролем параметров работы привода.
Кроме того, выполнение процессора на базе монокристалла кремния позволило объединить процессор, пульт настройки и дисплей в одном герметичном корпусе, что повышает надежность работы блока 3 управления, так как он изолирован от воздействия внешней среды.
Кроме того, в случае неисправности блока управления 3, он автоматически останавливает электродвигатель 1 привода подачи и выдает на пульт оператора 4 сигнал о необходимости замены блока управления 3, который заменяется другим - исправным блоком 3 прямо на месте работы тоннелепроходческого комплекса, что также существенно уменьшает непроизводительные потери времени.
Кроме того, использованный электродвигатель 1 с короткозамкнутым ротором существенно дешевле электродвигателя постоянного тока, использованного в прототипе, и проще его в эксплуатации.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «промышленная применимость», т.к. техническая задача, вытекающая из уровня техники, решается полностью.
Кроме того, к настоящему времени изготовлен опытный образец заявляемого устройства. Проведены его успешные испытания на тоннелепроходческом щите Ленинградского метростроя. Планируется использование заявляемого привода подачи режущего ротора на других аналогичных щитах Ленинградского метростроя.