книги из ГПНТБ / Иванин В.Т. Основы автоматизации производства на карьерах учебник

Иванин В. Т. Основы автоматизации производства иа карь­ ерах. М„ «Недра». 208 с.

В книге приведены основные понятия и определения автоматики и телемеханики, изложены вопросы применения автоматического управления и регулирования при автомати­ зации производственных процессов на карьерах. Описаны конструкции элементов автоматики (датчики, реле, усили­ тели, распределители и др.), а также основные принципы и схемы автоматизации управления электроприводами карьер­ ных машин и установок: экскаваторов, буровых станков, ■ленточных конвейеров, водоотливных и компрессорных уста­ новок. Освещены основные правила эксплуатации автомати­ зированных карьерных установок и техннко-экопомическиѳ показатели их работы.

В книге отражены наиболее прогрессивные технические решения ведущих научио-псследовательских и проектных институтов, занимающихся вопросами автоматизации горных предприятий, а также технические решения ряда предприятий по открытой добыче полезных ископаемых.

Книга предназначена в качестве учебника для учащйхся техникумов по специальности «Открытая разработка место­ рождений полезных ископаемых».

Табл. 1, пл. 128, список лит. — 44 назв.

оборудования целям комплексной механизации основных и вспомо­ гательных процессов, обеспечение поточности производства, воз­ можность перехода от автоматизации отдельных технологических объектов к автоматическому управлению всем комплексом горных машин и установок.

Совершенствование технологических процессов и упрощение технологии производства в значительной степени сокращают пере­ чень применяемого оборудования, что создает предпосылки для более эффективного использования последнего за счет внедрения простых и надежных средств автоматизации.

Автоматизация оперативного управления производственными про­ цессами, энергетическими системами, транспортными объектами, испытательными установками с использованием вычислительных и управляющих машин является одним из самых прогрессивных направлений в общем развитии науки и техники, предопределя­ ющим фактором технического прогресса во всех отраслях народ­ ного хозяйства.

В соответствии с направлениями, отраженными в Директивах XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хо­ зяйства СССР на 1971—1975 гг., интенсивно развивается горно­ добывающая промышленность путем автоматизации производства, опережающих темпов добычи угля, руд, сырья для строитель­ ных материалов, а также других полезных ископаемых откры­ тым способом, для которого предусмотрен серийный выпуск ро­ торных вскрышных комплексов производительностью до 12 тыс. м3/ч, экскаваторов с ковшом емкостью до 100 м3 и других видов горного оборудования.

Важное значение приобретают теоретические положения, сред­ ства электронной автоматики и вычислительной техники, составля­ ющие содержание науки об оптимальном управлении — киберне­ тики.

Кибернетика как теоретическая основа автоматики изучает во­ просы комплексной автоматизации с применением вычислительных машин, обеспечивающих наивыгоднейшие режимы управления, а также вопросы рационального построения различных систем сбора, передачи, хранения и обработки информации.

На основе теории кибернетики в горной промышленности исполь­ зуют вычислительные и управляющие машины для решения вопро­ сов рационального проектирования карьеров, наиболее эффективной организации работ по добыче полезного ископаемого, для управле­ ния транспортом и др.

Научно-исследовательские и проектно-конструкторские инсти­ туты страны в настоящее время заняты решением вопросов по авто­ матизации управления одноковшовыми и многочерпаковыми экска­ ваторами, конвейерными линиями, транспортно-отвальными мостами, электровозами, буровыми установками и другим карьерным обору­ дованием и закладывают тем самым основу автоматизации всего

4

Полная автоматизация — завершающий этап автоматизации производства, при котором система автоматических машин выпол­ няет без непосредственного участия человека весь комплекс опера­ ций производственного процесса, включая выбор и установление режимов работы, обеспечивающих наилучшие показатели в данных условиях. Примером полной автоматизации является карьер, где все процессы по добыче полезного ископаемого и его транспортиро­ ванию выполняются без непосредственного вмешательства человека.

Основой перехода к полной автоматизации производства на карье­ рах, где технологический процесс сильно зависит от ряда внешних причин, служит отыскание и установление оптимальных режимов работы оборудования и автоматизации оперативного управления. Для решения этих задач широко используется вычислительная тех­ ника и, в частности, управляющие машины.

§ 2. Назначение автоматических систем

Автоматической системой (автоматическим устройством) назы­ вается устройство, осуществляющее контроль за ходом производ­ ственного процесса и управление им в зависимости от заданных условий и обеспечивающее полное или частичное высвобождение человека от выполнения им этих функций.

По назначению автоматические системы можно разделить на системы сигнализации, контроля, управления (в том числе системы автоматического управления электроприводами), защиты, регули­ рования и автоматические счетно-решающие устройства (автомати­ ческие вычислительные системы).

Система автоматической сигнализации служит для сообщеппя оператору о ходе производственного процесса, а также о неисправ­ ном или аварийном состоянии установки. При этом автоматически подается сигнал (световой или звуковой), указывающий о необхо­ димости вмешательства в ее работу.

Автоматический контролъ различных величин (например, раз­ мера, уровня, напряжения, расхода) связан с измерением этпх вели­ чин. Причем, если при измерении определяется только численное значение величины при помощи приборов, контроль за ходом техно­ логического процесса может определять ее допуск, т. е. указывать, находится ли значение данной величины в заданных пределах.

Совокупность устройств, с помощью которых решается задала автоматического получения значений контролируемых величин и их сравнение с заданными значениями, называется системой автомати­ ческого контроля.

Анализируя функции систем автоматического контроля и сигна­ лизации, нетрудно сделать вывод, что автоматическая сигнализация является простейшим видом контроля. Система автоматического контроля может быть предназначена также только для целей изме­ рения величины, измерения и регистрации ее, а также для сорти­ ровки по различным параметрам.

7

Автоматическим управлением называется такое управление,

при котором на основании определенной информации без непосред­ ственного участия человека осуществляется совокупность воздей­ ствий, направленных на поддержание или улучшение функциони­ рования управляемого объекта в соответствии с целью управления.

При этом под управляемым объектом понимают техническое устрой­ ство, в котором под влиянием внешних факторов изменяются одна или несколько величин (параметров), характеризующих состояние данного объекта.

В некоторых случаях задачей автоматического управления является обеспечение заданного значения некоторой физической величины, которое может быть как постоянным, так и переменным.

Такой частный вид управления называется автоматическим регули­ рованием, а величина, подлежащая регулированию, — регулируемым параметром- Объект, в котором предусматривается обеспечение за­ данного значения некоторой физической величины или изменение этого значения по .определенному закону, называется объектом регулирования.

Автоматическое регулирование осуществляется с помощью устройства, называемого автоматическим регулятором-

Автоматическая система, состоящая из регулируемого объекта и регулятора, называется системой автоматического регулирова­ ния (САР).

Счетно-решающими (вычислительными) устройствами называются устройства, в которых автоматически выполняются задаваемые мате­ матические или логические действия. Работа этих устройств реали­ зуется с помощью различного рода автоматических электронных вычислительных машин, которые нашли применение для решения задач оптимизации управления технологическими процессами на карьерах, рационального проектирования карьеров и др.

При автоматизации карьерных установок, основные механизмы которых имеют электрический привод, применение той или иной автоматической системы обуславливается специфическими усло­ виями работы карьерного оборудования (большие перегрузки элек­ тродвигателей одноковшовых экскаваторов, атмосферные влияния на электрические машины и аппараты и связанные с этим возможные повреждения, технологическая взаимосвязь объектов и др.), целе­ сообразностью максимального использования мощности приводных электродвигателей и обеспечения максимальной производительности установок.

Наиболее часто при автоматизации машин и установок на карье­ рах используются системы автоматического управления электропри­ водами (на экскаваторах, буровых станках, конвейерных линиях и т. д.), системы автоматической защиты (от перегрева электродви­ гателей, от токов короткого замыкания и др.). Системы автоматиче­ ского регулирования применяются при регулировании загрузки при­ водов ротора роторных экскаваторов, давления воздуха в пневмо­ системах и в других установках.

8

Автоматическая сигнализация применяется при управлении мно­ гими карьерными установками и машинами (роторными комплек­ сами, конвейерными линиями, насосными установками и т. д.) и служит необходимым средством оповещения обслуживающего пер­ сонала о ходе технологических процессов, о состоянии объектов, о возникших неисправностях в отдельных машинах, аппаратах и т. д.

Система автоматической защиты служит для предохранения машин, узлов и целого комплекса установок от повреждений и ава­ рий, производит в необходимых случаях автоматическое аварийное отключение или прекращает производственный процесс при недопу­ стимых отклонениях в его работе.

Особый вид автоматической защиты представляет автоматиче­ ская блокировка, предотвращающая возможность неправильных дей­ ствий обслуживающего персонала. Например, блокировка дверей в ячейке высоковольтного оборудования не позволяет войти в нее до тех пор, пока не будет отключено опасное для жизни напряжение; блокировка крышки взрывобезопасного магнитного пускателя исклю­ чает возможность его вскрытия во включенном состоянии.

При управлении технологически взаимосвязанными объектами часто применяется автоматическая блокировка, которая не допу­ скает включения последующего механизма, если не включен преды­ дущий. Такая блокировка обеспечивает требуемую последователь­ ность включения механизмов и установок при автоматизации кон­ вейерных линий, роторных комплексов, одноковшовых экскава­ торов и т. д.

§ 3. Структурные схемы систем автоматики

Системы автоматики состоят из отдельных, связанных между собой элементов, каждый из которых выполняет определенную функцию. Элемент, в свою очередь, может состоять из нескольких деталей, узлов и отдель­ ных аппаратов, соединен­ ных в общую цепь таким образом, что каждое звено этой цепи получает от пре­ дыдущего некоторый им­

(рис. 1). При этом в одних элементах энергия величины у преоб­ разуется из энергии величины X (рис. 1, а), в других — имеется вспомогательный источник энергии Z (рис. 1,6), величина х уп­ равляет преобразованием энергии источника z в выходную вели­ чину у.

9