книги из ГПНТБ / Шматков, Н. А. Пневматические средства автоматизации и механизации в угольной промышленности ЧССР (обзор)

заторов контролируется также по объему. Информация от весов направляется в блок обработки информации, осуществляющий счет числа загруженных скипов и представляющий на цифровых инди­ каторах информации об интегральной производительности станции в тоннах (учет общешахтной добычи). Погрешность измерений ве­ сов составляет ±5% .

С конвейера уголь попадает в дозаторы через распределитель­ ную передвижную воронку 7. Закрывание и открывание дозаторов и их надежная герметизация обеспечиваются мощными шиберами (нижним вертикальным 8 и верхним горизонтальным 9), по проч­ ности выдерживающими разность давлений (на случай взрыва) до 12 кгс/см2. Схемой управления работа шиберов сблокирована та­ ким образом, что если открыт нижний шибер, верхний обязатель­ но остается закрытым.

Из дозаторов уголь засыпается в скипы 10 через неподвижные направляющие лотки, выполненные из эластичной конвейерной лен­ ты. Приемное окно скипа имеет такой размер по высоте, что опус­ кание его в результате вытяжки главных канатов при загрузке не препятствует потоку угля по лотку. Зависание угля в дозаторах удалось исключить за счет увеличения их угла наклона, до 603

30

него уровня дозатора), причем во вспомогательном бункере, из ко­ торого непосредственно производится загрузка дозаторов, контро­ лируется также нижний уровень, по достижении которого работа питателя прекращается, а оставшийся уголь обеспечивает герме­ тизацию ствола. Контроль прихода скипов осуществляется бескон­ тактными магнитоуправляемыми датчиками 13 фирмы «Сименс» (ФРГ), а контроль положения шиберов и передвижной воронки — конечными выключателями. Информация о работе и состоянии ме­ ханизмов станции отображается на панели сигнальными лампами.

В качестве силовых приводов шиберов и передвижной воронки (соответственно 14 и 15) используются пневматические цилиндры, работающие на давлении сжатого воздуха 4—6 кгс/см2. Для уплот­ нения поршней цилиндров применяются манжеты из пластмассы типа «Вулколлан», очень хорошо работающие на истирание и не требующие смазки цилиндров. Замена резиновых манжет на плас­ тиковые значительно увеличила срок работы цилиндров.

Система управления загрузочной станции выполнена комбини­ рованной и построена на электропневматических элементах: вся логическая часть управления приводами выполнена на силовых пневматических устройствах — воздухораспределителях. В качест­ ве датчиков и линий передачи информации использованы электри­ ческие элементы. Такое построение схемы и применение в загру­ зочной станции пневматических исполнительных механизмов явля­ ются самым простым и более эффективным с точки зрения обеспе­ чения надежной работоспособности системы в условиях высокой загрязненности и запыленности окружающей среды.

Опыт эксплуатации автоматизированных загрузочных станций описанной конструкции на 15 действующих шахтах показал про­ грессивность их конструкции и совершенство механизмов и средств управления. Загрузочные станции этого типа закладываются во всех проектах вновь строящихся и реконструируемых горизонтов шахт бассейна.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И РУЧНОГО ТРУДА

Общая характеристика средств. На шахтах ЧССР пневматиче­ ские устройства используются для открывания и закрывания раз­ ного рода шиберов, задвижек, затворов, стопоров, стволовых две­ рей, для заталкивания вагонеток в клети, перемещения их на по­ грузочных пунктах и др.

.3J

Широкое распространение пневматических устройств обуслов­ лено рядом положительных качеств, присущих этим механизмам, а также необходимостью механизации вспомогательных работ и ручного труда.

Пневматический привод, например, в виде поршневого цилинд­ ра по сравнению с электрическим имеет ряд важных преимуществ:

устойчив к воздействию шахтной среды, ударных и вибрацион­ ных нагрузок, что обеспечивает его высокую работоспособность в шахтных условиях;

имеет мягкую и хорошо регулируемую характеристику, в ре­ зультате чего снижаются перегрузки и сокращается количество по­ ломок механизмов;

предельно прост по конструкции и в обслуживании, имеет не­

ционными дверьми, погрузочными пунктами.

Чехословацкие специалисты предприятия «ЧКД-Сланы», зани­ мающиеся более 10 лет созданием загрузочных станций для скипо­ вых подъемов, полностью отказались от электропривода в качест­ ве привода шиберов и затворов, так как практика показала нена­ дежность указанных устройств из-за больших динамических пере­ грузок и тяжелых условий эксплуатации.

Замена электрического привода на поршневой пневматический привод в указанных устройствах полностью решила проблему по­ вышения надежности работы механизмов.

В эксплуатируемых в ЧССР механизмах и системах автомати­ ки цилиндры работают до пяти лет и более и практически безот­ казны. Применение в цилиндрах пластика типа «Вулкаллона» поз­ воляет работать последним без смазки, что значительно упрощает их эксплуатацию.

Знакомство с оборудованием и аппаратурой автоматики пока­ зало широкую область применения поршневого привода (ход штока находится довольно в широких пределах — от нескольких сантиметров до нескольких метров).

Механизация процесса управления стволовыми дверьми. На рис. 16 показана схема стволовых дверей с пневматическим при­ водом и дистанционным управлением. Дверь 1 с помощью роли­ ков 2 подвешена на поворотном рычаге 3. Правый конец рычага соединен со штоком цилиндра 4 двустороннего действия. Управле­ ние подачей сжатого воздуха в полости цилиндра осуществляется четырехходовым краном 5. В среднем положении рукоятки крана полости.цилиндра сообщаются с атмосферой, поршень находится

всреднем исходном положении, рычаг — в вертикальном. При по­ вороте рукоятки вправо поршень под действием давления воздуха

вверхней полости опускается, рычаг поворачивается, и дверь под действием собственного веса скатывается вправо, открывая ство-

32

Толкатель подает шахтную вагонетку прямолинейно с помощью двух опрокидывающихся поводков, движущихся возвратно-посту­ пательно, сцепляемых с осью вагонетки.

Сжатый воздух к обоим цилиндрам подается двумя цилиндри­ ческими золотниками, которые автоматически переключаются ку­ лачками, закрепленными на поршне.

Корпус толкателя расположен в раме, которая рассчитана на ширину колеи от 450 до 650 мм. Нижняя часть рамы служит для направления каретки поводка. Высота его определяется диаметром колеса и высотой колеи. Толкатель РМ-150 монтируется между рельсами на раме, а толкатели РМ-165 и РМ-190 устанавливают­ ся в разрыве колеи, так как на их раме наварены рельсы.

Воздушная подушка предназначена для армирования бункеров

ипериодической их очистки от налипших слоев и сводов материа­ ла. Изготовляется она заводом строительных изделий (г. Прибрам) для предприятий горной, энергетической, металлургической

ицементной промышленности.

Подушка состоит из металлического основания, жестко уста­ новленного в стенке бункера; эластичной мембраны, выполненной из достаточно прочного и износостойкого пластика и прижатой по контуру к основанию винтовыми прихватами; воздухоподводящего патрубка. Конструкция подушки предусматривает возможность быстрой смены эластичной мембраны. Подушками армируются от­ дельные участки стенок бункера. Все подушки соединены общей и скрытой в стенках бункера пневматической линией. При подаче сжатого воздуха давлением 3—4 кгс/см2 мембрана прогибается, при этом максимальный ход составляет 300 мм. В результате в каждой подушке развивается значительное усилие (до 15 т), под действием которого залипший или замерзший материал разру­ шается и сбрасывается. Подача сжатого воздуха может осуществ­ ляться также импульсами, в результате чего происходит как бы встряхивание материала.

,34

Разработано несколько типоразмеров подушек и их примене­ ние рассчитано на периодическое и непрерывное использование с такими сыпучими материалами, как руда, уголь, известняк, песок, цемент и другие. Воздушные подушки не рекомендуется применять для сыпучих материалов, содержащих клейкие вещества, напри­ мер, промасленные древесные опилки.

ОБЩЕПРОМЫШЛЕННЫЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Система элементов и приборов мембранной техники ПНЕУ-

ЛОГ. В последние годы широкое распространение получил эле­ ментный принцип построения приборов и систем управления. Со­ временные пневматические устройства автоматического управления собираются из унифицированных элементов, каждый из которых выполняет некоторые простейшие функции и является закончен­ ным изделием.

Принцип элементного построения схем управления получил значительное распространение как в СССР, так и в зарубежных странах. При разработке этих схем управления было уделено внимание в первую очередь созданию элементов дискретного действия. Пневматическая дискретная система ПНЕУЛОГ, раз­ работанная и выпускаемая одним из заводов промышленной автоматики объединения ЗПА (г. Инонице), построена на эле­ ментном принципе.

Эта система дополняет универсальную систему регулирования УРС пневматической ветвью и предназначена прежде всего для управления непрерывными технологическими процессами. Основу

ные зависимости. Остальными единицами системы являются вход­ ные, выходные, специальные и дополнительные устройства. Об­ ластью применения элементов системы ПНЕУЛОГ являются си­ стемы автоматического управления поточными линиями и механиз­ мами, системы управления, производственными процессами хими­ ческих, текстильных, радиоэлектронных и машиностроительных предприятий, системы автоматического контроля и сигнализации, цифровые измерительные приборы, устройства первичной обработ­ ки информации для вычислительных машин.

Элементы используются также для построения оптимизаторов, устройств позиционного регулирования, информационных систем учета.

Система ПНЕУЛОГ, как правило, применяется в тех случаях, когда могут быть использованы пневматические датчики и испол­ нительные элементы. Если не требуется высокое быстродействие, система ПНЕУЛОГ по сравнению с электрическими обеспечивает

35

более высокую надежность й срок службы основных элементов, позволяет снизить накладные и эксплуатационные расходы.

Система ПНЕУЛОГ состоит из входных элементов, входных уси­ лителей и преобразователей, логических элементов, выходных уси­ лителей и преобразователей, выходных специальных и дополни­ тельных элементов, вспомогательного оборудования, а также ком­ мутационных и монтажных приспособлений.

Выходными элементами являются механические переключате­ ли низкого давления (три конечных выключателя и бесконтактный восьмиканальный датчик) и высокого (три конечных выключате­ ля) ; элементы ручного управления низким давлением (тумблер, кнопка, клавишный выключатель и блок машинных выключате­ лей) и высоким (кнопка и поворотный выключатель); аналого-циф­ ровые элементы (преобразователь и сигнализатор уровня давле­ ния с ручным управлением); дискретное программное устройство

6,0 кгс/см2, и затем это давление с помощью пневмоэлектропреоб­ разователя преобразуется в электрический сигнал. Выходными до­ полнительными элементами являются четыре управляющих эле­ мента.

Выходными элементами являются: механические (шаговый дви­ гатель, четыре двигателя с поршнем двустороннего действия и че­ тыре двигателя с поршнем одностороннего действия) и цифровые (контрольно-цифровой и выходной многопозиционный индикато­ ры) элементы. В качестве специальных и дополнительных элемен­ тов применяются реле времени, пневматический шаговый и вось­ миканальный переключатель для аналогового сигнала.

Регулятор давления является вспомогательным оборудованием.

сигнала; в бесконтактных датчиках за нижний уровень принимает­ ся значение сигнала 0,03 -*-0,05 кгс/см2.

В элементах низкого давления и логических элементах за уро­ вень питания принято давление 0,5-*- 0,6 кгс/см2. В элементах вы­ сокого давления за уровень питания принято давление 6 кгс/см2.

На рис. 18 в качестве примера показаны схемы и габаритные размеры конечных выключателей. Они могут работать как трех­ ходовые или двухходовые переключающие клапаны. Конечные выключатели применяются и для коммутации аналоговых сигна­ лов. В зависимости от требований могут использоваться выключа­

36

тели с нормальным или тангенциальным воздействием на рычаг. Рабочий ход выключателя с нормальным воздействием составляет 2 мм, усилие переключения около 2 кгс, а для выключателя с тан­ генциальным воздействием соответственно 4 мм и 1 кг.

Рис. 18. Пневматические конечные выключатели системы ПНЕУЛОГ:

а — нажимный; б — тангенциальный; в — с защелкой; 1 н 2 — входные и 3 — выходной каналы

На рис. 19 показаны схема и габаритные размеры логических элементов. На рис. 19,о показано устройство, реализующее логи­ ческую операцию «И». Когда отверстия сброса сжатого воздуха в атмосферу перекрываются мембранами элементов при одновре­ менной подаче входных (каналы 1 и 2) сигналов, давление на

37

выходе (канал 3) устройства будет равно давлению питания. На рис. 19,6 показано устройство, реализующее логическую опера­ цию «ИЛИ». В этой схеме в отличие от предыдущей отвер­ стия сброса воздуха в атмосферу включены последовательно, а не параллельно, как в элементе «И», поэтому достаточно подать только один из входных сигналов 1 или 2, чтобы на выходе эле-

Рис. 19. Логические элементы системы ПНЕУЛОГ

38

мента значение сигнала равнялось бы давлению питания. Собст­ венный расход воздуха такими элементами составляет 0,3 нл/мин,

ный без дросселирующих элементов, реализует логическую функ­ цию «НЕ». Давление питания подано на сопло и при отсутствии входного сигнала 1 прижимает подвижную заслонку (на чертеже заштрихована) к атмосферному соплу, изолируя выходной канал 3 от атмосферы. Таким образом, при отсутствии сигнала 1 на выхо­ де 3 давление равно давлению питания. При подаче управляюще­ го сигнала 1 закрепленный на мембране шток прижимает заслон­ ку к питающему соплу, изолируя канал 3 источника питания. Од­ новременно открывается атмосферное сопло, и давление на выхо­ де 3 принимает значение, равное нулю. Второй элемент работает аналогично.

На рис. 19,г показан элемент, реализующий логическую функ­ цию «НЕ— ИЛИ». Сигнал на выходе 3 устройства будет иметь зна­ чение сигнала, равное единице (т. е. равное давлению питания) только при отсутствии управляющих сигналов / и 2. Расход сжа­ того воздуха элементами составляет 2 нл/мин, рабочая частота пе­ реключений контактов составляет 50 гц, допускаемый разброс

Соединение элементов в схему производится с помощью мон­ тажной трубки. Если система требует большого количества мон­ тажных плат, они помещаются в специальные рамки типа УРС, которые устанавливаются в соответствующие шкафы.

На рис. 20 показаны в качестве примера конструкция и габа­ ритные размеры выходных усилителей и пневмоэлектропреобразо­ вателей. Пневмоэлектропреобразователи могут коммутировать ток до 2,5 а при напряжении 250 в. Гарантированное число срабаты­ ваний 106.

Аналогово-цифровой преобразователь (ДЛ-16) предназначен для преобразования аналогового пневматического сигнала в циф­ ровой сигнал в двоично-десятичном коде в приборах централизо­ ванного измерения. Входной сигнал — пневматический аналого­ вый, давлением 0,2 -ч- 1,0 кгс/см2, выход в коде Грея второй се­ рии 0— 100%, основная погрешность ±0,8% .

Сигнализатор уровня давления (ДЛ-118 «S») предназначен для сигнализации о достижении заданного давления в диапазоне 0,2— 1,0 кгс/см2 и применяется в устройствах централизованного изме­ рения. Давление питания и выходное давление составляют О Д - ОД кгс/см2, основная погрешность 1%, гистерезис 1%.

Шаговый двигатель (ДЛ-126) — двухходовой мембранный хра­

39