12. АВТОМАТИЗАЦИЯ ШАХТНОГО ПОДЪЕМА

Транспортировка полезного ископаемого из забоя по подзем­ ным шахтным выработкам к рудничному стволу выполняется кон­ вейерным и рельсовым транспортом до подземного шахтного бун­ кера, после чего на «дневную» поверхность ископаемое доставляет­ ся шахтным подъемом.

Шахтные подъемные установки бывают двух типов:

-клетьевые,

-скиповые.

Клетьевые подъемные установки применяются для спус­ ка-подъема людей и грузов, в то время как скиповые подъемные ус­ тановки используются только для подъема полезного ископаемого на «дневную» поверхность. Команду для пуска клетьевой подъем­ ной установки дает машинист этой установки, после чего процесс подъема клети производится в автоматическом режиме. Автомати­ ка останавливает клеть на выбранном «горизонте».

Скиповые подъемные установки работают только в автомати­ ческом режиме, хотя присутствие машиниста в этом случае не ис­ ключается. Машинист скиповой подъемной установки вступает в процесс управления в аварийной ситуации. В этом случае он в ре­ жиме ручного управления выводит эту установку из аварийной си­ туации.

Основные технологические элементы шахтной скиповой подъ­ емной установки показаны на рис. 64.

Транспортировка полезного ископаемого в этой установке про­ изводится в подъемном сосуде VTO, который называют скипом. Скип подвешен на подъемном канате, который наматывается на ба­ рабан III. Вращение барабана осуществляется от подъемного двига­ теля I через редуктор II. Подъемный канат от барабана к скипу про­ ходит через отклоняющие (копровые) блоки IV. Полезное ископае­ мое из подземного бункера V автоматически загружается в скип

-3 — датчик предельного износа колодок тормоза;

-4 — датчик контроля напуска каната;

-5 — датчик контроля переподъема скипа;

-6 — датчик входа скипа в разгрузочные кривые;

-7 — датчик уровня полезного ископаемого в поземном бун­ кере;

-8 — датчик уровня полезного ископаемого в поверхностном бункере;

-9 — датчик весовой загрузки дозатора;

-10 — датчик положения скипа при загрузке.

12.1. Требования к системам автоматизации шахтного подъема

Трбования к системам автоматизации шахтных подъемных ус­ тановок делятся на три группы:

1.Обеспечение точного расчетного движения подъемных сосу­ дов в соответствии с тахограммой их движения в шахтном стволе.

2.Защита подъемной машины включением предохранительно­ го торможения.

3.Блокировка пуска подъемной машины.

Врамках обеспечения точного расчетного движения подъемно­ го сосуда в шахтном стволе должны выполнятся следующие требо­ вания:

1.Скорость подхода клети к приемной площадке и скорость выхода скипа из разгрузочных кривых не должна превышать

1 м/с.

2.Скорость перемещения груженого скипа в разгрузочных кри­ вых не должна превышать 0,6 м/с.

1.Защита подъемной машины включением предохранительно­ го торможения должна выполняться следующих случаях:

-при переподъеме сосуда на 0,5 м выше уровня приемной площадки;

-при превышении на 15 % номинальной скорости подъема;

-при подходе сосуда к приемной площадке со скоростью вы­ ше чем 1,5 м/с при спуске-поъеме груза и более 1 м/с при спуске-подъеме людей;

-при провисании или напуске струны каната;

-при зависании сосуда в любом месте ствола;

-при недопустимом износе тормозных колодок;

-при снижении давления в цилиндрах предохранительного тормоза и сети питания тормозной системы;

-при исчезновении напряжения в цепях управления;

-при повреждении электронных ограничителей скорости. Системы автоматизации шахтных подъемных установок долж­

ны обеспечивать блокировку, запрещающую:

1.Включение подъемной машины после переподъема или зави­ сания сосуда в сторону увеличения переподъема или напуска каната.

2.Снятие предохранительного тормоза, если рукоятка рабоче­ го тормоза не поставлена в положение «заторможено», а ру­ коятка управления приводом подъемной машины не постав­ лена в нулевое положение.

3.Работу подъема при открытом положении предохранитель­ ных решеток на приемных площадках.

12.2. Принцип автоматического задания и контроля основных параметров работы шахтного подъема

Для задания и контроля точного расчетного движения подъем­ ного сосуда в шахтном стволе применяется аппаратура АЗК-1, структурная схема которой показана на рис. 65.

Аппарат состоит из системы редукторов, которые имеют об­ щий привод от вала барабана. Функциональные возможности сис­ темы автоматического задания и контроля основных параметров шахтного подъема построены в зависимости от длины каната, имен­ но поэтому аппарат АЗК-1 кинематически связан с барабаном.

Программно скорость движения подъемного сосуда задается профильными (ретардирующими) дисками, которые приводятся во вращение отдельными редукторами. Программа движения подъем­ ного сосуда сразу записана на два таких диска, но при считывании они вращаются в разные стороны (вперед и назад). Это объясняется тем, что при реверсе барабана реверсируется и вращение программ­ ного диска, при этом программа, записанная только на одном диске,

будет считываться в обратном порядке. Для того чтобы этого не произошло, эта программа реверсивно записывается на два дис­ ка, с каждого из которых она считывается при определенном вра­ щении барабана.

Кроме того, парные диски сдвоены. На одной из пар этих дис­ ков задается скоростная программа рабочего режима, а на другой паре записан скоростной режим «ревизии ствола», которой ежесу­ точно подвергается шахтная подъемная установка и все сопутст­ вующее оборудование. Включение пары этих дисков происходит с помощью электромагнитной муфты ЭМ1 или ЭМ2.

Настройка системы по длине каната (по пути перемещения подъемного сосуда) происходит от двигателя коррекции ДК через дифференциальный редуктор ДР. Эта настройка необходима после очередного ежегодной подстройки длины подъемного каната, кото­ рая происходит после обрубки его мерного куска для проверки прочности на разрыв. После этой обрубки длину каната восстанав­ ливают за счет смотки с барабана запасных витков. Все это требует маневровых операций, которые выполняются двигателями коррек­ ции. Включение этих двигателей производится через электромаг­ нитные муфты ЭМЗ и ЭМ4.

Для повышения надежности контролирующие функции этого ап­ парата выполнены в дублированном варианте. Аппаратура, реализую­ щая эти функции, кинематически через дифференциальный ДР и раз­ даточный редуктор связана с подъемным барабаном. Раздаточный ре­ дуктор одновременно приводит в действие тахогенератор ТГр, два сельсина-датчика СДу и СДо, а также этажный выключатель ЭВ.

Тахогенератор ТГр совместно с тахогенератором подъемного двигателя ТГд подключены на вход реле РКВ1, контролирующего целостность кинематической цепи подъемной установки и аппарата АЗК-1. В случае потери этой целостности (поломка шестерни, муф­ ты или вала редуктора подъемной машины) реле РКВ1 будет полу­ чать разные сигналы с тахогенераторов ТГр и ТГд. В результате этого оно разомкнется и своими нормально закрытыми контактами включит привод аварийного тормоза.

Сельсин-датчик Сду приводит в действие указатель положения подъемного сосуда УПС (клети или скипа). Этот указатель непре­ рывно показывает машинисту подъемной машины положение подъемного сосуда в стволе шахты, в то время как другой указатель ЭВ показывает положение клети только на конкретном горизонте «этаже» шахты.

Сельсин-датчик Сдо приводит в действие программные (ретардирующие) диски аппарата задания скорости в устройстве ЭОС2.

12.3. Принцип автоматического включения предохранительного и рабочего торможения при защите подъемной машины

Автоматическое включение предохранительного торможения должно происходить в случаях, описанных вышеприведенными требованиями. В частности, это должно произойти, если скорость движения подъемного сосуда будет отличаться в обе стороны на 15 % от заданного значения. Для контроля такой ситуации в аппара­ те АЗК-1 используют электронный ограничитель скорости ЭОС2. Электрическая схема этого устройства показана на рис. 66.

Принципиально электронный ограничитель скорости состоит из двух датчиков скорости (тахогенераторов ТГ1 и ТГ2), двух задат­ чиков скорости (потенциометров, движки которых перемещаются

профильными дисками). Скорость вращения этих дисков задается сельсинами-датчиками Сдо аппарата АЗК-1. В состав ЭОС2 входят катушки двух реле Р1 и Р2. Каждое из этих реле запитано от двух источников соответствующего тахогенератора задающего потен­ циометра. Причем эти источники напряжения включены встречно, поэтому пока фактическая скорость движения подъемного сосуда не отклоняется от заданной величины более чем на 15 %, реле Р1 и Р2 находятся в отключенном состоянии. Если же это условие на­ рушается, то одно из реле срабатывает и своими контактами разры­ вает цепь питания двигателя подъема, после чего двигатель отклю­ чается и одновременно включается предохранительный тормоз.

Тот же эффект наступает в случае разрыва хотя бы одной из це­ пей питания катушек реле Р1 или Р2, которые предназначены для контроля целостности цепей питания ограничителя скорости. В этом случае обесточится хотя бы одна из катушек двухкатушеч­ ного реле РЗ, его контакты так же разомкнут цепь питания двигате­ ля подъема и замкнут цепь питания предохранительного тормоза.

Тормозная система играет значительную роль в технологиче­ ском процессе работы шахтного подъема, поэтому системы автома­ тизации этого подъема должны учитывать особенности работы это­ го устройства. Основной особенностью устройства является то, что тормозная система шахтной подъемной машины работает в двух ре­ жимах: рабочем и аварийном.

МД™А

4 /

Рис. 67. Схема тормозной системы шахтной подъемной машины

Структурная схема привязки тормозной системы шахтной подъемной машины к системе автоматизации показана на рис. 67. Барабан тормоза 1 подъемной машины ТПМ одновременно связан с барабаном этой машины и тахогенератором ТГ, замеряющим ско­ рость подъема. Тормозной момент на барабане 1 создается за счет прижатия тормозных колодок 2 усилием груза 4, воздействующего на эти колодки через рычажную систему 3. Величина этого усилия может регулироваться встречным усилием гидроцилиндров ЦРТ и ЦАТ. В свою очередь, усилие воздействия этих гидроцилиндров зависит от величины давления рабочей жидкости, подаваемого от источника внешнего давления через гидроусилитель б.

Принцип автоматического поддержания рабочего тормозного момента следующий. Закономерность изменения тормозного мо­ мента по пути перемещения подъемного сосуда программно запи­ сана на ретардирующем (программном) диске РД. Этот диск через АЗК-1 кинематически связан с барабаном подъемной машины и пе­ ремещает движок потенциометра задатчика тормозного усилия ЗУ.

Выпрямительный мост в этой системе выполняет роль элемен­ та сравнения, сравнивая заданное значение тормозного усилия с фактической скоростью движения сосуда. В случае рассогласова­ ния этих параметров на выходе этого моста появляется сигнал, ко­ торый подается на катушку КРТ рабочего тормоза. Эта катушка создает магнитный поток, с помощью которого якорь электромаг­ нита изменяет зазор в клапане J регулятора давления рабочей жид­ кости 1>Д. Величина этого сигнала корректируется потенциометром обратной связи ПОС, контролирующего степень износа тормозных колодок 2.

Регулятор давления рабочей жидкости 6 (гидроусилитель) пред­ ставляет собой рабочий цилиндр, в котором помещен золотник 7. Этот золотник в исходном положении пружиной 8 прижимается к верхнему торцу рабочего цилиндра регулятора. В этом положении кольцевая проточка золотника совмещает рабочие каналы цилинд­ ров ЦРТ и ЦАТ с линией слива рабочей жидкости. В этом случае дав­ ление в цилиндрах ЦРТ и ЦАТ отсутствует, в результате чего на тор­ мозные колодки воздействует максимальная величина усилия Q. Та­ кой режим соответствует аварийному режиму тормозной системы.

В случае увеличения зазора клапана J в регуляторе РД под воз­ действием катушки КРТ золотник 7 перемещается в нижнее положе­ ние, сжимая пружину 8. При этом рабочие каналы цилиндров ЦРТ и ЦАТ совмещаются с линией подачи рабочего давления от внешне­ го источника, в результате чего воздействие усилия Q на тормозные колодки снижается пропорционально величине этого зазора, и систе­ ма так же пропорционально растормаживается. При максимальном зазоре клапана 5 в регуляторе РД усилие Q воздействия на тормозные колодки полностью уравновешивается усилием цилиндров ЦРТ и ЦАТ, поэтому система полностью растормаживается.

При подходе груженого скипа к разгрузочным кривым возника­ ет необходимость в регулировании скорости этого подхода. Эта скорость может регулироваться как за счет свободного выбега гру­ зоподъемной системы, так и за счет включения режима рабочего торможения, описанного выше. Сигнал для начала регулирования этой скорости формируется датчиком входа скипа в разгрузочные кривые. Этот датчик дискретного типа представляет собой нор­ мально замкнутый контакт, который при его срабатывании размы-

Рис. 68. Схема устройства автоматического включения регулятора скорости

входа скипа в разгрузочные кривые

кается. Структурная схема устройства автоматического включения регулятора скорости входа скипа в разгрузочные кривые показана на рис. 68.

Это устройство работает по принципу сводного выбега грузоподъемной системы, для чего производится автоматическая вы­ держка времени выключения привода подъемной машины после срабатывания датчика входа скипа в разгрузочные кривые. Дело в том, что при различной загрузке скипа (реально она непостоянна) замедление скипа при свободном выбеге зависит от степени его за­ грузки. Чем больше эта загрузка, тем меньше времени необходимо для его свободного выбега при подходе к разгрузочным кривым.

Устройство работает следующим образом. На блок пропорцио­ нальности нагрузки БПН подаются сигналы с трансформаторов то­ ка ТТ1 и ТТ2, регистрирующие токовую загрузку двигателя подъ­ емной машины. Величина этого тока пропорциональна загрузке скипа. Выходной сигнал с блока БПН подается на вход блока вы­ держки времени БВВ, с помощью которого формируется временная задержка выключения двигателя подъемной машины. На входе это­ го блока сигнал усиливается магнитным усилителем МУ и через нормально замкнутый контакт К1 датчика входа скипа в разгрузоч­ ные кривые подается на катушку К2, параллельно которой подклю­ чен конденсатор С. Степень зарядки этого конденсатора зависит от величины сигнала, формируемого на блоке БПН, а это значит — от степени загрузки скипа. Поэтому, когда сработает датчик входа скипа в разгрузочные кривые, контакт К1 разомкнется, но катушка К2 при этом некоторое время будет питаться напряжением зарядки конденсатора С, до тех пор пока конденсатор полностью не разря-

дится. Таким образом, блок выдержки времени удерживает в замк­ нутом состоянии контакт пускового реле К2, который через блок управления БУ удерживает пусковой контактор КМ двигателя подъемной машины во включенном состоянии. Только по истече­ нии времени разрядки конденсатора С контакт пускового реле К2 разомкнет цепь питания контактора КМ, в результате чего двига­ тель подъемной машины обесточится и скип к разгрузочным кри­ вым подойдет с заданной скоростью.

Сигнал с блока пропорциональности нагрузки БПН может быть подан на катушку КРТ регулятора давления РД устройства управле­ ния режимом рабочего тормоза. В этом случае степень загрузки ски­ па автоматически будет определять величину тормозного момента рабочего тормоза при подходе скипа к разгрузочным кривым.