Код документа: RU2600404C1
Изобретение относится к конвейерам, а именно к способам регулирования скорости грузонесущего органа конвейера, в частности ленты.
Известны многоскоростные асинхронные электродвигатели [1], позволяющие дискретно изменять скорость движения грузонесущего органа конвейера. Применение многоскоростных асинхронных электродвигателей в приводах конвейеров обеспечивает возможность движения грузонесущего органа с несколькими фиксированными скоростями, практически не согласуемыми с загрузкой конвейера. Это не позволяет эффективно регулировать скорость грузонесущего органа соответственно поступающему грузопотоку, плавно изменять скорость без рывков.
Известен способ управления промежуточным приводом ленточного конвейера, заключающийся в изменении скорости вращения приводного барабана согласно заданному режиму работы ленточного конвейера [2].
Недостатком этого способа управления является неэффективная работа конвейера из-за непрерывного изменения скорости ленты. При этом конвейер постоянно работает в переходном (динамическом режиме) с повышенными энергозатратами.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы конвейера.
Способ регулирования скорости ленты конвейера, включающий измерение скорости ленты и поступающего грузопотока qin, изменение скорости ленты путем управления приводом конвейера.
Согласно изобретению скорость ленты измеряют в месте загрузки и осуществляют одно из следующих действий:
увеличивают скорость ленты на величину q1/ψ в течение времени Δt1,если поступающий грузопоток qin превышает приемную способность конвейера qout, где q1 - отношение номинальной производительности конвейера к выбранному количеству ступеней регулирования скорости ленты при увеличении скорости, ψ - номинальная погонная нагрузка;
и уменьшают скорость ленты на величину q2/ψ в течение времени Δt2, если поступающий грузопоток qin меньше приемной способности конвейера qout на величину q2, где q2 - отношение номинальной производительности конвейера к выбранному количеству ступеней регулирования скорости ленты при уменьшении скорости;
и оставляют скорость ленты без изменения, если величина поступающего грузопотока qin находится в диапазоне значений от qout - q2 до qout,
и прекращают загрузку конвейера без изменения скорости ленты, если поступающий грузопоток qin превышает максимальную приемную способность конвейера qmax.
Время Δt1≥q1/ψ·a1, где q1 - отношение номинальной производительности конвейера к выбранному количеству ступеней регулирования скорости ленты при увеличении скорости, ψ - номинальная погонная нагрузка, а1 - допустимое ускорение ленты.
Время Δt2≥q2/ψ·a2, где q2 - отношение номинальной производительности конвейера к выбранному количеству ступеней регулирования скорости ленты при уменьшении скорости, ψ - номинальная погонная нагрузка, а2 - допустимое замедление ленты.
При осуществлении изобретения может быть получен технический результат, заключающийся в повышении эффективности работы конвейера за счет ступенчатого регулирования скорости ленты, обеспечивающей полную загрузку ленты без просыпания груза, уменьшения потерь энергии и износа узлов конвейера.
На фиг. 1 изображена схема конвейера;
на фиг. 2 - графики изменения поступающего грузопотока и скорости ленты.
Принятые определения и их обозначения:
текущая скорость ленты V (м/с);
номинальная скорость ленты Vn (м/с) - паспортная характеристика конвейера;
номинальная производительность конвейера Qn (кг/с) - паспортная характеристика конвейера;
поступающий грузопоток qin (кг/с);
номинальный поступающий грузопоток qn (кг/с) - соответствует Qn;
приемная способность конвейера qout (кг/с) - соответствует текущей скорости ленты V;
максимальная приемная способность конвейера qmax (кг/с) qmax=(1,05…1,08)qn;
доли номинальной производительности конвейера q1, q2 (кг/с) - отношения номинальной производительности конвейера к выбранному количеству ступеней регулирования скорости ленты при увеличении и уменьшении скорости;
номинальная погонная нагрузка ψ (кг/м) - соответствует номинальному грузопотоку qn;
допустимое ускорение ленты а1 (м/с2);
допустимое замедление ленты а2 (м/с2).
Способ регулирования скорости ленты конвейера реализуют следующим образом.
После включения конвейера производят непрерывное измерение скорости V ленты 1 и поступающего на ленту 1 груза 2. Вследствие изменения натяжения по длине ленты 1 скорость ленты 1 также изменяется по ее длине. Для обеспечения точности регулирования скорость V ленты 1 замеряют в месте загрузки 3 конвейера с помощью датчика скорости 4. Количество поступающего на ленту 1 груза 2 замеряют с помощью датчика грузопотока 5. Сигналы датчика скорости 4 и датчика грузопотока 5 по кабельным каналам 6 и 7 поступают в блок управления 8. Блок управления 8 соединен с линией 9 подвода электроэнергии, а также соединен кабелем 10 с электроприводом, приводящим в движение приводной барабан 11 конвейера. Лента 1 опирается на ролики 12 и охватывает приводной 11 и натяжной 13 барабаны.
Блок управления 8 непрерывно сопоставляет значения поступающего на ленту 1 грузопотока qin (кг/с) и приемной способности конвейера qout (кг/с). Приемная способность конвейера qout зависит от текущей скорости V ленты 1 в месте загрузки 3 и номинальной погонной нагрузки ψ (кг/м) конвейера.
qout=ψ·V
Величина номинальной погонной нагрузки ψ является конструктивной характеристикой конвейера и обеспечивает его нормальную работу без просыпания груза 2.
ψ=qn/Vn
Если значение поступающего на ленту 1 грузопотока qin превышает значение приемной способности конвейера qout, то необходимо увеличение скорости V ленты 1 для нормальной работы конвейера без просыпания груза 2. Вследствие неравномерности загрузки конвейера значение qin изменяется непрерывно, но блок управления 8 ускоряет движение приводного барабана 11 и ленты 1 только, если значение qin превысило значение qout. Это позволяет избежать непрерывного регулирования скорости ленты 1 и постоянной работы конвейера в переходном (динамическом) режиме.
Блок управления 8 для выравнивания значений qin и qout увеличивает скорость V ленты 1 на величину q1/ψ в течение времени Δt1 так, чтобы ускорение ленты не превысило допустимую величину а1 (м/с), обеспечивающую нормальную работу конвейера без рывков и поломок. Для этого значение времени Δt1 соответствует неравенству Δt1≥q1/ψ·a1.
Величина q1 составляет долю номинальной производительности конвейера Q и определяет периодичность регулирования скорости V ленты 1. Величина q1 подбирается эмпирически или рассчитывается на основании стохастических характеристик поступающего на ленту 1 грузопотока qin. С увеличением величины q1 сокращается интенсивность регулирования скорости ленты 1, но снижается энергоэффективность конвейера.
Если значение поступающего на ленту 1 грузопотока qin меньше значения приемной способности конвейера qout=ψ·V, то необходимо снижение скорости V ленты 1 для нормальной работы конвейера с полной загрузкой ленты 1. Блок управления 8 замедляет движение приводного барабана 11 и ленты 1 только, если значение qout превысило значение qin на величину q2. Это также позволяет избежать непрерывного регулирования скорости ленты 1 и постоянной работы конвейера в переходном (динамическом) режиме. Величина q2 определяет периодичность регулирования скорости V ленты 1 при снижении грузопотока qin и подбирается эмпирически или рассчитывается на основании стохастических характеристик поступающего на ленту 1 грузопотока qin. С увеличением величины q2 сокращается интенсивность регулирования скорости ленты 1, но снижается энергоэффективность конвейера. Возможно равенство значений q1=q2.
Блок управления 8 для выравнивания значений qin и qout снижает скорость V ленты 1 на величину q2/ψ в течение времени Δt2 так, чтобы замедление ленты не превысило допустимую величину а2 (м/с), обеспечивающую нормальную работу конвейера без рывков и поломок. Для этого значение времени Δt2 соответствует неравенству Δt2≥q2/ψ·a2.
Если величина поступающего грузопотока qin находится в диапазоне значений от qout-q2 до qout(qout-q2≤qin≤qout), то блок управления 8 поддерживает движение ленты 1 с постоянной скоростью, т.е. оставляет текущее значение скорости V ленты 1 без изменения.
Если поступающий грузопоток qin (вследствие неисправности оборудования) превышает максимальную приемную способность конвейера qmax=(1,05…1,08)qn, такой режим работы конвейера недопустим, так как груз 2 просыпается. В этом случае загрузку конвейера прекращают без изменения текущей скорости ленты 1.
На фиг. 2 приведен пример изменения поступающего грузопотока qin и скорости V ленты 1 во времени t. График поступающего грузопотока qin показывает монотонное увеличение qin от 0 до номинального значения qn при изменении времени t от 0 до t4, а также монотонное уменьшение qin от номинального значения qn до 0 при изменении времени t от t4 до t7.
В данном примере блок управления 8 конвейера настроен на четырехступенчатый режим увеличения скорости V ленты 1 от 0 до номинального значения Vn и трехступенчатый режим снижения скорости V ленты 1 от номинального значения Vn до 0. При этом величина q1 равна четверти номинального значения Qn, т.е. q1=Qn/4. Величина q2 равна трети номинального значения Qn, т.е. q2=Qn/3.
Четырехступенчатый режим увеличения скорости V ленты 1 позволяет увеличивать скорость V ленты 1 на величину V1, равную четверти номинальной скорости Vn.
V1=q1/ψ=Vn/4
Трехступенчатый режим снижения скорости V ленты 1 позволяет уменьшать скорость ленты 1 на величину V2, равную трети номинальной скорости Vn.
V2=q2/ψ=Vn/3
Согласно графику фиг. 2 при 0≤t≤t1 поступающий грузопоток qin не превышает величины q1, и лента 1 движется со скоростью V=V1. При этом приемная способность конвейера qout=ψ·V1=qn/4.
При t>t1 поступающий грузопоток qin превышает величину qout (qout=qn/4), и блок управления 8 увеличивает скорость V ленты 1 согласно заявляемому способу на величину q1/ψ в течение времени Δt1. Таким образом, в течение интервала времени t1+Δt1≤t≤t2 лента 1 движется со скоростью V=2V1.
Аналогично при последующем возрастании поступающего грузопотока qin блок управления 8 увеличивает скорость V ленты 1 в моменты времени t2и t3 ступенчато до величин 3V1 и Vn соответственно.
Согласно графику фиг. 2 при t3≤t≤t5 поступающий грузопоток qin находится в диапазонах значений от 3q1 до qn и от qn до 2q2. При этом блок управления 8 согласно заявляемому способу сохраняет скорость ленты 1 V=Vn без изменения.
При t>t5 поступающий грузопоток qin становится меньше приемной способности конвейера qout (qout=qn) на величину q2, и блок управления 8 уменьшает скорость V ленты 1 согласно заявляемому способу на величину q2/ψ в течение времени Δt2. Таким образом, в течение интервала времени t5+Δt2≤t≤t6 лента 1 движется со скоростью V=2V2. Аналогично при последующем уменьшении поступающего грузопотока qin блок управления 8 уменьшает скорость V ленты 1 в момент времени t6 до величины V2.
Источники информации
1. Онищенко Г.Б. Электрический привод / Г.Б. Онищенко М.: Издательский центр «Академия», 2006. - с. 73-75.
2. Спиваковский А.О. Транспортирующие машины / А.О. Спиваковский, В.К. Дьячков. - М.: Машиностроение, 1983. - с. 94-97.
Способ регулирования скорости ленты конвейера включает измерение скорости ленты и поступающего грузопотока q, изменение скорости ленты путем управления приводом конвейера. Скорость ленты измеряют в месте загрузки и осуществляют одно из следующих действий: увеличивают скорость ленты на величину q/ψ в течение времени Δt,если поступающий грузопоток qпревышает приемную способность конвейера q, где q- отношение номинальной производительности конвейера к выбранному количеству ступеней регулирования скорости ленты при увеличении скорости, ψ - номинальная погонная нагрузка; уменьшают скорость ленты на величину q/ψ в течение времени Δt, если поступающий грузопоток qменьше приемной способности конвейера qна величину q, где q- отношение номинальной производительности конвейера к выбранному количеству ступеней регулирования скорости ленты при уменьшении скорости; оставляют скорость ленты без изменения, если величина поступающего грузопотока qнаходится в диапазоне значений от q- qдо q; прекращают загрузку конвейера без изменения скорости ленты, если поступающий грузопоток qпревышает максимальную приемную способность конвейера q. Повышается эффективность работы конвейера. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Устройство для перемещения яиц