CC BY
32
--------------------------------------- © Ю.С. Петров, Ю.В. Саханский,
2009
УДК 622.235.432.23
Ю.С. Петров, Ю.В. Саханский
АЛГОРИТМ МАШИННОГО РАСЧЕТА ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИНИЦИИРОВАНИЯ ВЗРЫВАНИЯ ЗАРЯДОВ
Семинар №11
У^асчст систем электрического ини-
-Я- циирования зарядов взрывчатых веществ (систем электровзрывания) сводится к установлению взаимных соответствий между параметрами воздействия на систему и её реакцией на это воздействие. В общем виде это может быть записано следующим образом:
/ х2...х„ /2 (ух, у2,...уп)
(1)
где х1зх2,...хп - факторы, определяющие воздействие, у1,У2,...уп - факторы, определяющие реакцию системы.
Критерием этого соответствия является безотказное срабатывание электродетонаторов (ЭД) системы.
При расчете системы может возникнуть два типа задач:
1) Заданы параметры воздействия (взрывного прибора) и требуется определить параметры подверженной воздействию части системы (электровзрывной цепи)
2) Заданы параметры электровзрывной цепи и требуется определить параметры взрывного прибора.
В обоих случаях в результате воздействия на систему должно произойти срабатывание всех ЭД, что и опре-
деляет количественные входные и выходные характеристики системы.
До недавнего времени расчет систем электрического инициирования на безотказность срабатывания ЭД производился без должного привлечения ЭВМ и элементов САПР. Авторами разработан универсальный алгоритм, позволяющий решать оба типа задач с помощью ЭВМ. Алгоритм изображен на рис. 1.
В соответствии с рис. 1 при решении задачи первого типа заданными являются параметры воздействия. В случае наиболее распространенного автономного конденсаторного взрывного прибора, этими параметрами будут: емкость конденсатора-накопителя C и напряжение на нем U .
Для определения максимального возможного количества одновременно инициируемых ЭД при заданных C и U (задача первого типа), следует задаваться промежуточными значениями параметров электровзрывной цепи и ЭД: топологией цепи (Т), числом ЭД (N), коэффициентом передачи по току а и соответствующими паспортными
данными ЭД: Kmax , Kтт - макси-
мальным и минимальным импульсами воспламенения, временем передачи в.
Рис. 1. Алгоритм расчета задачи первого типа
Предварительно, максимально допустимое число ЭД можно ориентировочно определить по мощности взрывного прибора и средней удельной мощности одного ЭД.
Первым действием в соответствии с алгоритмом, представленным на рис. 1, является определение тока І2 (0) в ЭД, обтекаемым наименьшим током в цепи. Этот ток должен быть не менее норми-
рованного значения Ін. Если это требование не выполняется, то изменяется один из параметров электровзрывной цепи. Обычно изменяют число ЭД или топологию цепи.
После выполнения требования ;2(0) > Ін необходимо вычислить ток
І1 (ї), протекающий через ЭД, обтекаемый наибольшим током в цепи. Далее
Рис. 2. Алгоритм решения задач второго типа
определяется время срабаты-вания наиболее чувствительного ЭД - t1B (в предположении, что он обте-кается максимальным током) из уравнения:
t1B
j i12(t )dt = K min (2)
0
После определения t1B вычисляется время срабатывания t наиболее чувствительного ЭД из уравнения:
tcp = t1B +@ (3)
Ток в конце промежутка времени 7 также должен быть не менее нормированного. В соответствии с этим требованием сначала вычисляется ток /2(^ср) и далее производится его сравнение с нормированным током 1Н . Если выполняется условие:
Ь(Кр ) ^ *Н , (4)
то переходят к следующему этапу - вычислению К 2 (1ср ). Если условие (4) не
выполняется, то необходимо вернуться к началу расчета, изменить (в общем случае) любой из влияющих параметров (которые можно изменять в соответствии с данной практической задачей) и провести все рассмотренные ранее этапы расчета. Как уже указывалось, при выполнении условия (4) необходимо вычислить импульс воспламенения, который получит за время срабатывания t ЭД,
находящийся в наихудших условиях, то есть обтекаемый наименьшим током:
tcp
K 2(tcp ) = j i2(tcp )dt
0
(5)
Время срабатывания t является
временем протекания тока в цепи и временем ее существования. За это время наименее чувствительный ЭД, характеризующийся импульсом тока K2max ,
должен получить энергию, достаточную для его срабатывания, что выражается условием:
K2 (tcp ) ^ Kmax
(6)
Выполнение условия (6) означает срабатывание всех ЭД в цепи. Если условие (6) не выполняется, то расчет следует начать сначала, изменяя входные параметры.
Решение задач второго типа выполняется по алгоритму, изображен-ному на рис. 2.
Сравнивая рис. 1 и рис. 2 можно констатировать, что алгоритм рис. 2 получается из алгоритма рисунка 1 переменой мест верхних прямоугольников. В соответствии с этим, варьируемыми величинами при вычислениях по алгоритму на рис. 2, являются не параметры электровзрывной цепи, а параметры взрывного прибора. В остальном, вы-
числительные действия алгоритмов -одинаковы.
Алгоритм первого типа применяется при проектировании электровзрывной цепи, то есть при практических расчетах электровзрывной цепи, а алгоритм второго типа - при проектировании прибора взрывания.
Приведенные алгоритмы являются наиболее общими и универсальными. Они применимы к любым типам взрывных приборов (конденсаторные, индуктивные, сетевые и т.д.) и к любым типам ЭД .
Рассмотрим конкретное применение алгоритма на рис. 1 для реальной электровзрывной цепи с параметрами: топология цепи Т - последовательное соединение ЭД, коэффициент передачи а = 0.9 , параметры ЭД нормальной чувствительности Ктт = 0.6 • 10-3 А-с, Ктах = 2 • 10-3 А-с, время передачи
в = 1.2 • 10-3 с, нормированное значение тока Iн = 0.7А. При этом для инициирования данной электровзрывной цепи используется конденсаторный взрывной прибор с параметрами: ёмкость конденсатора-накопителя С = 9 • 10-6 Ф с рабочим напряжением и = 600 В.
Результаты расчета данной цепи сведены в табл. 1.
Расчет по алгоритму 1 показывает, что при заданных входных условиях заданный прибор взрывания может гарантированно инициировать в данной электровзрывной цепи не более 74 ЭД. При большем количестве ЭД наступает отказ.
Расчет практического применения алгоритма, приведенного на рис. 2, приведен в табл. 2. При этом все входные величины для расчета аналогичны приведенным выше.
N шт. 1/0), А і2('іср), А К2(їср), А*с Результат
60 2,813 9,965-10-4 1,58 2,488-10-3 Срабатывание
70 2,411 9,625-10-4 1,496 2,15410-3 Срабатывание
71 2,377 9,595-10-4 1,487 2,121 ■ 10-3 Срабатывание
72 2,344 9,558-10-4 1,478 2,088-10-3 Срабатывание
73 2,312 9,524-10-4 1,47 2,058-10-3 Срабатывание
74 2,28 9,49-10-4 1,461 2,026-10-3 Срабатывание
75 2,25 9,456-10-4 1,45 1,988 10-3 Отказ
100 1,688 8,604-104 1,252 1,349-10-3 Отказ
150 1,125 6,912-10-4 0,959 6,357-10-4 Отказ
200 0,844 5,210-4 0,959 3,09110-4 Отказ
Таблица 2
и, В 1/0), А і ср, с ^2(^ср), А К/іср), А*с Результат
700 1,969 9,118-Ю-4 1,434 1,875-10-3 Отказ
710 1,997 9,1610-4 1,453 1,934-10-3 Отказ
720 2,025 9,202-10-4 1,471 1,991-10-3 Отказ
730 2,053 9,424-10-4 1,51 2,107-10-3 Срабатывание
740 2,082 9,28110-4 1,508 2,11110-3 Срабатывание
750 2,11 9,319-Ю-4 1,526 2,1710-3 Срабатывание
Из табл. 2 видно, что для инициирования электровзрывной цепи заданной конфигурации с определёнными параметрами и содержащей 100 ЭД, необходим конденсаторный прибор взрывания емкостью С = 9 • 10-6 Ф при напряжении на его обкладках не менее 730 В.
Разработанные алгоритмы позволяют автоматизировать расчеты систем электрического инициирования зарядов взрывчатых веществ, провести необходимый анализ возможных вариантов и выбрать наиболее оптимальный для заданных условий взрывания. ЕШ
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------
Петров Ю. С. - доктор технических наук, профессор,
Саханский Ю.В. - аспирант,
Московский государственный горный университет.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 11 симпозиума «Неделя горняка-2008». Рецензент д-р техн. наук, проф. Л.Д. Певзнер.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
14_Петров_Сах 11
Н:\Новое по работе в универе\ГИАБ-2009\ГИАБ-4\07 С:\и8еге\Таня\АррБа1а\Коат^\Мкго80й\ШаблоныШогта1Ло1т © Ю
Гитис Л.Х.
18.02.2009 16:13:00 2
18.02.2009 16:13:00 Пользователь
1 мин.
24.03.2009 0:02:00 5
1 228 (прибл.)
7 000 (прибл.)
