CC BY
31
dx
ds
d є _ 1 2 є Vdp0 p0
є d
(14)
dx
dt
1 S ^ t >2 є _ 1 1 _ S
d є_ 1 2 є VdP0 P
0
^ є 1 _ s 12 i.12 —1+—tS
є d є
(15)
Измеритель тем менее чувствителен к изменениям формы объекта по отношению к основному параметру - чувствительности к изменениям его площади, чем меньше отношение (14)/(15):
1 S 321 >2 S_ 1 1 _ S
2 є ^JdP0 P00 _ S
л =----------------v-0 - = ~ = PPL (16)
1S12132 lzi _J_______________L t r dP0
2 s -yjdp00 P0
Из анализа выражения (16) следует, что погрешность формы или погрешность, связанная с ориентированием куска продукта тем меньше, чем меньше размеры куска, чем больше общая площадь сечения измерительного конденсатора в направлении, перпендикулярном направлению движения ленты транспортера, чем менее вытянут образец в направлении, перпендикулярном направлению ленты (чем менее плоский образец).
Таким образом, необходимая величина погрешности может быть достигнута применением конденсатора достаточно больших размеров. Для измерителей, предназначенных для измерения объема мелкокусковых транспортируемых продуктов, например, щебня или сыпучих продуктов необходимая величина допустимой погрешности достигается достаточно просто. Однако, при измерении объема продукта в виде достаточно больших одиночных кусков достигнуть достаточно малой погрешности трудно.***
Весь предыдущий анализ погрешностей проводился для идеального конденсатора, без учета погрешностей, обусловленных неидеальностью изоляции несущих стоек, поддерживающих пластины конденсатора. Для оценки влияния активной проводимости стоек оценим сначала величину реактивной проводимости самого измерительного конденсатора.
Ориентировочно измерительный конденсатор для применения на ленточном конвейере должен иметь
t
t=const
Є
S =const
ширину пластин порядка 1 м при расстоянии между пластинами 500 мм. ( Параметры определяются геометрией ленточного транспортера /7/. Ширина измерительной области оценивается величиной порядка 10мм. Емкость измерительной зоны такого конденсатора, вычисленная по формуле, например, ( 4 ), составляет 10 пФ. Реактивное сопротивление такого конденсатора на частоте 100 кГц составит 160 кОм. Для обеспечения погрешности измерений не хуже 1% активное сопротивление изоляции конденсатора должно быть не менее 16 MОм. Достичь такой величины сопротивления изоляции в шахтных условиях при наличии угольной пыли и влаги затруднительно. Для снижения такой погрешности следует использовать так называемые охранные кольца, т.е. специальные кольцевые электроды, охватывающие изоляционные стойки. [8] На эти электроды подается напряжение, близкое к рабочему напряжению конденсатора. Обычно это осуществляется с помощью повторителя напряжения. В этом случае токи утечки с измерительной пластины конденсатора определяются разностью напряжений между пластиной конденсатора и охранным кольцом. Например, при коэффициенте передачи повторителя напряжения 0,99 кажущееся сопротивление участка пластина - охранное кольцо увеличится в 100 раз, т.е. допустимое сопротивление изоляции стоек составит 160 кОм - вполне реализуемую величину. Вместе с тем, создание повторителей напряжения с коэффициентом передачи 0,99 и более довольно сложная задача, особенно в области частот выше 1 MeF ц.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ландау Л.Д., Лившиц E.M. "Электродинамика сплошных сред", Физматгиз, 1959.
2. Смайт, В. "Электростатика и электродинамика". Пер. со 2-ого американского издания А.В. Гапонова и M.A. Mиллера. , Изд-во иностранной литературы, 1954.
3. Стрэттон, Дж. "Теория электромагнетизма". Пер. M.Q Рабиновича и ВМ. Харитонова под ред. СМ. Рытова. -Л., Гостехиздат, 1948.
4. Иоссель Ю.Я., Кочанов Э.С., Струнский M.r. "Расчет электрической емкости", Энергоиздат, 1981.
5. Ренне В.Т. "Электрические конденсаторы", Госэнер-гоиздат, 1952.
6. Корн Г., Корн Т. Справочник по математикеь для научных работников и инженеров. M.: Наука 1974г.
7. Шахтмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г. Теория и расчет ленточных конвейеров. M.: Mашиностроение 1987г.
8. Илюкович A.M. "Техника электрометрии", Энергия, 1973.
9. Слабкий Л.И. "Mетоды и приборы предельных измерений в экспериментальной физике", Наука, 1973.
© В.В. Мартынов
М.С. Ломакин, доц., к.т.н., С.Е. Иконников,
МГГУ МГГУ
Критерий эффективности и управления рабочими операциями драглайна
Машинист экскаватора-драглайна управляет операциями рабочего цикла переключением командоаппаратов, однако вследствие изменения условий копания при ручном управлении возникают значительные динамические нагрузки в рабочем оборудовании, приводящие к преждевременному износу основных узлов экскаватора и возникновению аварийных ситуаций. Для исключения этих последствий необходимо осуществлять автоматическое управление процессом копания [1].
Исследования по разработке системы автоматического управления процессом копания драглайна проводились в МГГУ и ряде других организаций [1]. Однако предложенные системы не являются адаптивными к меняющимся горнотехнологическим условиям.
Были предложены различные варианты критериев для оценки эффективности копания экскаватора-драглайна [2], но эти критерии эффективности не использовались для адаптивного управления процесса копания.
В МГГУ разработана адаптивная система автоматизации процесса копания драглайна и предложен новый критерий эффективности для адаптивного управления процессом копания экскаватора [3].
Система автоматизации процесса копания драглайна (см. рис.) включает в себя процесс копания как объект управления ОУ, систему автоматического регулирования (САР) натяжения подъемных канатов САР НПК, САР натяжения тяговых канатов САР НТК и адаптивный регулятор процесса копания РПК. Выходными величинами ОУ, характеризующими процесс копания , являются: толщина срезаемой стружки h , касательная составляющая силы сопротивления грунта копанию Ро1, изменение длины подъемных канатов по мере перемещения ковша по забою Dlп . Объект управления ОУ подвержен влиянию возмущающих воздействий, например, DGк+гр - изменение веса ковша с грунтом, DКу - изменение коэффициента удельного сопротивления копанию, Da - изменение угла откоса забоя, Dm - изменение угла между подъемными канатами и нормалью к поверхности забоя и других факторов. Управляющими воздействиями на ОУ являются усилие натяжения подъемных канатов Sп и линейная скорость тяговых канатов Ут.
Для ограничения динамических нагрузок в подъемном и тяговом механизмах приняты известные структуры САР НПК и САР НТК, взаимодействующих с электроприводами подъема и тяги экскаватора.
Выходной сигнал адаптивного регулятора РПК соответствует заданному значению усилия натяжения подъемных канатов Sпзад .
Управление процессом копания драглайна осуществляется регулированием натяжения подъемных канатов Sп пропорционально усилию натяжения тяговых канатов Sт так, что:
Sпзад = К Sт, (1)
где К-коэффициент пропорциональности регулятора РПК.
Для оценки эффективности процесса копания экскаватора-драглайна предлагается новый составной критерий эффективности 1с [3]:
&оп tкоп
1с = а1 | Ут © dt + а2 | Sт © dt, (2)
0 0
где Ут - линейная скорость тяговых канатов, см/с; Sт - усилие натяжения тяговых канатов, кН; &оп - время копания (наполнения ковша), С; а1, а2 - весовые (масштабные) коэффициенты с размерностью с соответственно 1/см и 1/(кН с).
Минимизация указанного критерия (2) позволяет получить оптимальный режим копания драглайна, при котором обеспечивается минимальный путь копания и исключаются перегрузки в тяговом механизме экскаватора.
Весовые коэффициенты а1 и а2 в выражении (2) для критерия эффективности были получены путем вычислительного эксперимента. При полученных значениях : а1= 0.2 1/см ; а2 = 0.8 1/(кН с), минимум критерия эффективности 1с соответствует рациональному режиму копания с постоянной толщиной стружки в различных горнотехнологических условиях.
Адаптивное управление процессом копания состоит в том, что коэффициент К регулятора РПК должен автоматически настраиваться так, чтобы обеспечивать от цикла к циклу поиск минимума критерия эффективности 1с [3]:
&оп tкоп
157
