Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ЛЕНТЫ КОНВЕЙЕРА

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 q_in, 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 q_in превышает приемную способность конвейера q_out, 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 q_in меньше приемной способности конвейера q_out 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 q_in находится в диапазоне значений от q_out - q₂ до q_out,

и прекращают загрузку конвейера без изменения скорости ленты, если поступающий грузопоток q_in превышает максимальную приемную способность конвейера q_max.

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 V_n (м/с) - паспортная характеристика конвейера;

номинальная производительность конвейера Q_n (кг/с) - паспортная характеристика конвейера;

поступающий грузопоток q_in (кг/с);

номинальный поступающий грузопоток q_n (кг/с) - соответствует Q_n;

приемная способность конвейера q_out (кг/с) - соответствует текущей скорости ленты V;

максимальная приемная способность конвейера q_max (кг/с) q_max=(1,05…1,08)q_n;

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 q_n;

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 q_in (кг/с) и приемной способности конвейера q_out (кг/с). Приемная способность конвейера q_out зависит от текущей скорости V ленты 1 в месте загрузки 3 и номинальной погонной нагрузки ψ (кг/м) конвейера.

q_out=ψ·V

Величина номинальной погонной нагрузки ψ является конструктивной характеристикой конвейера и обеспечивает его нормальную работу без просыпания груза 2.

ψ=q_n/V_n

Если значение поступающего на ленту 1 грузопотока q_in превышает значение приемной способности конвейера q_out, то необходимо увеличение скорости V ленты 1 для нормальной работы конвейера без просыпания груза 2. Вследствие неравномерности загрузки конвейера значение q_in изменяется непрерывно, но блок управления 8 ускоряет движение приводного барабана 11 и ленты 1 только, если значение q_in превысило значение q_out. Это позволяет избежать непрерывного регулирования скорости ленты 1 и постоянной работы конвейера в переходном (динамическом) режиме.

Блок управления 8 для выравнивания значений q_in и q_out 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 q_in. С увеличением величины q₁ сокращается интенсивность регулирования скорости ленты 1, но снижается энергоэффективность конвейера.

Если значение поступающего на ленту 1 грузопотока q_in меньше значения приемной способности конвейера q_out=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 q_out превысило значение q_in 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 q_in и подбирается эмпирически или рассчитывается на основании стохастических характеристик поступающего на ленту 1 грузопотока q_in. 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 q_in и q_out 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 q_in находится в диапазоне значений от q_out-q₂ до q_out(q_out-q₂≤q_in≤q_out), 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 q_in (вследствие неисправности оборудования) превышает максимальную приемную способность конвейера q_max=(1,05…1,08)q_n, 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 q_in и скорости V ленты 1 во времени t. График поступающего грузопотока q_in показывает монотонное увеличение q_in от 0 до номинального значения q_n при изменении времени t от 0 до t₄, а также монотонное уменьшение q_in от номинального значения q_n 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 V_n и трехступенчатый режим снижения скорости V ленты 1 от номинального значения V_n до 0. При этом величина q₁ равна четверти номинального значения Q_n, т.е. q₁=Q_n/4. Величина q₂ равна трети номинального значения Q_n, т.е. q₂=Q_n/3.

Четырехступенчатый режим увеличения скорости V ленты 1 позволяет увеличивать скорость V ленты 1 на величину V₁, равную четверти номинальной скорости V_n.

V₁=q₁/ψ=V_n/4

Трехступенчатый режим снижения скорости V ленты 1 позволяет уменьшать скорость ленты 1 на величину V₂, равную трети номинальной скорости V_n.

V₂=q₂/ψ=V_n/3

Согласно графику фиг. 2 при 0≤t≤t₁ поступающий грузопоток q_in не превышает величины q₁, и лента 1 движется со скоростью V=V₁. При этом приемная способность конвейера q_out=ψ·V₁=q_n/4.

При t>t₁ поступающий грузопоток q_in превышает величину q_out (q_out=q_n/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 q_in блок управления 8 увеличивает скорость V ленты 1 в моменты времени t₂ и t₃ ступенчато до величин 3V₁ и V_n соответственно.

Согласно графику фиг. 2 при t₃≤t≤t₅ поступающий грузопоток q_in находится в диапазонах значений от 3q₁ до q_n и от q_n до 2q₂. При этом блок управления 8 согласно заявляемому способу сохраняет скорость ленты 1 V=V_n без изменения.

При t>t₅ поступающий грузопоток q_in становится меньше приемной способности конвейера q_out (q_out=q_n) 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 q_in 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.