Система управления высотой хода над грунтом рабочего органа подводного добывающего устройства

Система управления высотой хода над грунтом рабочего органа подводного добывающего устройства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОТОЙ |ХОДА НАД ГРУНТОМ РАБОЧЕГО ОРГАНА ПОДВОДНОГО ДОБЫВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержздая надводное судно-носитель с силовой установкой, а также имеющий привод механизм вертикального перемещения ра:бочего органа и блок .управления, отличающаяс я тем, что, с целью повышения надежности ее в работе, она снабжена эхолотом, датчиком угла поворота вала привода механизма вертикального перемещения, задатчиком высоты, задатчйком частоты вращения приво .да, задатчиком направления перемещеjHHH рабочего органа и подключенным к последнему переключателем режима работы, а блок управления включает последовательно соединенные нелинейный преобразователь, первЫй сумматор , второй сумматор и трехпозиционный релейный-злемент, подключенный к переключателю режима работы, а также устройство регулируемой временной задержки, выход которого подключен к первому сумматору, «а вход к эхолоту, привод механизма вертикального перемещения рабочего органа включает последовательно соединенные третий сумматор, реверсивный тйристорный выпрямитель, электродвигатель постоянного тока и тахогенератор , выход которого подключен к Дретьему сумматору, при этом выход дат (Л чика угла поворота вала при вод а .механизма вертикального перемещения со-г единен с входом нелинейного преобра зователя, выход задатчика высоты . подключен к входу второго суммато- : ра, выход задатчика частоты враще- ; ния привода связан с входом третьего сумматора, а выход переключателя о режима работы - с входом реверсивно OJ го тиристорного выпрямителя. KD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) А

МШ В 6 21 66 В 63.G 8 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3495163/27-.11 (22) 28.09 ° 82 (46) 23,12»83, Бюл. Р 47 (72) В.Ф.Бобраков, В.М.Парфенов, Г.Т.Шпаков и Г.Ф.Кропинов .(71) Опытное производственно-техническое объединение "Техрыбпром"

: (53) 639 ° 2 ° 081. 7 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 644432, кл. А 01 K 79/00

<29,07.75 (прототип) (54) (57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОТОЙ ХОДА НАД ГРУНТОМ РАБОЧЕГО ОРГАНА ПОДВОДНОГО ДОБЫВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА содержащая надводное судно.-носитель с силовой установкой, а также име:ющий привод механизм вертикального перемещения рабочего органа и блок .Управления, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения надежности ее в работе, она снабжена эхолотом, датчиком угла поворота вала привода механизма вертикального перемещения, задатчиком высоты, задатчиком частоты вращения приво:да, задатчиком направления перемеще:,ния рабочего органа и подключенным к последнему переключателем режима работы, а блок управления включает последовательно соединенные нелинейный преобразователь, первый сумматор, второй сумматор и трехпозиционный релейный-элемент, подключенный к переключателю режима работы, а также устройство регулируемой временной задержки, выход которого подключен к первому сумматору, а вход - к эхолоту, привод. механизма вертикального перемещения рабочего органа включает последовательно соединенные третий сумматор, реверсивный тйристорный выпрямитель, электродвигатель постоянного тока и тахогенератор, выход которого подключен к е третьему сумматору, при этом выход датчика угла поворота вала привода механизма вертикального перемещения со единен с входом нелинейного преобра зователя, выход задатчика высоты подключен к входу второго суммато-,. Я ра, выход задатчика частотй вращения привода связан с входом третье- го сумматора, а выход переключателя режима работы — с входом реверсивно го тиристорного выпрямителя.

10б2114

Изобретение относится к судостроению, в частности к системам управления высотой хода над грунтом рабочего органа подводного добывающе го устройства.

Известна система управления высотой хода над грунтом рабочего органа подводного добываюцего устройства, содержащая надводное судноноситель с силовой установкой, а также имеющий привод механизм верти- 1О кального и ремецения рабочего органа и блок управления 1 .

Недостатком этой системы является недостаточная надежность ее в работе. 15

Цель из обретения — повышение .надежности системы в работе, .Цель достигается тем, что сист.ема управления высотой хода над грун-., том рабочего органа подводного добы Щ вающего устройства, содержацая надводное судно-носитель с силовой установкой, а также имеющий привод ме ханизм вертикального перемещения .рабочего органа и блок управления, снабжена эхолотом, датчиком угла поворота вала привода механизма вер« тикального перемецения, задатчиком высоты, задатчиком частоты вращения привода, задатчиком направления пе- 3() ремещения рабочего органа и подключенным к последнему переключате-. лем режима работы, а блок управления включает последовательно соедин ненные нелинейный преобразователь, первый сумматор, второй сумматор и трехпозиционный релейный элемент, подключенный к переключателю режима. работы, а также устройство регулируе мой временной задержки, выход которого подключен." к первому сумматору, 4О а вход — к эхолоту, привод механиз- ма вертикального перемецения рабочего органа включает последовательно соединенные третий сумматор, реверсивный тиристорный выпрямитель, элек 45 тродвигатель постоянного тока и тахо" генератор, выход которого подключен к третьему сумматору, при этом выхоД датчика угла поворота вала привода механизма вертикального перемещения. 5О соединен с входом нелинейного преобразователя, выход задатчика высоты подключен к входу второго сумматора, выход задатчика частоты вращения при вода связан с входом третьего сум- 55 матора, а выход переключателя режима работы — с входом реверсивного тиристорного выпрямителя.

На фиг. 1 приведено подводное добываюцее устройство и расположение 60

1 основных элементов системы управле» ния на судне-носителе, обций виду на фиг. 2 — схема системы управления высотой хода над грунтом рабочего органа; на фиг. 3 — схема пульта управления; на фиг. 4 — схема блока управления пульта; на фиг. 5 схема привода.

Система управления содержит судно-носитель 1, оборудованное силовой установкой . и добывающим устройством, рабочий орган 2 которого представляет собой движущийся непрерывный гибкий несущий элемент конвейерного типа, оснащенный разнообразными рабочими приспособлениями для добычи донных биологических продуктов и полезных ископаемых. В состав системы управления входят также механизм 3 вертикального перемещения рабочего органа 2, снабженный приво дом 4 и датчиком 5 угла поворота .привода механизма вертикального перемещения, эхолот б и пульт 7 управления.

Механизм 3 вертикального перемещения представляет собой лебедку, на барабан которой намотана гибкая механическая связь 8, второй конец, которой закреплен к вращающемуся при движении рабочего органа. барабану 9 натяжения, .который с помощью связи 8 может перемещаться по .горизонтальным направляющйм 10., Выходы датчика 5 и эхолота б сое динены соответственно с первым и вторым входами пульта 7 управления.:

Выходы пульта 7 управления, на кото рых формируются сигналы ж трехпозиционного управления приводом и регулируемой задаваемой частоты п его вращения, подключены к соответствующим входам привода 4, выход которого соединен с входом механизма 3 вертикального перемецения и входом датчика 5 °

Пульт 7 управления содержит устройства 11 согласования сигналов h эхолота и датчика угла К поворота, блок 12 управления, блок 13 индикации с тремя управляемыми по вызову оператора указателями:вертикального перемещения„ высоты хода рабочего органа и глубины моря, а также пропорциональный задатчик 14 высоты, трехпозиционный задатчик 15 направления перемещения рабочего органа, пропорциональный задатчик 16 частоты врацения привода и переключатель

17 режима работы.

В состав блока 12 управлейия вхо- дят нелинейный преобразователь 18, устройство 19 регулируемой временной задержки сигнала эхолота б, два суыиатора 20 и трехпозиционный релейный элемент 21 с регулируемой по ширине зоной нечувствительности, на выходе которого формируется сигналЯ управления приводом 4, поступающий на, второй вход переключателя 17. Не- линейный преобразователь 18 воспро- . изводит зависимость вертикального пе

1062114 ремещения Н рабочего органа в режиме добычи и функции от угла поворота с(, исполнительного вала привода 4 ° .

На выходе первого сумматора формируется сигнал высоты хода рабочего органа над грунтом Ч =h-H, на 5 выходе второго сумматора — сигнал рассогласования высоты b g = g где — значение заданной высоты с

3 выхода аадатчика 14. На первый вход переключателя 17 поступает сигнал Мр 10 ручного трехпозиционного управления приводом 4 с выхода задатчика 15.

На выходе задатчика 16, соединенном с входом привода 4, формируется сигнал ng регулируемой задаваемой частоты вращения принода.

Для повышения точности управле- . ния датчик 5 угла поворота исполнительного вала привода 4 выполнен в виде дискретного число-импульсного датчика, сигнал h глубины моря снимается с выхода цифрового указателя глубины эхолота б, а нелинейный преобразователь 18 блока 12 управления выполнен в виде последовательно соединенных реверсивного счетчика 22 импульсов и программируемого постоянного запоминающего устройства 23, хранящего зависимссть Н (с(.) вертикального перемещения от углаot,поворота датчика, указатели блока 13 индикации выполнены цифро-: выми, а остальные элементы блока 12 управления †. в .виде циклически ра-: ботающего цифрового счетно-решающего устройства, содержащего арифметико-логическое устройство 24, два устройства .25 ввода, устройство 26 вывода, два буферных регистра 27, задатчйки чувствительности 28, константы 29, значение которой исполь - 40 зуется в вычислительном процессе, коррекция уровня отсчета вертикального перемещения 30, коррекция уровня отсчета глубины моря 31 и устройство 32 управления, связанное шина- 45 ми управления со всеми элементами счетно-решанюцего устройства, устройства 23 и устройством 19 задержки.

С целью повышения качества регули" рования и ограничения пиковых нагрузок, оказываемых приводом механизма вертикального перемещения на энергетическую систему судна-носителя, привод 4 выполнен в виде тиристорного электррпривода с.глубоким регулированием скорости, обеспечиваемым обратной связью по частоте вращения электродвигателя, и содержит регуЛируемый реверсинный тиристорный выпрямитель 33, электродвигатель 34 постоянного тока, тахогенератор 35 60 и сумматор 36 рассогласования часто ты вращения.

Сигнал 36 трехпозиционного управления с входа привода 4 поступает на релейный трехпозиционный вход вы- 65 прямителя 33 а выход последнего под- ключен к входу электродвигателя 34.

Выход электродвигателя 34, являясь выходом привода 4, соединен с входом датчика 5 (фиг, 2) . Кроме того, к выходу электродвигателя 34 подключен вход тахогенератора 35.

Сигнал п3 заданной частоты вращения привода 4 с выхода задатчика 16 пульта управления поступает на первый вход сумматора 36, второй нычитающий вход сумматора 36 соединен с выходом тахогенератора 35, а выход сумматора 36 подключен к входу пропорционального регулирования выпрямителя 33, При движении судна-носителя 1 на переходе н район работ . в ходовом режиме с полностью выбранным добывающим устройством (в положении попоходному ) система управления мо-. жет быть или полностью отключена, или оставлен но включенном состоянии дежурный канал глубины моря блока 13 индикации.

Перевод добывающего устройства из положения по-походному в рабочее положение осуществляется в режимах дистанционного либо полуавтоматического управления. В первом случае переключатель 17 устанавливается в положение а, во втором — н положение б, а с помощью выключателей указателей блока 13 индикации оператор может задать требуемый набор отображаемых ему параметров из трех возможных (нертикальное перемещение Н рабочего органа, высота И хода рабочего органа над грунтом, глубина )1 моря).

В режиме дистанционного управления оператор использует трехпозиционный задатчик 15 направления перемещения Мр(1, 0-:1) рабочего органа (Выбирать, Стоп, Травить ) .

В полуавтоматическом режиме оператор с помощью предлагаемой системы осуществляет управление положением рабочего органа введением с помощью пропорционального задатчика 14 заданной высоты хода а рабочего opra 9 на.

Основным режимом работы системы (при работе устройства в режиме добычи) является режим автоматического управления, который выполняется в положении о переключателя 17 и фиксированном положении задатчика 14, В качестве вспомогательного может быть реализован режим дистанционного управления с помощью задатчика

15 н положении g переключателя 17.

Информационная часть, системы управления работает следующим образом.

Сигнал вертикального перемещения рабочего органа с выхода датчи1062114 ка 5 угла поворота вала механизма 3 вертикального перемещения в виде число-импульсного кода через устройство 11 согласования поступает на вход счетчика 22. Состоянне выходов счетчика соответствует углу поворота датчика 5 в двоичном коде., Значение вертикального перемещения

Н рабочего органа в двоично-десяI тичном коде хранятся в ячейках памяти устройства 23 по адресам, код ко торых соответствует углу К поворота для данного значения перемещения, Такой принцип позволяет реализовать любую зависимость Н =f(at). При подаI че на адресные входы устройства 23 с выхода счетчика 22 кода угла поворота на выходе устройства 23 .считывается сигнал вертикального пере" мещения Н в двоично-десятичном коде, который поступает на вход уст-; ройства 25 °

Сигнал глубины моря h в виде двоично-десятичного кода с выхода цйфрового указателя глубины эхолота 6 через устройство 11 согласования поступает на вход устройства 19 ре- гулируемой временной задержки,осуществляеющего привязку измеряемой глубины моря к местоположению нижней части рабочего органа во время движения судна в добывающем режиме.

Устройство 32 управления управляет работой элементов счетно-решающего устройства, организуя последо вательный ряд вычислений в соответствии с алгоритмом, При этом используются сигналы Н и h, а также сигналы эадатчиков: высоты, коррекции уровней отсчета вертикального перемещения Н и глубины моря h регулируемой ширины зоны нечувствие," тельности А, которые через устройство 25 поступают на входы устройства 24 °

В результате вычислений с по:мощью устройства 24 определяются вертикальное перемещение рабочего — Ь. органа Н=Н -Н глубина Моря h=h -h: к! высота хода рабочего органа над грунтом g =h-Н; рассогласование высоты h,g = g - Q > . знак пре,вышения, рассогласования высоты,6 g относительно заданной ширины зоны нечувствительности 6 g

singly=sing (/а / -AQ>)

Полученные в ходе реализации алгоритма значения величин h, Н и передаются в блок 13 индикации.

По значению sing 3 q с помощью уст ройства 24 и 26.в соответствии с алгоритмом на выходе устройства 16 формируется релейный трехпозиционный управляющий сигнал Яц (1,0 -1), который поступает на второй вход переключателя 17. Реализация алгоритма циклически повторяется, что обеспечивает постоянный контроль всех параметров системы и своевременную выдачу управляющих воздействий на исполнительный привод.

Регулированием с помощью задатчика 28 ширины зоны нечувствитель». новоти aq достигается необходимая точность управления при обеспечении требуемой устойчивости процессов регулирования высоты хода рабочего

10 органа над грунтом, Таким образом, на выходе переключателя 17 режима работы как в режиме дистанционного управления, так и в полуавтоматическом и автомати I5 ческом режимах, формируется сигнал трехпозиционного управления а (1,0, -1) . — направления перемещения рабочего органа (Выбирать, Стоп, Травить ) с регулируемой шириной зоны нечувствительности в канале обратной свяЪи.

Сигнал Э, управления с выхода пульта 7 управления (фиг. 2.и 3) поступает на вход привода 4, который выполнен в виде тиристорного электропривода постоянного тока .с глубоким регулированием скорости,обеспечи ваемым обратной связью по частоте вращения электродвигателя 34,реализм емой с помощью тахогенератора 35 °

Пропорциональный задатчик 16 частоты вращения устанавливается на пульте 7 управления. С его помощью осуществляется установка заданной скорости отработки привода 4. Сигнал..

ng поступает на вход сумматора 36, на второй вычитающий вход которого подается сигнал обратной связи по частоте вращения привода. На выходе сумматора 36 формируется сигнал

40 рассогласования частоты вращения (п=п -п

Сигнал управляет включением ре версивного выпрямителя 33, а сиг45 . нал gn поступает на вход пропорционального регулирования выпрямителя и используется в канале регули-. рования его выходного напряжения U,управляющего исполнительным электродвигателем 34, причем sing9=singg(!.

Канал пропорционального регулирования выпрямителя 33 обеспечивает оптимальный выход привода на заданную регулируемую скорость отработ-. ки с ограничением токовых нагрузок, 55 оказываемых электроприводом на бор- товую сеть судна-носителя.. С помощью пропорционального задатчика 16 пульта управления устанавливается необходимая для заданной скорости движе-.

60 ния судна н рельефа дна скорость от работки привода 4, обеспечивающая точное и устойчивое управление высотой хода рабочего органа. Привод 4 управляет углом поворота барабана механизма 3 вертикального перемеще-.

10б2114 ния, а, тем саьым, и длиной вытрав- . ленной части гибкой механическсй свяви 8 — положением барабана 9 напряжения на направляющих 10 а следовательно, вертикальным перемещением H и высотой хода рабочего органа 2— нижней части движущегося гибкого не сущего элемента, Основными преимуществами предлагаемой системы управления являются пою военная надежность функционирования системы и высокая живучесть управ ления обусловленные отсутствием псдводных датчиков и исполнительных

1 механизмов автономностью и раЦио нальной структурой системы с реализацией как автоматического, так и :;полуавтоматического, а также дистан» ционного способов упраьления.

1062114

PEA. 5 иг.

ôèã.5

Составитель С.Марфина

Редактор Ar.Øàíäîð ТехрЕЦ М.Гергель" .. Корректор И.Муска

5 « °

Закан 10139/21 Тираж 460 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изосретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП. Патент™, r. Ужгород, ул. Проектная, 4