Изобретение относится к способам управления рабочим процессом. Поддержание рациональной загрузки щебнеочистительной машины достигается изменением толщины среза щебня путем изменения числа оборотов выгребной цепи и изменения скорости передвижения машины. Ограничение скорости цепи производится путем контроля суммарного тока датчиков, регистрирующих изменения нагрузки двигателей привода выгребной цепи и двигателей вспомогательного оборудования. В качестве регулятора используется преобразователь частоты, а для измерений тока и вывода показателей на экран - компьютерно-измерительная система с дополнительным программным обеспечением и интерфейсными платами датчиков.

[0001] Способ поддержания рациональной загрузки щебнеочистительной машины (ЩОМ), содержащей выгребную цепь с регулируемым приводом в заданном диапазоне её рабочих скоростей, вспомогательное оборудование, включающее грохот и транспортеры, устройство управления приводом, компьютерную измерительную систему, регуляторы скорости и датчики измерения тока, в котором изменяют режимы срезания щебня при изменяющихся внешних воздействиях, отличающийся тем, что изменяют толщину среза щебня рабочим органом путем изменения числа оборотов выгребной цепи и изменения скорости передвижения машины, при этом данные суммарного тока датчиков, регистрирующих изменения нагрузки штатных двигателей привода выгребной цепи и двигателей вспомогательного оборудования, передают в компьютерно-измерительную систему, которая обрабатывает их, выбирает параметры оптимального режима работы выгребной цепи и передаёт их на преобразователь частоты, который в автоматическом режиме изменяет число оборотов штатных двигателей привода выгребной цепи и вспомогательного оборудования, также параметры передают на регулятор скорости локомотива ЩОМ, который в полуавтоматическом или автоматическом режиме изменяет скорость передвижения ЩОМ, при этом компьютерно-измерительная система снабжена дополнительным программным обеспечением и интерфейсными платами датчиков для измерений тока и вывода показателей на экран.

Область техники

Изобретение относится к железнодорожной технике, в частности к средствам привода оборудования для разработки и транспортирования материалов, конкретно к электромеханическим приводам исполнительных органов щебнеочистительных машин (ЩОМ), и предназначено для использования в конструкциях приводов выгребных цепей и системах управления ЩОМ в целом.

Уровень техники

Известны современные ЩОМ с однотипными цепными выгребными устройствами RM-80, RM-76, СЧ-600, СЧ-601, СЧУ-800, АХМ-801.

Указанные ЩОМ предназначены для непрерывной вырезки щебёночного балласта из-под рельсошпальной решётки, его подачи на очистку с последующей дозированной укладкой чистого балласта обратно в путь.

Вырезку и подачу на очистку осуществляет цепной рабочий орган, приводимый в движение электромеханическим (СЧ) или гидромеханическим (RM, АХМ) приводом, очистку-грохот, распределение материала - транспортера разного назначения (патент RU 2306378, прототип).

При разработке балластной призмы наблюдаются значительные изменения её прочности (разрушаемости), связанные: с величиной поездной нагрузки, длительностью межремонтного цикла, загрязнением, погодными условиями.

Статические данные, полученные в процессе эксплуатации и обследования ЩОМ, показывают, что в пределах одного объекта и зон эксплуатации показатели разрушаемости загрязненного балласта могут отличаться в 1,5-2 раза.

Это значит, что возникает необходимость в применении приводов с достаточно широким диапазоном плавного устойчивого регулирования скоростей резания (рыхления) и сохранения в процессе работы постоянной подачи машины для достижения оптимума производительности.

Одним из недостатков большинства ЩОМ является отсутствие привода выгребных цепей с плавным регулированием скоростей.

Известен электромеханический регулируемый привод выгребной цепи ЩОМ (Евразийское патентное ведомство, патент № 005431, прототип).

Привод обеспечивает плавное изменение рабочих скоростей выгребной рабочей цепи в пределах регулирования.

Регулируемый привод (по прототипу) в составе с компьютерной измерительной системой Пилот-М (конструкция фирмы ″Вест-Тер ″) испытывался в сезоне 2006 г. на ЩОМ СЧ-600 (Отчет № 06.035.10 ОАО ВНИИ транспортного машиностроения, С-Пб, 2006 г.). Испытания подтвердили возможность значительного увеличения производительности ЩОМ при одновременном снижении затрат мощности за счет регулирования скорости цепи.

Недостатком привода является отсутствие основного принципа регулирования: контроля и согласования скоростей передвижения ЩОМ.

Контроль загруженности выгребной цепи осуществляется машинистом визуально, что при субъективном изменении скоростей и подачи приводит к неэффективности регулирования и поломкам оборудования. Для решения проблемы регулирования в автоматическом или полуавтоматическом режиме привод должен содержать датчики, регистрирующие изменение нагрузки (датчики тока), преобразователи нагрузки (преобразователи частоты), регуляторы скорости, регистрацию данных и передачу данных на контрольно-измерительные системы.

Способ поддержания рациональной загрузки ЩОМ в полуавтоматическом или автоматическом режиме не известен.

Задача изобретения - выбрать способ поддержания и контроля рациональных режимов работы исполнительного органа ЩОМ при изменяющихся внешних воздействиях.

Сущность изобретения

В соответствии с изложенной задачей предметом изобретения является способ поддержания рациональной загрузки ЩОМ при изменяющихся внешних воздействиях.

ЩОМ представляет собой сложную электромеханическую систему с тщательно подобранными параметрами. Расчетная производительность ЩОМ обеспечивается производительностью каждого из устройств, входящих в машину. Производительность каждого из устройств соответствует производительности выгребного устройства. Иными словами, отсутствие перегрузки или недогрузки выгребной цепи вырезанным щебнем создаёт благоприятные условия для работы всех агрегатов. При изменении внешних условий изменяется, в первую очередь, загрузка выгребной цепи. Поддержать загрузку цепи возможно изменением толщины среза δ, которая определяется соотношением

где V _м , м/с - скорость ЩОМ;

V _ц , м/с - скорость цепи;

l, м - расстояние между выгребными лопатками (для данной ЩОМ величина постоянная).

Протекание технологического процесса контролируется по заданному значению тока управляющего частотно регулируемого привода, установленного на выгребном устройстве, и суммарному значению токов двигателей всей системы в целом.

Отклонение силы тока (загрузки) служит сигналом для изменения в автоматическом режиме толщины среза путем изменения числа оборотов выгребной цепи. Возможность регулировки скорости цепи обеспечивается применением преобразователей частоты на IGBT структурах для асинхронных двигателей. Соответствующее изменение скорости передвижения машины (подачи) выполняется регулятором локомотива в полуавтоматическом или автоматическом режиме.

Устройство управления, преобразователь частоты (ПЧ) и компьютерная измерительная система выполнены в виде навесного оборудования, установленных в рабочей кабине оператора. Компьютерно-измерительная система помимо предусмотренного в ней измерения основных параметров рабочего процесса ЩОМ (заглубления цепи, пройденного пути, скоростей машины и цепи) снабжена дополнительным программным обеспечением и интерфейсными платами датчиков для измерения и вывода на экран тока двигателей привода выгребной цепи, вспомогательных двигателей и их суммарного значения.

Раскрытие изобретения

Как было отмечено, производительность ЩОМ обеспечивается производительностью каждого из устройств, входящих в машину.

Цепной рабочий орган выгребного устройства, приводимый в действие частотно регулируемым приводом, вырезает и транспортирует материал балластной призмы из рабочей зоны, щебень попадает на транспортер подачи балласта к виброгрохоту, который отделяет щебень от засорителей. Транспортеры отсева, выбросной и распределения отправляют продукты по назначению - укладывают очищенный щебень обратно под шпалы и выбрасывают засорители.

Поддержание рациональной загрузки ЩОМ и функционирование системы регулирования происходит на основании показаний датчиков заглубления, скорости, тока с помощью преобразователя частоты блоков вычисления, регуляторов, соединенных в определенной последовательности.

Скорость передвижения ЩОМ локомотивом обеспечивает заданную производительность (подачу) в метрах пройденного пути или в м ³ /ч при данной заданной ширине и глубине вырезаемого слоя балласта.

При работе в условиях, оговоренных в паспортных данных на машину, обеспечивается выносная способность выгребного устройства, отсутствует как его перезагрузка вырезанным щебнем, так и недогрузка. Все оборудование ЩОМ работает слаженно.

В зависимости от степени загруженности цепи и оборудования балластом, его влажности и прочности условия работы могут измениться.

Ограничение скорости цепи производится путем контроля суммарного тока приводных двигателей. По величине тока определяется суммарная мощность на выходе преобразователя частоты. По току рассчитывается мощность, потребляемая с ПЧ. В зависимости от мощности преобразователя может устанавливаться любая величина мощности для ограничения, но не более чем максимально допустимая мощность преобразователя. Параллельно контролируется амплитудное значение тока, по которому производится защита ПЧ и приводных двигателей.

В зависимости от мощности подключенных двигателей и от необходимости ограничения мощности записывается значение параметра мощность максимальная. Путем сравнения данного параметра с текущей мощностью принимается решение о снижении или нет нагрузки на ПЧ. Снижение нагрузки производится путем снижения частоты и величины напряжения, прикладываемого к двигателю. Следовательно, снижается и потребляемая мощность с ПЧ. Снижение нагрузки производится путем снижения частоты и величины напряжения, прикладываемого к двигателю. Следовательно, снижается и потребляемая мощность с ПЧ. Так происходит до тех пор, пока потребляемая мощность не упадет ниже, чем записано в параметре мощность максимальная. После этого снижение скорости прекратится. Когда потребляемая мощность станет ниже, чем записано в параметре мощность максимальная, и при наличии задания на скорость больше, чем текущая скорость, ПЧ автоматически начнет увеличивать скорость до заданного значения. ПЧ старается поддержать заданную скорость вращения приводных двигателей при условии, что не наступает режима ограничения мощности. Вместе со скоростью поддерживается максимально возможной толщиной среза.

Показатели тока (частоты) выводятся на экран компьютера, оборудованного интерфейсными платами датчиков.

По этим показателям осуществляется постоянный контроль процесса и при необходимости корректировка передвижения локомотива, выполняемая регулятором скорости локомотива в автоматическом или полуавтоматическом режиме.

Принятые регулировки и контроль обеспечивают поддержание рациональной загрузки ЩОМ.

Промышленная применимость

Предложенный способ поддерживания рациональной загрузки ЩОМ выполним с помощью аппаратуры, частотно регулируемых двигателей и средств автоматики, освоенных промышленностью. Способ осуществлен и испытан на ряде ЩОМ СЧ-600.

С помощью указанного способа предлагается повысить производительность машин и сократить число простоев при работе в ″окне ″ по причине нарушения технологического процесса.