Исследование и разработка САР скорости ленты конвейера КЛ5250 для экскаватора ЭРШР Д 5250

Исследование и разработка САРскорости ленты конвейера КЛ5250 для экскаватора ЭРШР Д 5250

 1. ИССЛЕДОВАНИЕПРИНЦИПОВ УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕЙЕРАМИ1.1 Требования кконвейерному транспорту, грузопотоки, область применения, характеристики грузов
Эксплуатация ленточныхконвейеров на горных предприятиях (в шахтах и на карьерах) связана с частоизменяющимися горно-геологическими условиями, чем определяются особыетребования, предъявляемые к конструкциям этих конвейеров.
Грузопотоки на горныхпредприятиях характеризуются значительной неравномерностью. В связи с этимприемная способность конвейеров должна соответствовать поступающим максимальнымминутным грузопотокам. В последние годы выполнены исследования по определениюхарактеристик грузопотоков на угольных шахтах, калийных рудниках и железорудныхкарьерах. Для обеспечения современных шахтных и карьерных грузопотоковотечественной промышленностью выпускаются конвейеры производительностью до5000-6000 м3/ч, что до последнего времени в основном соответствовалотребованиям современного горного производства.
Длина конвейерных линий вмасштабах горных предприятий при современных средствах автоматизации и контроляза состоянием конвейеров практически может быть весьма значительной. На горныхпредприятиях СНГ эксплуатируются конвейерные линии длиной 10 км и более, а вмировой практике известны конвейерные линии длиной до 100 км. Оцениваясовременные темпы повышения мощности шахт и карьеров, можно предвидеть, что всамое ближайшее время потребуются конвейеры производительностью до 10000 м3/чдля шахт и до 20000 м3/ч для карьеров. Мощность приводов такихконвейеров будет достигать 10000 кВт.
Особые требованияпредъявляются к надежности работы отдельных конвейеров и конвейерных линий вцелом. Это требование усугубляется еще и тем, что конвейерные линии, какправило, относятся к нерезервируемым системам, так как установка резервнойконвейерной линии настолько повышает капитальные затраты, что по сравнению сдругими вариантами транспорта конвейерный транспорт, при прочих равныхусловиях, в ряде случаев становится менее рентабельным.
Надежность работыконвейеров определяется главным образом продлением сроков наиболее быстроизнашиваемых элементов конвейера, к которым относятся ролики и конвейернаялента, а также такими факторами эксплуатационного характера, как устойчивостьдвижения конвейерной ленты и качество ее очистки от налипающеготранспортируемого груза. Надежность работы конвейерных линий, помимо указанныхвыше факторов, определяется также рациональным устройством перегрузочныхпунктов. К основным факторам, влияющим на надежность работы ленточныхконвейеров, следует также отнести отказы электрооборудования и системуправления конвейерами и конвейерными линиями.
Повышение срока службыподшипниковых узлов конвейерных роликов достигается применением роликов сдолговременной смазкой, которые работают практически без ремонта. Имеютсяпримеры безремонтной эксплуатации роликов конструкции УкрНИИпроекта в течение 7лет. До настоящего времени не вполне решен вопрос повышения долговечностикорпуса роликов, особенно при транспортировании грузов, включающих крупныекуски и обладающих абразивными свойствами.
Долговечность конвейерныхлент в наибольшей степени зависит от свойств транспортируемого груза и отуровня динамических нагрузок, которые она испытывает в загрузочном пункте и придвижении с грузом по роликоопорам, а также от соблюдения правил эксплуатациилент. Современные конвейерные ленты с основой из высокопрочных синтетическихтканей и с тросовой основой при обеспечении постоянного профилактического уходаза ними имеют довольно высокий срок службы, особенно при эксплуатации наконвейерах с податливыми роликоопорами. Считается, что при перемещении рыхлыхнекрупнокусковых грузов срок службы лент с основой из синтетических тканейдолжен составлять не меньше 5-6 лет, а с тросовой основой 10 лет и больше. Приперемещении скальных грузов, особенно крупнокусковых, срок службы лентуменьшается почти вдвое. Дальнейшее повышение долговечности конвейерных лентявляется наиболее важной задачей при решении вопросов повышения эффективности конвейерноготранспорта.
Для угольных шахт важнымтребованием является обеспечение огнестойкости конвейерных лент для всех типовподземных конвейеров.
Несмотря на большоеразнообразие типов и конструкций загрузочных и перегрузочных устройств, всеони, как показывает опыт эксплуатации, удовлетворительно работают приперемещении рыхлых пород, не склонных к налипанию. Для скальных крупнокусковыхгрузов, а также для рыхлых влажных пород со скальными включениями до настоящеговремени не создано удовлетворительно работающих загрузочных и перегрузочныхустройств.
Ленточным конвейерамсвойственны ограничения по роду транспортируемого груза и в особенности по егокусковатости. Обычными ленточными конвейерами производится перемещение насыпныхгрузов крупностью до 300 мм или несколько большей (для нетяжелых грузов).Наиболее эффективно осуществляется транспортирование сухих, слабоувлажненныхпород средней крепости, не склонных к налипанию на конвейерную ленту. К такимпородам относятся уголь, сухие известняки, сухие суглинки, песчано-глинистыесмеси. Достаточно эффективно ленточными конвейерами можно перемещать дробленыескальные породы и руды. Использование конвейеров с шарнирно-подвеснымироликоопорами и канатным ставом позволяет применять конвейерный транспорт для перемещенияскальных грузов крупностью до 500-600 мм, а применение конвейеров на ходовыхопорах (ленточно-тележечных) обеспечивает перемещение скальных грузовпрактически любой крупности.
Условием эффективногоприменения ленточных конвейеров является прямолинейность их трассы в плане, чтоособенно трудно выполнимо в подземных выработках.
В последние годы накопленнекоторый опыт, доказывающий возможность изгиба обычного ленточного конвейерапо большим радиусам (не меньше 150-200 м) путем соответствующей установкироликоопор, препятствующих сбеганию конвейерной ленты при изгибе става. Однакодля подземных условий такие радиусы изгиба бывают обычно слишком велики. Внастоящее время ведутся работы по созданию устройств, обеспечивающих движениеконвейерной ленты по значительно меньшим радиусам.
Угол наклона трассыленточного конвейера зависит от силы сцепления транспортируемого груза сконвейерной лентой и от угла естественного откоса груза на движущейся ленте. Наобычных ленточных конвейерах уголь удерживается при углах наклона конвейера до18°. Глинистые и песчано-глинистые породы, известняки, обладающие более высокимкоэффициентом сцепления с конвейерной лентой, допускают угол наклона конвейерадо 20°.
Для расширения областиприменения конвейерного транспорта и повышения его эффективности проводятсяработы по созданию конвейеров, способных перемещать насыпные грузы при углахнаклона более 20°. Прошли промышленные испытания конвейеры ЗЛН100 с лентой,имеющей поперечные выступы. Этот конвейер может перемещать уголь при углахнаклона конвейера до 27°. В течение нескольких лет на поверхности шахты № 5«Великомостовская» (Львовско-Волынский бассейн) эксплуатируется двухленточныйконвейер, который может перемещать уголь при угле наклона установки более 35°,а на шахте «Пронская» (Подмосковный бассейн) прошел испытания вертикальныйдвухленточный конвейер. Работы по подготовке выпуска крутонаклонных конвейеровпродолжаются.
При установленииэффективной области применения конвейерного транспорта обычно решаетсятехнико-экономическая задача по определению минимума приведенных затратразличных принципиально возможных вариантов транспорта для данных конкретныхусловий горного производства. На основе многократно решавшихся задач такоготипа установлена эффективная область применения конвейерного транспорта приподземной разработке угольных месторождений. К этой области относятсягоризонтальные и пологие пласты средней мощности с углами падения до 18°.Создание крутонаклонных конвейеров позволит расширить область примененияконвейерного транспорта на наклонные пласты с углами падения до 35° и выше.
На рудных шахтах большойпроизводительности, добывающих крепкие руды, применение конвейерного транспортаэффективно в наклонных стволах, на которые руда поступает после дробления. Впоследнее время накоплен положительный опыт по применению ленточных конвейеровна ходовых опорах (ленточно-тележечных) в качестве доставочного средства повыемочным, а в дальнейшем и по магистральным выработкам рудных шахт,разрабатывающих рудные залежи большой мощности. Эффективное использованиеконвейерного транспорта на рудных шахтах позволит повысить концентрацию горныхработ.
Применение конвейерноготранспорта на открытых разработках непрерывно возрастает. На открытыхразработках некоторых зарубежных стран (ПНР, ФРГ и др.) объем перевозок горноймассы конвейерным транспортом достигает 50 % и более. В СНГ доля перевозок,приходящихся на карьерный конвейерный транспорт, пока незначительна, однако внастоящее время в проектах новых угольных и рудных карьеров все чащепредусматривается конвейерный транспорт. В ближайшее время предполагаетсясоздать конвейерные комплексы протяженностью в несколько десятков километровдля доставки полезного ископаемого от карьера непосредственно к потребителю.
Эффективность примененияконвейерного транспорта, как правило, зависит от типа конвейера, входящего втранспортный комплекс. Из существующих типов наибольшее распространениеполучили ленточные конвейеры традиционной конструкции и значительно меньшее —ленточно-канатные. В ближайшие годы предполагается использование ленточныхконвейеров с промежуточными приводами, ленточно-тележечных конвейеров и других.
В ИГД Минчермета выполненаработа по установлению эффективной области применения конвейерных комплексов,состоящих из конвейеров различного типа. Критерием эффективности принят минимумприведенных затрат. Методика предусматривает при выборе параметров принимаемыхконвейеров оптимизацию типа конвейерной ленты и ее ширины, типа привода иперегрузочных узлов. Методика учитывает также такие факторы, какнеравномерность поступающего на конвейер грузопотока, степень долговечностиконвейерной ленты и надежность оборудования, входящего в состав конвейерного комплекса.
В результате анализаразличных вариантов конвейерного транспорта по указанной методике была выявленарациональная область применения конвейеров различного типа. По этим даннымленточные конвейеры обычной конструкции оказалось наиболее рациональноиспользовать при наклонных трассах, производительностях свыше 4000 т/ч ирасстояниях транспортирования около 3000-4000 м. При больших расстоянияхцелесообразно применение хвостовых и промежуточных приводов.
Ленточные конвейеры сканатным ставом оказываются эффективнее ленточных на горизонтальных трассахбольшой протяженности и грузопотоках до 4000 т/ч или при слабонаклонных трассахи грузопотоках до 2000 т/ч. При этих условиях лента имеет меньшую стоимость, асрок ее службы будет выше. Кроме того, ленточные конвейеры с канатным ставомотличаются меньшей металлоемкостью става. Типовая секция ленточного конвейера сканатным ставом приведена на рисунке 1.1.
Ленточные конвейеры сканатным ставом и с подвесными роликоопорами (рис. 1.1) представляет собой двапараллельно натянутых каната 1, опирающихся на стойки 2; на канат наопределенном расстоянии друг от друга навешиваются роликоопоры грузовой ветви3, роликоопоры порожняковой ветви 4, как правило, крепятся на опорных стойках2.
/>
Рисунок 1.1 Ленточныйконвейер с канатным ставом
Конвейер с канатным ставоммалогабаритен, легок, имеет небольшую стоимость; особенно удобен в подземныхусловиях. Благодаря своей конструкции он легко позволяет устанавливатьразличное количество роликоопор на единицу длины. Для предотвращениячрезмерного сближения канатов между ними иногда устанавливают поперечныераспорные рамки.
Конструкция става во многомопределяется техническими характеристиками конвейера: скоростью и устойчивостьюдвижения ленты, величиной динамических нагрузок на опорные стойки и т. д.Конвейер с подвесными роликоопорами является колебательной системой сопределенной частотой собственных колебаний. При определенных нагрузках искоростях транспортирования частота вынужденных колебаний может совпасть счастотой собственных колебаний конвейера, и вся система входит в резонанс. Этоможет вызвать значительные колебания ленты, канатов, опорных стоек.
В зависимости от свойствтранспортируемого груза, скорости ленты и характеристики загрузочногоустройства меняется величина динамической нагрузки на роликоопоры линейных изагрузочных секций. При погрузке и транспортировании мелкокусковых насыпныхгрузов нагрузки на роликоопоры в загрузочном устройстве превышают нагрузки нароликоопоры линейных секций в 1,25-1,5 раза, а при погрузке крупнокусковыхгрузов — в 10-20 раз. Так, при погрузке крупных кусков динамическая нагрузка вместе удара куска может достигать 50-100 кН при длительности действия0,001-0,05 с; на линейных секциях эти нагрузки составляют в среднем 5-8 кН придлительности 0,05-0,2 с. Для мелкокусковых грузов роликоопоры в местах загрузкии роликоопоры линейных секций конструктивно практически не отличаются, тогдакак для крупнокусковых грузов требуются принципиально отличные конструктивныерешения.
Многоприводные ленточныеконвейеры с фрикционными промежуточными приводами иногда целесообразноиспользовать на наклонных (выше 9°) трассах длиной 3000 м и больше, так как вэтих условиях увеличение капитальных затрат на устройство промежуточныхприводов и затрат на саму конвейерную ленту компенсируется более высокойнадежностью конвейерной установки, не имеющей промежуточных перегрузочныхпунктов.
Ленточно-тележечныеконвейеры на горизонтальных трассах при производительностях более 2000 т/чоказываются более экономичными, чем обычные ленточные конвейеры, благодарятому, что срок службы их ленты выше, чем у ленточных, а энергоемкость нижевследствие более низкого коэффициента сопротивления движению.
При углах наклона трассы до9° и крупнокусковых грузах ленточно-тележечные конвейеры оказываютсяэффективнее ленточных при расстояниях до 5000 м, а при углах наклона трассы 18°— до 3000 м. При больших длинах конвейерные комплексы, состоящие изленточно-тележечных конвейеров, приходится оборудовать довольно сложнымиперегрузочными устройствами, установка и эксплуатация которых связана сзатратами, превышающими затраты на дробление горной массы, которое необходимопри обычных ленточных конвейерах.
По мере совершенствованияконструкций конвейеров и технологии применения конвейерного транспорта границыэффективного использования различных типов конвейеров могут изменяться.1.2 Обоснованиевыбранного направления
Задачи, решаемые, припроектировании систем управления конвейерными линиями сходятся к созданиюбезопасных, ремонтопригодных, высоконадежных и высокопроизводительных линий сминимальным использованием ручного труда.
В настоящее время задачапроектирования высокопроизводительных конвейерных линий решена и на повесткудня ставится вопрос о рациональном использовании имеющихся мощностей. Прирешении задачи рационального использования конвейерного транспорта безувеличения существующих мощностей необходимо оценить воздействия комплексамероприятий (технических, технологических, управленческих, организационных).
Основными мероприятиями принятосчитать выбор и определение технических и технологических параметров, а режимыорганизации и управления рассматриваются либо как подчиненные им, либо вовнимание не принимаются. В то же время последние оказывают свое влияние напроцесс транспортирования, и поэтому следует рассматривать этот процесс вкомплексе. Комплексная оценка и выбор рационального режима транспортированиягорной массы — задача многозвенная, учитывающая больное количество параметроввзаимосвязанных друг с другом.
Задачей настоящего этапаявляется исследование принципов управления конвейерами тракта, учитывающихтехнические, технологические и организационные факторы транспортированияконвейерами.

 1.3 Анализсуществующих критериев управления конвейерными линиями
В литературе приводятся рядкритериев управления конвейерными линиями, используемыми при добыче угляподземным способом. Главной задачей системы оптимального автоматическогоуправления определяется задача предельного снижения ограничивающего влияниярежимов работы конвейерной линии на производительность забоя. Отсюда главныйкритерий для этих систем формулируется в следующем виде: «Предельноеснижение времени простоя добычных участков по причине отказов конвейерной линииили отказов на выходе конвейерной линии».
Помимо этой задачи,существует другая задача системы оптимального автоматического управленияконвейерными линиями, которая формулируется как предельное снижениеэксплуатационных затрат на единицу веса транспортируемого груза.
Критерии для указаннойзадачи формулируются следующим образом:
· минимальный расход электроэнергиина транспортирование единицы веса груза (минимальные удельные энергозатраты);
· минимальный износ материальнойчасти конвейера на транспортирование единицы веса груза (минимальный удельныйизнос).
Следует отметить, чтопредлагаемые авторами критерии управления не отвечают самому главномутребованию и не учтены взаимовлияния этих критериев друг на друга. Такимобразом, не производится оценки выбора критерия отвечающему требованиюрационального критерия в каждый конкретно взятый момент времени. Кроме того,методы, используемые при решении поставленных задач, не приемлемы для решениязадач автоматизации конвейерных линий роторных комплексов открытых горныхработ. Так, например, главный критерий управления решается при использованииаккумулирующей способности конвейерной линии, переводом грузопотока изаварийного участка на менее загруженный. Т.е. используется тот факт, чтошахтные конвейерные линии в своем большинстве разветвленные, и, таким образом,есть возможность, используя технологические решения, предельно снизить времяпростоя добычных участков по причине отказов конвейерной линии. Формулируютсядве задачи управления для подсистемы АСУ конвейерным транспортом: управлениегрузопотоком и управление пуском и остановкой конвейерных линий.
Обе эти задачи подчиняютсяодной цели — получения минимальной себестоимости транспортирования. Перваязадача решается путём введения комбинированного управления с использованиемсистемы бункер — регулируемый конвейер. Применение бункера в такой системепозволит уменьшить глубину регулирования скорости, а регулируемый конвейерпозволит принимать меньший объем бункера по сравнению с вариантомнерегулируемого конвейера.
Управление пуском иостановкой конвейерных линий производится с учетом количества груза, лежащегона конвейере. Однако в этой работе, как и в предыдущей критерий управленияконвейерной линией не является рациональным, т.к. предложенные критерии неоценивают взаимовлияние их между собой. Другие критерии не приняты во внимание,так, например, не оценен критерий обеспечения надежности работы конвейернойлинии.
Наиболее полно оцененыкритерии управления, где выделяют пять основных критериев управленииконвейерным транспортом, которые учитывают технические, технологические,организационные и управленческие направления.
1.  Обеспечение максимальной вероятности безопасной работытранспорта.
2.  Минимизация доли ручных операций в процессе управления.
3.  Обеспечение максимальной функциональной надежности.Это возможно за счет сокращения простоев добычных механизмов, связанных сорганизацией работы транспорта, а также с возникновением неисправностей. Этообеспечивается следующими мероприятиями: контроль за непревышением фактическойзагрузки конвейера; устранение просыпания угля на конвейере путем контроля занепревышением фактической величины грузопотока; введение регулируемоготорможения для снижения аварийности перегрузочных пунктов, имеющие место приостановке конвейерной линии из-за равности времени выбега конвейеров; введениерегулируемого запуска конвейеров в линии, сокращающее время запуска.
4.  Обеспечение максимальной эксплуатационной надежностиконвейеров. Под этим следует понимать максимальное использование конвейеров вовремени за счет снижения холостых пробегов ленты и обеспечения непрерывностигрузопотоков. Задача решается путем регулирования моментов пуска-остановаконвейеров. Кроме того, в это понятие входит максимальное использованиеконвейеров по производительности путем стабилизации погонной нагрузки и приближенияее к номинальной. Решение задачи возможно двумя путями: использованиерегулируемого привода и введение усреднительного бункера. При этом объем этогобункера должен быть оптимальным, т.е. позволяющим сглаживать мгновенные пиковыенагрузки и аккумулировать определенную часть груза, и, в то же время, не бытьгромоздким.
5.  Обеспечение минимального расхода материальных ресурсовдостигается за счет увеличения срока службы ленты, роликов, футеровки барабанови других запасных частей, а также снижение потребляемой электроэнергии.
Нетрудно заметить, что этикритерии тесно взаимосвязаны. Так, например, обеспечение минимального расходаматериалов исходит из увеличения срока службы отдельных частей конвейера, аэто, в свою очередь способствует снижению времени простоев при поломкеоборудования, что приводит к увеличению эксплуатационной производительностиконвейерной линии. В общем виде указанная задача выбора параметров системыконвейерного транспорта сводится к установлению их рационального соотношения, обеспечивающегонаименьшие приведенные затраты на транспортирование при надежной реализацииплановой нагрузки на забои. В математической форме функция цели имеет вид:
С ( Ск, Сэ, П, Рг, Рд, Рт,Км, Кс, Ро, Ру) ® min;
Q ( П, Рг, Рд, Рт, Км, Кс, Ро, Ру) ³ Q*,
где С — функция приведенныхзатрат;
Q, Q* — функция суммарной нагрузки на добычной конвейерныйучасток и её плановая величина;
Ск, Сэ — составляющиеприведенных затрат, зависящие от капитальных и эксплуатационных затрат насистему конвейерного транспорта в целом;
П — функция потери добычипо конвейерному добычному участку;
Рг = (Рг1, Рг2,… Ргn) — совокупность горнотехнических параметров;
Рд = (Рд1, Рд2,… Рдn) — совокупность параметров добычного оборудования;
Рт=(Рт1, Рт2… Ртn) — совокупность параметров, характеризующих работусмежных транспортных звеньев;
Км= (Км1, Км2,… Кмn) — совокупность технических параметров транспортных средств;
Кс = (Kc1, Kc2,… Ксn) — совокупность технологическихпараметров транспортных схем;
Ро, Ру — принятые режимыорганизации и управления транспортными звеньями.1.4 Разработкакритериев управления линией
Управление конвейернымтранспортом представляет собою процесс, характеризующийся многими параметрами, оказывающимивзаимовлияние друг на друга. Для получения рационального режима управленияконвейерной линией необходимо выделять параметры, оказывающие влияние на еёрежимы работы, оценить взаимовлияние этих параметров друг на друга.Рациональным режимом управления будем называть режим, обеспечивающий плановуюпроизводительность транспортирования с наименьшими затратами на единицутранспортируемого груза.1.4.1 Анализпричин потерь производительности
На производительностьконвейерной линии оказывают влияние потери транспортируемого материала.Причины, вызывающие эти потери следующие.
При пересыпании груза вышеборта конвейерной ленты возникают просыпи, которые можно исключить, проведя рядмероприятий. Например, установка датчиков, определяющих объем груза, находящегосяна ленте. Для исключения пересыпания груза возможно применение дозатора,дозирующего порцию груза с учетом характеристик поступающейй горной массы,ограничивающего объем последней на конвейерной ленте.
Вторая причина оказывающаявлияние на потери – это засыпание перегрузочных узлов при пусках и остановках.Для исключения этого негативного явления необходимо производить регулируемыйпуск и торможение, обеспечивающие при этом еще и минимальную длительность этогопроцесса с формированием оптимальных динамических усилий.
Сокращение времени натекущий и аварийный ремонты, на поиск аварийного узла, на ликвидацию аварии, атакже сокращение времени пусков и торможений открывает дополнительный резервувеличения времени эксплуатации конвейерной линии.
Оценка аварийных ситуацийпозволит выявить “узкие места” в конвейерной линии, усовершенствовать графикпланово-предупредительных ремонтов и тем самым увеличить надежность работыконвейерной линии.
При решении вопросасокращения длительности пуска и останова целесообразно предусмотретьиндивидуальную программу разгона каждого конвейера в линии, которая бы, исходяиз условия исключения засыпания перегрузочных узлов, учитывала сложившуюсятехнологическую ситуацию (распределение груза по конвейерам линии, степень загруженностикаждого из конвейеров). Программа должна включать в себя очередность пуска(торможения) конвейеров, интенсивность пуска (торможения). Все эти операциидолжны быть направлены на сокращение времени пуска (торможения) с динамическимирежимами, обеспечивающими максимально-возможный срок службы составных элементовконвейера, и минимальный расход электроэнергиии. Снижение времени на поискаварийной ситуации производится зa счет введения в системууправления узла, определяющего номер неисправности. Для более оперативногообслуживания систем управления каждого из конвейеров и системы управленияконвейерной линии в целом целесообразно разрабатывать и применять модульныесистемы с достаточным запасом ЗИПа. Неисправные элементы, которые подлежатзамене в централизованном порядке ремонтируются специальными службами илиподлежат замене на заводе-изготовителе.1.4.2 Оценкарежимов работы линии
Режимы работы конвейернойлинии зависят от горнотехнических параметров поступающих материалов.
При крупнокусковых грузахцелесообразно снижать скорость его транспортирования. При этом увеличиваетсясрок службы ленты, роликов, возможно решение вопроса снижения металлоемкостиконвейера. Однако, при снижения скорости транспортирования снижаетсяпроизводительность. Следовательно, следует оценить уровень снижения скорости.увеличение срока службы элементов и снижение металлоемкости конвейера,являющиеся следствием снижения скорости и потери производительности при этом. Вэтом случае возможен выбор оптимального режима, т.к. увеличение срока службыэлементов конвейера создает предпосылки для увеличения надежности конвейернойлинии, следовательно увеличение времени эксплуатации линии. В общем случае, придостижении оптимального режима в этом случае производительность не снижается, астановится стабильной на протяжении всего срока эксплуатации.
На величину себестоимостиоказывают влияние технические параметры конвейеров.
Это стоимостные имассо-габаритные показатели привода и системы управления. Надежность работы системуправления и привода, которые в конечном итоге оказывают влияние надлительность времени эксплуатации конвейеров в линии. Одним из методовповышения надежной работы систем управления конвейерной линией являетсярезервирование. В двухуровневых системах управления это возможно за счетдублирования алгоритмов регулирования, управления конвейером в системеуправления линией.
Для получения рациональногорежима конвейерной линии следует обеспечить оптимальный режим работы каждогоотдельного конвейера в линии. Оптимальным режимом работы отдельного конвейера влинии будем называть режим, обеспечивающий минимальные затраты при изменяющихсяпараметрах конвейера, уровень загрузки, уровень скорости, уровень натяжения,распределение тяговых усилий между приводными барабанами, степень взаимовлияниябарабанов в многоприводных конвейерных установках. Кроме этого в этот режимвключаются программы разгона и торможения в зависимости от степени загрузкиконвейера и с учетом корректировки, поступающей из системы управленияконвейерной линии при отработке рационального критерия управления конвейернойлинией.1.4.3 Созданиеоптимального критерия управления
Для создания рациональногокритерия управления конвейерной линией следует учитывать влияниетехнологических параметров транспортных схем.
Карьерные конвейерные линиив большинстве своем представляют неразветвленные системы конвейеров,расположенные последовательно друг за другом. Поэтому особо остро в такихсистемах встает вопрос обеспечения высоконадежных технологических схем, т.к.при существующих производительностях конвейерных линий остановка по причинеаварии обуславливает ничем невосполнимые потери в добыче или снижениеинтенсивности снятия вскрыши. Рассматривают два пути повышения надежности такихтехнологических схем. Первый — это на основании статистических данных оцениваютнаиболее уязвимую составную часть конвейерной линии и производят резервированиеэтого конвейера путем введения транспортных мостов. Второй путь — это повышениесоставных частей конвейеров. Стационарность грузопотоков оказывает влияние нанадежность работы конвейеров. Достижение необходимой стационарностипоступающего грузопотока возможно за счет введения в технологическую схемубункера достаточной емкости. C использованием регулируемого привода бункер какнакопитель исключается из технологической схемы. Но в этом случае возникаютчастые пуско-тормозные режимы, которые оказывают отрицательное влияние нанадежность конвейерной установки. При оптимальном объеме бункера и системырегулируемого привода, получаем вариант оптимальной технологической цепочки.Оптимальный объем бункера рассчитывают из условий использования бункера какбуфера, сглаживающего пики нагрузки, относительно средней величины, иакумулятора на период перехода конвейера с низшего уровня скорости на высший сминимально-возможным ускорением. При каждом из вариантов критериев управленияцелесообразно оценивать капитальные и эксплуатационные затраты и таким образомбудет определяться себестоимость транспортирования груза.1.5 Выводы ипредложения по реализации исследований принципов управления
Задача выбора параметровсистемы конвейерного транспорта сводится к установлению рационального критерияуправления конвейерной линией. Рациональным критерием (причем наиболее полнымКритерием, т.к. он учитывает максимальное количество параметров, оказывающихвлияние на конвейерную линию) следует считать критерий, обеспечивающийнаименьшие приведенные затраты на транспортирование при надежной реализацииплановой нагрузки.
При создании рациональногокритерия управления учитывают оптимальные критерии управления каждым изконвейеров при конкретной технологической ситуации, учитывающие такие параметрыкак уровень загрузки, уровень скорости, уровень натяжения, распределениетяговых усилий между приводными барабанами их взаимовлияния, центрированиеленты, работоспособности элементов.
Рассматривается оптимальныйрежим, обуславливаемый влиянием горнотехнических параметров горной массы,снижающий потери транспортируемого материала, а также технологические схемы,оказывающие влияние на работу конвейерной линии. Решение этой задачицелесообразно выполнять, используя средства микропроцессорной техники.Поскольку конвейерная линия по своей структуре является двухуровневой (1-йуровень — отдельный конвейер, 2-й уровень — ряд конвейеров, объединенных влинию), то целесообразно проектировать и двухуровневую системуавтоматизированного управления конвейерной линией. Нижний уровень — это системаавтоматического управления, выполняющая задачи оптимизации работы отдельногоконвейера в линии, учитывающие конструктивные особенности конвейера (ширинуленты, производительность, скорость, уровень натяжения, распределения тяговыхусилий), а также на динамику в нестационарных режимах. Применениебыстродействующей микропроцессорной техники позволит кроме решения этих задачрешить задачу днагностирования технического состояния отдельных элементовконвейера. Большой объем оперативной памяти дает возможность производить учетвремени простоев и производительной работы с целью оптимального планированияпланово-предупредительных ремонтов и сокращения аварийных ремонтов.
Верхний уровень — этоавтоматизированная система управления конвейерной линией. В ее функции входитвыполнение следующих задач. Определение рационального критерия управления приоценке всех параметров. Выдача управляющего сигнала для отработки этогокритерия каждому из конвейеров линии. Режим слежения за выполнением выданногозадания. Выполнение диспетчерской и информационной функции.
Известные техническиерешения (аппаратура типа «ЦИКЛ»,«Поток» и др.) осуществляютдистанционное управление, диспетчеризацию, защиту и блокировки. Функциирегулирования эти системы не выполняют. Не решается вопрос рациональногоуправления.
Для решения этого вопросаследует рассмотреть возмущающие воздействия, оказывающие влияние на работуконвейерной линии, оценить их влияние, выявить взаимосвязи этих воздействий, атакже определить цели, стоящие перед проектировщиками конвейерных линий.1.6 Постановказадач на исследование
В квалификационной работемагистра необходимо выявить самый рациональный критерий, обеспечивающийнаименьшие приведенные затраты на транспортирование при надежной реализацииплановой нагрузки. Все критерии преследуют цель уменьшения затрат натранспортирование, что влечёт за собой увеличение производительности и снижениерасхода электроэнергии. Снижение расхода электроэнергии особо важно, так какмощности очень велики, и это позволит существенно снизить себестоимостьтранспортировки.
Необходимо такжесмоделировать динамические процессы в ленточном конвейере и на модели провестиисследования этих процессов при использовании регулируемого и нерегулируемогоприводов ленты конвейера. В результате этого исследования нужно получитьзависимость уменьшения приведенных затрат при использовании регулируемого привода.
В процессе выполненияквалификационной работы магистра необходимо дать технико-экономическоеобоснование выполненной работе, рассчитать годовой экономический эффект,который можно получить от внедрения средств модернизации конвейера серииКЛ5250.
Также нужно изучить условиятруда на рабочем месте обслуживающего персонала конвейера, провести критическийанализ опасных и вредных производственных факторов в горнорудном производстве,изучить вопросы охраны труда и техники безопасности.
При анализе возможныхрешений самым рациональный решением, обеспечивающим наименьшие приведенныезатраты на транспортирование при надежной реализации плановой нагрузки,является использование регулируемого привода движения ленты.
Таким образом, основнойзадачей проектирования является исследование процесса транспортирования прииспользовании регулируемого привода движения ленты.
Исследования проводятся припомощи модели, которая реализует динамику конвейера.
конвейер груздинамический автоматизация

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВКОНВЕЙЕРА НА ЕГО ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Правильный учетдинамических процессов протекающих в конвейере является одним из основныхфакторов определяющих их работоспособность, надежность и экономичность. Еслипредставить ленточный конвейер в виде структурной схемы, то динамическиехарактеристики могут быть исследованы известными методами теории автоматическогорегулирования.2.1 Непрерывноерегулирование скорости ленты конвейера
Непрерывное регулированиескорости ленты конвейера предполагает использование замкнутой системыавтоматического регулирования, которая должна состоять из датчиков величиныгрузопотока и скорости ленты в месте загрузки, элемента сравнения, усилителей,исполнительного устройства (привода), объекта регулирования и др.
В качестве датчикагрузопотока используется телевизионный датчик объемной загрузки ленты, дляопределения скорости ленты применяется корелляционный метод с использованиемвибродатчиков, объектом регулирования является конвейер, исполнительным органом– привод совместно с тиристорным преобразователем. Корректирующие устройствареализованы в микропроцессорной системе управления.
/>

Рисунок 2.1 Укрупненнаясхема системы непрерывного регулирования
Задача состоит в том, чтобыпо заданным характеристикам грузопотока Q(t), (рисунок2.1) поступающего на конвейер, определить параметры замкнутой системырегулирования, при которых функция, получаемая на выходе этой системы[напряжение UVx, пропорциональное скорости ленты в месте загрузки Vx(t)], наилучшим образом аппроксимировала функцию,которую желательно получить [напряжение UVзаг, пропорциональноескорости ленты в месте загрузки Vзаг(t)], т.е. определить оптимальную динамическую системурегулирования по скорости (рисунок 2.2).
/>
Рисунок 2.2 Структурнаясхема системы регулирования
Чтобы эта задача приобрелаточную количественную формулировку, необходимо установить, что следует пониматьпод наилучшей аппроксимацией скорости, которую желательно получить на выходединамической системы.
Вследствие случайногохарактера скорости, получаемой на выходе, условия наилучшего её приближения кжелаемой величине должны иметь вероятностный характер. Например, можно считатьнаилучшим приближением такое, при котором в определённой области измененияаргумента вероятность того, что разность между аппроксимируемой Vзаг(t) и аппроксимирующей Vx(t)скоростями, большая по абсолютной величине некоторого заданного значения e, имела бы наименьшую величину. Наилучшим приближениемможно считать и такое, при котором математическое ожидание абсолютной величиныразности между ординатой заданной скорости и ординатой аппроксимирующей еёскорости было бы минимальным. Наконец, можно потребовать, чтобы условиюминимума удовлетворяло математическое ожидание квадрата этой разности.2.1.1Математическое описание непрерывного регулирования скорости
Перечисленным выше тремусловиям наилучшего приближения функции Vx(t) ифункции Vзаг(t)можно придать следующую математическую форму. Для обеспечения минимальнойвероятности отклонения скорости ленты конвейера в месте загрузки от скорости,пропорциональной грузопотоку больше заданной величины e, необходимо, чтобы
P[| Vx(t) – Vзаг(t) |> e] = min. (1)
Требование минимумаматематического ожидания абсолютной величины разности между Vx(t) и Vзаг(t)означает выполнение условия
M[Vx(t)– Vзаг(t)] = min. (2)
Наконец, требованиеминимальной величины математического ожидания квадрата разности (требованиеминимума второго начального момента) приводит к условию
M{[Vx(t) – Vзаг(t)]2}= min. (3)
Если математическиеожидания случайных функций Vзаг(t) и Vx(t) не равны нулю, то условие (3) целесообразнодополнить требованием
M[Vx(t) – Vзаг(t)] =0,
которое означает отсутствиесистематической погрешности системы. В этом случае условие (3) может бытьпереписано в виде
D[Vx(t)– Vзаг(t) ] = min
и соответствует простомуфизическому условию обращения в минимум дисперсии или среднего квадратическогоотклонения.
Несмотря на различнуюматематическую формулировку оптимального приближения скорости Vx(t) к скорости Vзаг(t), физически эти критерии близки между собой, так каких выполнение означает, что скорость Vx(t),как правило, не сильно отклоняется от скорости Vзаг(t). Поэтому следует ожидать, что свойства динамическойсистемы регулирования, построенной с учетом любого из этих требований, не будутсильно различаться. Это позволяет из большого числа возможных критериев выбратьнаиболее простой критерий минимума среднего квадратического отклонения. Крометого, когда скорости Vx(t) и Vзаг(t)являются нормальными (грузопоток является нормальным случайным процессом, апоскольку скорость Vзаг(t) –его линейное преобразование, то и она нормальна) и математическое ожиданиеразности Vx(t) – Vзаг(t)равно нулю, это требование гарантирует одновременное выполнение также условий(1) и (2).
Предположим, что на входсистемы регулирования поступает полезный сигнал Vгр(t), пропорциональный грузопотоку, с наложенной на негопомехой Vэкв(t),так что входной сигнал имеет вид
Vd[(t) = Vuh(t) + V’rd(t) (4)
где Vэкв(t) – эквивалентное приведенное ко входу электронногопреобразователя (грузопоток – сигнал) значение помехи.
Воздействия Vгр(t) и Vэкв(t)являются стационарными случайными функциями с известными корреляционнымифункциями и равными нулю средними значениями. Если средние значения этихвоздействий не равны нулю, то можно ввести центрированные величины V'i(t) = Vi(t) – M[V'(t)], средние значения которых равны нулю.
Система должна осуществлятьлинейное преобразование полезного сигнала Vгр(t) на входе в сигнал Vзаг(t) на выходе согласно формуле
L[Vзаг(t)] = H(s) L[Vгр(t)], (5)
где H(s) –заданный преобразующий оператор; L – некоторый линейный оператор.
Введем обозначения
Vrp(t)= m'(t), Vэкв(t) = n(t), Vвх(t) = j(t), Vзаг(t) = h(t), Vx(t)= x(t)
и рассмотрим решение этой задачи.
Формулы (4) и (5) примутвид
j (t) = m'(t) + n(t), L[h(t)] = Н(s)L[m(t)].
Требуется, пользуясь этимиданными, найти импульсную переходную функцию K(t),удовлетворяющую условию физической осуществимости K(t)=0,t=0 и обеспечивающую на интервале времени Т минимумсреднего значения квадрата погрешности
/> (6)
между требуемым h(t) ивозможным в рассматриваемых условиях, изменением величины x(t) навыходе системы. Найдем выражение для среднего значения квадрата погрешности e2.Учитывая, что
/>,
получим на основании (6)
/>(7)
Задача заключается в том,чтобы найти передаточную функцию Ф(jw) системы регулирования
/>,
при которой величина e2минимальна. Выражение для искомой передаточной функции
/>, (8)
где Ghj(w) – взаимнаяспектральная плотность процессов h и j; y1(jw), y2(jw) –вспомогательные функции, которые являются преобразованиями Фурье от функций y1(t) =0 при t 0.
Передаточную функцию y(jw), удовлетворяющую равенству (8), называют оптимальнойпередаточной функцией, так как она обеспечивает минимальную среднююквадратическую погрешность совместно с условием физической осуществимости K(t) =0 при t
/>
Задача нахождения функций y1(jw) и y2(jw) сводится кзадаче разложения четной функции Gj(w), удовлетворяющейусловию Gj(w)=0, на двамножителя, из которых один представляет собой функцию, аналитическую иограниченную в верхней полуплоскости, а другой функцию, аналитическую иограниченную в нижней полуплоскости. Можно показать, что квадратическаяамплитудная характеристика A2 (w) является подобно Gj(w) неотрицательной и четной функцией от w и может быть представлена в виде произведения двухмножителей, один из которых содержит все нули и полюсы, расположенные в верхнейполуплоскости, а другой – все нули и полюсы, расположенные в нижнейполуплоскости, причем эти множители представляют собой комплексно сопряженныефункции.
Следовательно, функции y1(jw) и y2(jw),удовлетворяющие тем же условиям, что и указанные два множителя, такжепредставляют собой комплексно сопряженные функции
y1(jw) =y2*(jw) = y(jw)
y2(jw) = y1*(jw) = y*(jw)
y1(jw)y2(jw) = | y(jw) |2 = Gj(w) (9)
и способ определенияфункций y1(jw), y2(jw) из Gj(w) (по крайней мере,если эта последняя представляет собой дробно-рациональную функцию от w) аналогичен способу определения передаточной функцииФ(jw) по соответствующей ей квадратической амплитудной частотнойхарактеристике.
Таким образом, в общем видеокончательное выражение для оптимальной передаточной функции имеет вид
/>,
где функция y(jw) определяется формулой (9).
/>
Рисунок 2.3 Характеризменения скорости в месте загрузки при непрерывном регулировании
Оценим среднююквадратическую погрешность e, которая влияет навыбор ширины ленты. По рассчитанной оптимальной передаточной функции находимсреднюю квадратическую погрешность. Скорость ленты конвейера в месте погрузки Vx(t) может в среднем отличаться от скорости,пропорциональной грузопотоку Vзагр(t) навеличину ±ev (рисунок 2.3).
При отрицательнойпогрешности -ev скорость ленты меньше необходимой скорости, и в этом случае возможныпросыпи груза, поэтому величина ev должна быть меньше величины рассчитанной погрешности eдоп.
При нормальной работеконвейера его производительность равна
Q = 3600Fгvнg, (10)
где Fг — площадь поперечного сечения груза на ленте; Vн — номинальная скорость конвейера; g — насыпная плотность груза.
Площадь поперечного сеченияFг (рисунок2.4, а) определяем при условии, что на ленте шириной В груз занимает ширину b=0,9B –0,05 (рабочая ширина ленты) Максимальным резервом конвейера попроизводительности при условии, что отсутствуют просыпи, является величина

DQк = Qк max – Qк
/>
а)
 
/>
б)
Рисунок 2.4 Определениемаксимально возможной площади поперечного сечения груза на ленте (а), изависимость максимально допустимого значения eдоп отугла наклона боковых роликов (б)
Величину Qкmax определяем из выражения
Qк max = 3600Fгmaxvнg, (11)
где Fгmax– максимально возможная площадь поперечного сечения, рас-считанная,например, при b = 0,9В.
При равных Qк в (10) и (11) резерв по площади позволяет иметьразные скорости, определяемые из выражения
v'н = FVн / Fmax (12)

Скорость v'нявляется минимально допустимой, при которой нет потерь груза.
Величину относительнойпогрешности по номинальной скорости, которую должна обеспечить системаавтоматического регулирования, определим как
/>.
Подставляя выражение v'низформулы (12), получим
/>.
Таким образом, допустимаяпогрешность регулирования по скорости зависит от геометрии грузонесущегополотна конвейера. Если окажется, что рассчитанная оптимальная передаточнаяфункция не обеспечит выполнение условия />, то необходимо брать ленту большей ширины.
Зависимость допустимойпогрешности от угла bР наклона боковых роликов eдоп = f(bР)приведена на рисунке 2.4, б. Из графика следует, что у конвейерасуществует оптимальная геометрическая форма линейной секции, обеспечивающаямаксимальную допустимую погрешность.
Выражение (7) для среднегозначения квадрата погрешности системы непрерывного регулирования скорости можетбыть представлено в виде
/>
Сравнивая величину />с рассчитанным значением погрешности eдоп, можносделать вывод о возможности работы конвейера с заданными характеристиками принепрерывном регулировании его скорости с входным грузопотоком, обладающимсоответствующей динамикой.
Одной из важных задач вподобной системе является задача экстраполяции, или, другими словами, задачастатистического упреждения.
Конечно, в результатеэкстраполяции мы не можем получить точного будущего значения грузопотока, новвиду его стационарности можно оценить наиболее вероятное его поведение вбудущем. Необходимость экстраполяции объясняется невозможностью инерционнойсистемы (конвейера) отрабатывать без задержки изменение сигнала,пропорционального входному грузопотоку.
Если задачу упреждениярешают совместно с задачей сглаживания, это означает, во-первых, что требуемыйзакон преобразования входной величины имеет вид
мзаг(е) = мгр(е+е0)б
т. е. система регулированиядолжна воспроизводить на выходе в момент времени t с возможноменьшей погрешностью скорость, которая будет на входе системы в момент времени t+t0и, во-вторых, на вход системы помимо управляющего(полезного) воздействия Uгр(t)поступает еще и возмущающее воздействие, или помеха, vэкв(t)
Помеха vэкв(t) обычно содержит более высокие частоты, чем полезныйсигнал Uгр(t), инаилучшее воспроизведение входного сигнала может быть достигнуто лишь врезультате сглаживания входного сигнала, т. е. подавления его высокочастотныхсоставляющих.
Выражение для оптимальнойпередаточной функции для подобного случая имеет вид

/>2.1.2 Погрешностьсистемы непрерывного регулирования
Рассчитаем погрешностьрегулирования для случая невысокого уровня помех. Следуя работам В.В.Солодовникова аналитическое выражение спектральной плотности грузопотокавозьмем в виде
GQвх(w) = 2as2Q/(a2 + w2), (13)
которое при использованиисоответствующих констант, дает
/>.
Линейное преобразованиевеличины v(t), равное v(t)=Q(t)/3,6q=Q(t)/kQприводитк преобразованию спектральных плотностей GV(w) от GQ(w) с коэффициентом k2Q.
Определяем значениекоэффициента
k2Q = (3,6×80/60)2=4,82;
/>.
Прежде всего, найдем полюсыфункции (13)
/>

Найдем вспомогательнуюфункцию y(jw), которая удовлетворяет выражению
½y(jw)½2 = GVгр(w)
при условии, что все нули иполюсы расположены в верхней полуплоскости:
/>
Находим функцию g(t) из выражения
/>, т. е.
/>.
Вычислим функцию
/>,
Тогда
/>
Следовательно, оптимальнаяпередаточная функция, определяемая выражением
/>,
равна Ф(jw) = e-at0и минимум среднего значенияквадрата погрешности согласно выражению равен
/>
На рисунке 2.5построены зависимости emin от времени упреждения t0и разных a.
/>
Рисунок 2.5 Зависимостьдопустимой погрешности от времени упреждения t0[a1(1)>a2(2)>a3(3)]2.2 Структурнаясхема и параметры передаточных функций двухбарабанного ленточного конвейератипа ЛК-5250
Расчетная схема конвейераЛК-5250 использованная при составлении структурной схемы приведена на рисуноке2.6. При составлении уравнений приняты следующие условные обозначения: mпр1; mпр2; m3; m4; m’; m”приведенные к окружности приводных барабанов массы вращающихся частей приводныхбарабанов (с учетом соединительных муфт, редукторов и электродвигателей),хвостового, головного и отклоняющих барабанов; F1; F2 движущиеусилия, развиваемые приводными электродвигателями на соответствующих приводныхбарабанах; x1; x2; x3; x4 — перемещения ленты на соответствующих барабанах; l1; l2; l3; l4 — длинысоответствующих участков ленты между барабанами; w1; w2 — коэффициенты сопротивления движению грузовой и холостой ветвей конвейера; сг;с1; с2; с3 — коэффициенты жесткости участковленты; h — коэффициент затухания колебаний в ленте; qг; qп — погонная масса соответственно грузовой и порожней ветвей конвейера; b угол наклона конвейера.
/>
Рисунок 2.6 Расчетная схемаленточного конвейера КЛ5250
Дополнительно обозначим:
m1 = mпр + m'; m2 = mпр + m'',
a = qгlг/6;b = qпl1/6; c = qпl2/6; d = qгl3/6;
A1 =m1 + 2b + 2d; A2 = m2 + 2b + 2c;
A3 =m3 + 2c + 2a; A4 = m4 + 2d + 2a;
MS = A1+ A2+ A3+A4+ 2a+ 2b+ 2c+ 2d = m1+ m2+ m3+ m4+(qг+ qп)lг
В результате решения дифференциальныхуравнений движения элементов конвейера операторным методом по известнойметодике, с учетом принятых допущений, что статическая нагрузка не можетизмениться скачком, а натяжение в точке сбегания ленты со второго приводногобарабана поддерживается постоянным, получим структурные схемы конвейера, приведенныена рисунке 2.7./> />
а)
/>

б)
Рисунок 2.7 Структурныесхемы двухбарабанного конвейера
Передаточные функции вструктурных схемах имеют следующий вид:
W11(p)=B(p) /[MS×p2×X(p)];
W22(p)=D(p) /[MS×p2×X(p)];
W12(p)=W21(p)=C(p) / [MS×p2×X(p)];
W31(p)=E(p) /[MS×p2×X(p)];
W32(p)=H(p) /[MS×p2×X(p)];
W41(p)=G(p) /[MS×p2×X(p)];
W42(p)=L(p) /[MS×p2×X(p)];
W'31(p)=[W22(p)×W31(p)-W32(p)×W12(p)] /[W11(p)×W22(p)-W12(p)×W21(p)]=
=[D(p)×E(p)-H(p)×C(p)] /[B(p)×D(p)-C2(p)];
W'32(p)=[W11(p)×W32(p)-W12(p)×W31(p)] /[W11(p)×W22(p)-W12(p)×W21(p)]=
=[B(p)×H(p)-C(p)×E(p)] /[B(p)×D(p)-C2(p)];
W'41(p)=[W22(p)×W41(p)-W21(p)×W42(p)] /[W11(p)×W22(p)-W12(p)×W21(p)]=
=[D(p)×G(p)-C(p)×L(p)] /[B(p)×D(p)-C2(p)];
W'42(p)=[W11(p)×W12(p)-W12(p)×W41(p)] /[W11(p)×W22(p)-W12(p)×W21(p)]=
=хИ(з)×Д(з)-С(з)×П(з)ъ. хИ(з)×В(з)-С2(з)ъб
где B(p); C(p); D(p); E(p); G(p); H(p); L(p) –операторные полиномы, порядок n которых и число степеней свободы j(число сосредоточенных масс барабанов) связаны элементарным соотношением n=2×j.
Сложность и громоздкостьвыражений для вычисления коэффициентов операторных полиномов в передаточныхфункциях, затрудняет возможность их использования при анализе и синтезе САУ. Сдругой стороны полученные передаточные функции отражают не только существенные,но и все второстепенные подробности динамики конвейера, которые можно опуститьбез ущерба для поставленной цели исследований. Основанием для такого утвержденияслужат известные результаты теории приближения функций, согласно которымпереходный процесс высокого порядка можно с достаточной степенью точностивппроксимировать решением дифференциального уравнения второго, третьегопорядка.
Среди различных методовприближения функций одним из наиболее распространенных является метод,основанный на приближении изображений и не накладывающий никаких дополнительныхусловий, вытекающих из требований близости оригиналов. В соответствии с этимметодом динамическое звено с дробно-рациональной передаточной функцией
/>,
может быть аппроксимированопередаточной функцией следущего вида:
/>/>,
что равносильнопренебрежению высокочастотными составляющими в аналитической зависимостивыходной величины.
Дальнейшее упрощениеструктурных схем и параметров передаточных функций может быть получено приисследовании различных выходных величин конвейера в различных режимах работы засчет принятия соответствующих допущений:
1.  При определении динамического усилия на участкеконвейера между приводными барабанами и рассмотрении процессов распределениянагрузки между приводными барабанами при анализе и синтезе САУ будем считать,что с2 = с3 = сг = 0, A3 = A4 = a = c = d =0, структурная схема примет вид представленный на рисунке 2.8, а икоэффициенты в операторных полиномах X(p); B(p); C(p); D(p);будут равны:
X0=12h2c1; B0=12h2c1; C0=12h2c1; D0=12h2c1; X1=B1=C1=D1=32h3; X2=16h2A1A2/MS; B2=12h2A2; C2=0; D2=12h2A1.
Динамическое усилие в лентемежду приводными барабанами и скорости движения ленты определяются следующимобразом
SД1=(x1-x2)c1=[(F1-F')(W11-W12)-(F2-F'')(W22-W12)]c1;
/>;
/>.
2.  При определении дпнамических усилий в грузовой ветвиконвейера и на участках холостой ветви конвейера, а также при анализе и синтезеСАУ, обеспечивающих ограничение динамических нагрузок вленте считаем, что
с1=¥; сг=с2с3/(с2+с3).
Структурная схема конвейерав этом случае еммеет вид представленный на рисунке 2.8, б , акоэффициенты операторных полиномов
Ч(з)ж И(з)=С(з)=В(з)ж У(з)=Р(з)жП(з)=Д(з)
равны
X0=B0=E0=G0=2с2с3;X1=B1=E1=G1=4h(c2+c3+cг);
/>
B2=12h2+A4(cг+c2)+A3(cг+c3)+2acг;
E2=12h2+A4c2-cг(c+d)-c3(a+c);
G2=12h2+A3c3-c2(a+d)-cг(c+d).
Наибольший интереспредставляет исследование динамического усилия в грузовой ветви ленты, котороеможет быть определено следующим образом
ЫДг=(ч3-ч4)сг=(А1+А2-Аэ-Аээ)ЦэхЦээ31-Цээ41ъю
 
/>
а)
/>
б)
Рисунок 2.8 Преобразованныеструктурные схемы конвейера КЛ5250

 2.3 Методикаисследования динамических характеристик конвейера на основании математическоймодели
Для оценки эффективностиустройства автоматического управления и контроля ленточных конвейеровнеобходимо иметь представление о характере изменения скорости движения ленты вразличных точках конвейера и динамических усилий в различных ветвях лентыконвейера.
Сравнение динамическиххарактеристик конвейера при различных конструктивных параметрах и различнойструктуре электропривода и САУ, удобно производить зная его реакцию наопределенные нормированные воздействия.
В качестве нормированногоуправляющего воздействия будем рассматривать ступенчатое увеличение движущегоусилия, развиваемого приводными электродвигателями на соответствующих барабанахконвейера
F1(t) = (F1-F'1)×1(t) = F*1×1(t);
F2(t) = (F2-F'2)×1(t) = F*2×1(t).
Изображение по Лапласууправляющего воздействия в виде ступенчатой функции Fi(p)=F*i/p,а изображение i-й выходной величины
Hi(p)=F*i×Wi(p)/p,
где Wi(p)-передаточнаяфункция ленточного конвейера, связывающая входное управляющее воздействие с i-йвыходной величиной, поведение которой исследуется.
Исследование динамическиххарактеристик производим методом анализа аналитических зависимостей исследуемыхвеличин, которые получаются из их изображений при помощи таблиц обратногопреобразования Лапласа.
Динамическое усилие междуприводными барабанами в соответствии со структурной схемой (рисунок 2.8, а)
SДi=(x1-x2)c1;x1=F*1W11+F*2W12;x2=F*2W22+F*1W12;
SД1(p)=[F*1(W11-W12)-F*2(W22-W12)]c1;
/>;
/>,
где b0=A2/c1; d0=A1/c1;a1=8h/3c a2=4A1A2/3MSc1.
После преобразований сдобавлением управляющего воздействия получим следующее выражение
/>.
Динамическое усилие вгрузовой ветви конвейера в соответствии со структурноу схемой (рисунок 2.8, б)
ЫДг = (ч3-ч4)сгжч3 = (А*1+А*2)ЦЭЦээ31жч4 = (А*1+А*2)ЦЭЦээ41ж
SДг(p) =(F*1+F*2)(W32-W41)cг;
/>;
После преобразований сдобавлением управляющего воздействия получим следующее выражение

/>.
Аналитические выражения дляопределения динамических усилий SД1(t) и SДг(t)выглядят следующим образом
/>;
/>,
где l; l'; g; g' – частоты икоэффициенты затухания колебаний соответственно на участке между приводнымибарабанами и в грузовой ветви конвейера.
Если пренебречь затуханиемколебаний в элементах конвейера, т. е. принять h = 0; a1= b1 = c1 = d1= 0
/>;
/>.
Максимальные значениядинамических усилий будут наблюдаться в моменты времени, когда cos l t =-1
/> 
при tmax= p T = p Öa2;

/> 
при tmax= p T= p Öa'2.
Анализ приведенных вышевыражений показывает, что при ступенчатом приложении движущих усилий кприводным барабанам ленточного конвейера КЛ5250 динамические усилия SД1(t) и SДг(t)изменяются по синусоидальносу закону относительно средних значений необходимыхдля равноускоренного движения элементов конвейера. Частота колебаний динамическихусилий между приводными барабанами и в грузовой ветви конвейера соответственно
/> и />.2.4 Зависимостьстатического усилия и момента инерции конвейера от уровня загрузки
Суммарное статическоеусилие на приводных барабанах определяется как разность между усилием в точкенабегания на первый (по ходу движения ленты) приводной барабан SНБ1 и усилием в точке сбегания ленты со второгоприводного барабана
SНБ2 FСS = SНБ1 – SНБ2.
Суммарный момент инерцииконвейера равен
JKS = MS R2Б.

Преобразуем выражения кследующему виду
FCS = k DQ + FCXX;
JKS = R2Б DQ + JXX,
где k = (sin b + w' cos b); DQ = qMqГ
количество материала,находящегося на ленте конвейера;
FCXX=(lГ+l1+l2+l3)[qП(w'+w'')cosb+(q'P-q''P)sinb+(q'Pw'-q''Pw'')cosb];
JXX=R2Б[mПР1+mПР2+m3+m4+(l1+l2+l3)qП+(qЛ+q'P)lГ].
При работе конвейера всевеличины входящие в выражения остаются постоянными за исключением погоннойнагрузки qM от транспортируемого материала. На рисунке 2.9приведены зависимости суммарного статического усилия FCS и момента инерции конвейера от количества груза наленте DQ.
Диапазон и интенсивностьизменения FCS и JKS зависит от конструктивных параметров конвейера. Так,например, интенсивность изменения FCS зависит откоэффициента k и, следовательно от угла наклона b конвейера и коэффициента сопротивления w'. Чем больше угол наклона конвейера, тем больше разница междустатическими нагрузками холостого и номинально нагруженного конвейера.
Оценим зависимости FCS и JKS от времени в момент пуска конвейера. В различныхточках конвейера лента при пуске приходит в движение неодновременно. Впервоначальный момент времени при пуске приходит в движение лента на приводныхбарабанах, и по мере распространения упругой волны по контуру конвейераприходит в движение остальная часть ленты. Вся лента придет в движение черезвремя tS, которое называется временем трогания.
Для конвейера КЛ5250
tS = t2 + t3 + tГ,
где t2; t3; tГ –времена распространения упругой волны соответственно в холостых ветвях лентыдлиной l2, l3 и грузовой ветви ленты длиной lГ.
Скорость распространенияупругой волны и грузовой ветви
/>;
в холостой ветви
/>.
Следовательно
/>.
Время трогания конвейеразависит от его уровня загрузки и при её изменении от нуля до номинальнойвеличины tS изменяется от tSmin до tSmax.Следовательно, величины FCS и JKS изменяются во времени.
На рисунке 2.9, в, гприведены зависимости FCS и JKS от времени при различных уровнях загрузки конвейера.
Полученные зависимостипоказывают, что в пусковых режимах за счет того в первоначальный момент временистатическая нагрузка и момент инерции конвейера ниже номинальных значений, тодинамические нагрузки на ленту могут значительно превышать расчетные.
Поэтому выбор типаэлектропривода и параметров настройки САУ электроприводом необходимопроизводить с учетом конструктивных параметров конвейера и полученныхзависимостей
АСS = а(DЙ)ж ОЛS = а(DЙ)ж АСS = а(е)ж ОЛS = а(е)ю
Таким образом, по известнымконструктивным параметрам конвейера и по выведенным зависимостям могут бытьоценены величины и характер динамического усилия в ленте на участке междуприводными барабанами и на участке грузовой ветви конвейера, частоты колебаний,диапазон изменения статической нагрузки (момента) FCS и момента инерции конвейера JKS, время трогания конвейера tS, а также рассчитаны параметры оптимальной диаграммы пуска,при которой при максимальном быстродействии обеспечивается минимальныединамические нагрузки на ленту конвейера. Кроме этого на основании этихзависимостей определяют параметры САУ распределением нагрузок.

 3.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ3.1 Определениекапитальных вложений в средства автоматизации
В экономических расчетахопределение капитальных вложений в средства автоматизации включает: расчеткапитальных вложений по базовому варианту (аналога конструкции) и попроектируемому варианту. Методика расчета в обоих вариантах аналогична.
В базовом вариантекапитальные затраты составляют стоимость базовой системы управления конвейеромКЛ5250:
КББАЛ= ЦБСУ = 7300 грн.
В проектируемом вариантекапитальные затраты включают в себя стоимость новой системы управления этимконвейером.
КПБАЛ= ЦПСУ = ЦПТУО + ЦПСОС+ ЦПМПСУ,
где ЦПТУО= 8400 грн – стоимость промышленной телевизионной установки для определенияобъемной производительности конвейера;
ЦПСОС= 7650 грн – стоимость системы определения скорости на основе вибродатчиков,устанавливаемых на ставе конвейера;
ЦПМПСУ= 27150 грн – стоимость микропроцессорной системы управления конвейером совспомагательным оборудованием.
КПБАЛ= ЦПСУ = 8400 + 7650 + 27150 = 43200 грн.

 3.2 Расчётсебестоимости транспортировки (изменяющейся части) по базовому и проектируемомуварианту
Изменяющаяся частьтехнологической себестоимости может быть представлена в следующем виде:
 
С = Сэ + Зо + Зб + А + Зэк,
где Сэ – стоимостьрасходуемой технологической энергии, грн.;
Зо – зарплата персонала,обслуживающего эксплуатируемую систему управления. грн.;
3б — суммарные отчисления вбюджет по зарплате, грн.;
А — амортизационныеотчисления на реновацию системы управления, грн.;
Зэк — расходы на содержаниеи эксплуатацию оборудования. грн.3.2.1 Стоимостьрасходуемой технологической энергии
Общая стоимость расходуемойэнергии на транспортировку одной тонны породы определяется по формуле:
 
Сэ = Рс ТТ Sм,
где РБс = 3000кВт – средняя потребляемая мощность оборудования и приборов по базовомуварианту;
РПс = 2640 кВт –средняя потребляемая мощность оборудования и приборов по плановому варианту;
ТТ = 1 / QТ = 1 / 5250 час/т. – время транспортировки тонныпороды, где QТ = 52250т/час. – часовая производительность конвейера;
Sм =0,2 грн. – стоимость одного киловатт-часа электроэнергии.

 
СБэ = 3000 0,2 /5250 = 0.11 грн/т.
СПэ = 2600 0,2 /5250 = 0.1 грн/т.
Определим Фд –действительный фонд времени работы оборудования.
Фд = 2070 S (1– ß / 100),
где S = 3– число смен работы оборудования;
ßБ = 9 % –процент простоев оборудования в ремонте по базовому варианту;
ßП = 5 % –процент простоев оборудования в ремонте по плановому варианту.
ФБд = 2070 3(1 –9 / 100) » 5650 час.
ФПд = 2070 3(1 –5 / 100) » 5900 час.
Определим количествотранспортируемых тонн руды по базовому NБТР ипроектируемому NПТР вариантам:
NБТР = ФБд QТ = 5650 5250 = 29662,5 тыс. т.
NПТР = ФПд QТ = 5900 5250 = 30975 тыс. т.
Таким образом, за годзатраты на технологическую энергию составят:
СБэ(год) = СБэNБТР = 0,11 29662500 » 3263 тыс. грн.
СПэ(год) = СПэNПТР = 0,1 30975000 » 3098 тыс. грн.3.2.2 Зарплатаобслуживающего персонала по эксплуатации приборов и систем автоматизации
Модернизация системыавтоматизации влечет за собой повышение квалификации обслуживающего персонала(операторов) с 4-го разряда на 5-й. Так как работники состоят на должностныхокладах, то расчет ведется по формуле:
 
Зо = До n КпКд Sм Кс,
где До – должностной окладоператора (для 4-го разряда – 210 грн., для 5-го – 240 грн.);
n — количество операторов, обслуживающих систему илиприбор (3 человека – по одному в каждой смене);
Кп, Кд — коэффициенты,учитывающие премиальные и дополнительную зарплату (Кп = 1,2; Кд = 1,15);
Sм — число месяцев работы (принимается 12);
Кс = 1 – коэффициентсменности работы оборудования;
ЗБо = 210 3 1,21,15 12 1 = 10432,8 грн.
ЗПо = 240 3 1,21,15 12 1 = 11923,2 грн.3.2.3 Суммарныеотчисления в бюджет по зарплате
Величина отчислений берётсяот суммы начисления зарплаты и составляет 37,5 %:
ЗБб = ЗБо0,375 = 10432,8 0,375 = 3912,3 грн.
ЗПб = ЗПо∙0,375= 11923,2 0,375 = 4471,2 грн.3.2.4Амортизационные отчисления на реновацию систем управления
Учитывая, что проектымодернизации систем управления не затрагивают модернизацию основноготехнологического оборудования или технологических комплексов, то изменяющаясячасть общих амортизационных отчислений, учитываемых в расчетах себестоимостипродукции, касается только систем управления.
Определяютсяамортизационные отчисления следующим образом:
 
А = ЦСУ∙НСУ,
где ЦБСУ= 7300 грн. – стоимость базовой системы управления;
ЦПСУ= 43200 грн. – стоимость системы управления по планируемому варианту;
НСУ = 25% –норма амортизационных отчислений на реновацию системы управления.
АБ = 7300∙0,25= 1825 грн.
АП = 43200∙0,25= 10800 грн.3.2.5 Расходы насодержание и эксплуатацию управляющих приборов и систем
Эксплуатационные расходы насодержание и эксплуатацию управляющих систем представляют собой заработнуюплату обслуживающего персонала, расходы по текущему ремонту и текущемуобслуживанию систем.
Заработная платаобслуживающего персонала включает затраты на содержание наладчика (двое поплановому варианту) и ремонтника, которые требуются при эксплуатации системы(прибора), для поиска, ремонта и устранения отказов.
 
Ср(н) = Тр Ч Кп Кд Кот,
где Тр — время,затрачиваемое на ремонт систем в год, час.

ТБр = 2070 S (β/ 100) = 2070 3 (9 / 100) = 558,9 час.,
ТПр = 2070 S (β/ 100) = 2070 3 (5 / 100) = 310,5 час.;
Ч — часовая тарифная ставкаремонтника (наладчика) (Чр(н) = 2,2 грн.);
Кп, Кд — коэффициенты,учитывающие премии и доплаты соответственно (Кп = 1,2; Кд = 1,15);
Кот — коэффициентотчислений на соцстрах, фонд Чернобыля и занятости, равный 1,375.
СБр(н) = 558,92,2 1,2 1,15 1,375 = 2333.1 грн.
СПр(н) = 310,52,2 1,2 1,15 1,375 = 1296,2 грн.
В расходы по текущемуремонту и обслуживанию систем входят стоимость материалов при ремонте, которыеможно определить как процент от балансовой стоимости управляющей системы.
ЗТОиР = ( ФбалНто) / 100,
где Нто — процентотчислений на техобслуживание и ремонт, составляющий 9% по базовому варианту и5% по плановому;
ФББАЛ= 7300 грн. – балансовая стоимость управляющей системы по базовому варианту;
ФПБАЛ= 43200 грн. – балансовая стоимость управляющей системы по плановому варианту.
ЗБТОиР= (7300 9) / 100 = 657 грн.
ЗПТОиР= (43200 5) / 100 = 2160 грн.
Итоговая сумма затрат насодержание и эксплуатацию управляющих систем рассчитывается по формуле:
ЗБэк = 2∙Ср+ Сн + ЗБТОиР = 2333,1 + 2333,1 + 657 = 5323,2 грн.
ЗПэк = 2∙Ср+ Сн + ЗПТОиР = 1296,2 + 2∙1296,2 + 2160 = 6048,6грн
Все расчеты годовых затратна транспортировку до и после модернизации сводятся в таблицу 3.1.
Таблица 3.1
затраты на транспортировкудо и после модернизации№ Наименование затрат
Базовый вариант,
грн.
Проектируемый вариант,
грн.
Отклонения
(+) – увеличен.
(-) – уменьшен.
грн. Процент от проектир. Варианта. 1 Технологическая энергия 3263000 3098000 -165000 -5,33% 2 Зарплата обслуживающего персонала 10432,8 11923,2 1490,4 12,50% 3 Отчисления в бюджет по зарплате 3912,3 4471,2 558,9 12,50% 4 Амортизационные отчисления 1825 10800 8975 83,10% 5 Расходы на содержание и эксплуатацию 5323,2 6048,6 725,4 11,99% 6 Итого 3284493,3 3131243 -153250,3 -4,89% /> /> /> /> /> /> /> 3.3 Расчёт годового экономического эффекта
Величина годовогоэкономического эффекта рассчитывается по формуле:
 
Эгод = [(СБ + ЕнКБ) — (СП + Ен КП)] NПТР,
где СБ и СП– себестоимость транспортировки (годовая) по базовому и проектируемомуварианту, грн. (приведённая);
КБ и КП– величина капитальных вложений в средства автоматизации по базовому ипроектируемому вариантам, грн. (приведённые);
Ен = 0,15 – нормативныйкоэффициент эффективности капитальных вложений;
NТР — годовойобъем транспортируемого материала после модернизации оборудования, т.
Определим удельныекапитальные вложения
Удельные капитальныевложения по базовому и проектируемому вариантам рассчитываются из формул:
 
КБ = Кбаз / NБТР,
КП = Кпр / NПТР,
где Кбаз, Кпр — капитальныезатраты по базовому и проектируемому вариантам, грн.
NБТР, NПТР — годовой объем транспортируемого материала побазовому и проектируемому вариантам, т.
Удельные капитальныевложения составляют:
 
КБ = 7300 /29662500 = 0,0025 грн/т.
КП = 43200 /30975000 = 0,0139 грн/т.
 
Определим удельнуюсебестоимость продукции.
Удельная себестоимость побазовому и проектируемому вариантам рассчитывается по формуле:
 
СБ = Сбаз. / NБТР.
СП = Спр. / NПТР.
где Сбаз, Спр. –себестоимость продукции по изменяющимся статьям затрат (итог таблицы 4.1), грн.

 
СБ = 3284493,3 /29662500 = 0,11 грн/т.
СП = 3131243 /30975000 = 0,1 грн/т.
Рассчитаем величинугодового экономического эффекта:
Эгод=[(0,11+0,15∙0,0025)-(0,1+0,15∙0,0139)]∙30975000=15252,7грн.
 
Расчет окупаемостикапитальных затрат.
Окупаемость рассчитываетсяв годах по формуле:
Ток.расч = ( КП– КБ) / (СБ – СП).
Ток.расч = (0,0139 –0,0025) / (0,11 – 0,1) = 1,2 года.3.4Технико-экономические показатели проекта и выводы по принятым техническимрешениям
Для расчетатехнико-экономических показателей проекта определим:
1.  Снижение себестоимости продукции как разность затратмежду базовым и проектируемым вариантами:
∆С = СБ –СП = 0,11 – 0,1 = 0,01 грн/т.,
в процентах:
∆С=100 – ((СП/СБ)∙100)=100– ((0,1/0,11)∙100)=9,1%,
где СБ, СП– себестоимость приведенная.
2.  Изменение капитальных затрат как разность затрат вбазовом и проектируемом вариантах:

 
∆К = КП –КБ = 43200 – 7300 = 35900 грн,
в процентах:
∆К=100–((КБ/КП)∙100)=100–((7300/43200)∙100)=83,1%
3.  Сокращение затрат на технологическую энергию какразность затрат в базовом и проектируемом вариантах:
∆Сэ = СБэ– СПэ = 3263 – 3098 = 165 тыс. грн./год.
в процентах:
∆Сэ=100–((СПэ/СБэ)∙100)=100–((3098/3263)∙100)=5,06%.
4.  Увеличение объема транспортировки как разность объёмовтранспортировки по проектируемому и базовому вариантам:
∆NТР = NПТР — NБТР = 30975 – 29662,5 = 1312,5 тыс т/год.,
в процентах:
∆NТ=100–((NБТ/NПТ)∙100)=100–((29662,5/30975)∙100)=4,2%
Таким образом,использование средств модернизации снижает потребление электроэнергии,увеличивает годовую производительность за счет уменьшения времени простоя наремонт уменьшает себестоимость транспортировки.
Подтверждаютсяэкономические выводы по проекту модернизации технико-экономическимипоказателями, представленными в таблице 4.2.
Таблица 4.2
Экономические выводы попроекту модернизации№ Наименование показателей Единица измерения Базовый вариант Проектируемый вариант Изменения Базовая единица измерения % 1 Часовая производительность т/час 5250 5250 2 Годовая производи-тельность т/год 29662500 30975000 1312500 4,2 3 Затраты на электроэнер-гию грн/год 3263000 3098000 -165000 -5,06 4 Себесто-имость грн/т 0,11 0,1 -0,01 -9,1 5 Капитальные вложения грн. 7300 43200 +35900 +83,1 6 Годовой экономичес-кий эффект грн. 15252,7 7 Срок окупаемости капитальных затрат год. 1,2

 4. ОХРАНА ТРУДА4.1 Анализвредных и опасных производственных факторов при эксплуатации конвейера КЛ5250
Конвейер КЛ5250предназначен для открытой транспортировки различных видов пород в условияхДнепропетровского бассейна и других аналогичных бассейнов.
Температураокружающего воздуха:
-  для электрооборудования, размещенного в отапливаемыхпомещениях (шкафы, пульты управления, НКУ, и т.п.) от +5о до +35оС, при относительной влажности 30 ÷ 80 %;
-  для электрооборудования размещенного в неотапливаемыхпомещениях и открыто на механизмах (электродвигатели, силовые трансформаторы,датчики, аппараты управления и т.п.) от -25о до +35о С,при относительной влажности 30 ÷ 90 %.
Запыленность рудничнойпылью (не токопроводящей):
-  для электрооборудования устанавливаемого в помещениях ‑до 10 мг/м3;
-  для электрооборудования устанавливаемого открыто ‑до 115 мг/м3.
Высота над уровнем моря неболее 1000 м.
Длительный крен и дифферентдля оборудования: вверх – 20о, вниз – 20о.
При работеэлектрооборудование подвергается воздействию:
-  вибрации в вертикальной плоскости с ускорением Iд, частотой 2 ÷ 19 Гц;
- одиночных ударов с ускорением uд, длительностью 30 ÷ 40 мс;
Режим работы конвейера –круглосуточный, круглогодичный.
На конвейереприняты напряжения:
- питающее 3 ~ 50 Гц,6000 В;
- высоковольтныхпотребителей 3 ~ 50 Гц, 6000 В;
-  низковольтного потребления 3 ~ 50 Гц, 220 В, 380 В;
-  цепей управления и сигнализации 50 Гц, 220 В, 380 В, ‑24В, ‑220 В;
-  цепей рабочего освещения 50 Гц, 220 В;
-  цепей ремонтного освещения 50 Гц, 12 В;
- цепей аварийногоосвещения –220 В
Колебаниянапряжения питающей сети ±15%4.2 Требования корганизации рабочего места
При выборе и размещения вмоторном поле рабочего места органов управления учитывают физиологическиеособенности двигательного аппарата человека по ГОСТ 12.2.049—80.
Органы управления машинамии механизмами — по ГОСТ 12.2.064—81 и настоящему стандарту.
Форма, размер, усилия ирасстояние между кнопками — по ГОСТ 22614-77.
Размеры усилия и вид рычагаи рычажного выключателя типа тумблер — по ГОСТ 21753—76 и ГОСТ 22615—77.
Размеры, усилия и формаповоротных выключателей и переключателей — по ГОСТ 22613—77, клавишных икнопочных выключателей и переключателей — по ГОСТ 22614—77.
Места контактов органовуправления с ручками оператора имеют коэффициент теплопроводности не более 0.5Вт/(м°С).
Органы управления кодированыдвумя или несколькими отличительными способами: формой, размером, видомоперации управления, надписями, цветом.
Символы органов управления— по ГОСТ 12.4.040—78.

 4.3 Требования понормализации микроклимата
В связи с тем, что приработе конвейера в забое имеет место интенсивное образование пыли,электродвигатели всех механизмов имеют закрытое исполнение. Для очистки воздухаподаваемого на охлаждение электродвигателей привода ленты предусмотренаустановка пылеотделителей. Помимо этого все помещения с электрооборудованиемимеют избыточное давление, либо вынесены за пределы интенсивногопылеобразования на консоль, либо отделены от мест перегрузки пыленепроницаемымиперекрытиями и кожухами (электрооборудование опорной части, контактныеустройства, токоподводы). Обслуживающие помещения, в которых в процессе работыпостоянно находится обслуживающий персонал, снабжены калориферами и оборудованыспециальными фильтровентиляционными системами.
Допустимые нормытемпературы, скорости движения воздуха и относительной влажности воздуха нарабочих местах обслуживающего персонала в рабочих помещениях машин для открытыхгорных работ — указанны в таблице 4.1.
 
Таблица 4.1
Нормы температуры, скоростидвижения воздуха и относительной влажности воздуха на рабочих местахСезон года Рабочее место Температура воздуха. °С Относительная влажность воздуха, % Скорость движения воздуха, м/с Теплый период
Постоянное
Временное пребывание
Не выше плюс 31
Не выше плюс 33
55-75
55-75
0,2—0.7
Не более 1,0 Холодный и переходный периоды
Постоянное
Временное пребывание
От плюс 15 до плюс 23
Не ниже плюс 10
Не более 75
Не более 75
0,2—0,4
0,2—0.4

Примечание: Вертикальный нгоризонтальный перепад температур не превышает 4°С.
В конструкции машин дляоткрытых горных работ предусмотрены: покрытия, отражающие солнечную радиацию;средства защиты от метеорологических осадков и солнечной радиации,расположенные на рабочих площадках; средства нормализации температуры воздухапомещений закрытого типа (кондиционеры, системы обогрева и т. д.).4.4 Требования поборьбе с шумом и вибрацией
Шум на рабочих местахоператоров — по ГОСТ 12.1.003—83.
Вибрация на органахуправления и рабочих местах операторов — по ГОСТ 12.1.012—78.
Средства защиты от шума ивибрации по отношению к источнику возбуждения — по, ГОСТ 12.1.029—80 и ГОСТ12.4.046—78.
Инфразвук на рабочих местахоператоров — по «Гигиеническим нормам инфразвука на рабочих местах»,утвержденным Минздравом Украины.4.5 Требования косвещению
Для обеспечения нормальныхусловий эксплуатации механизмов и приборов внутри помещений и машинныхотделений, освещенность обеспечивается не менее 50 лк. Во избежание ослепленияприменяют светильники рассеянного типа.
Освещенность приборов иуказателей в отдельности или на приборной панели не должна давать бликов настеклах этих приборов, действовать раздражающе на глаза оператора и исключатьнеобходимость менять оператора позу при обзоре прибора.
Исходя из этих требований,освещение приборов и указателей принимается в пределах 0,3 ÷ 1,1 лк,обеспечиваемое заливающим светом, индивидуальным освещением. При заливающемсвете белого или красного цвета, светильники устанавливают сверху панели.Индивидуальное освещение применяют для каждого прибора путем размещениямалогабаритного светильника за панелью прибора.
В темное время суток зонаработы конвейера достаточно освещена. Запрещается пользоваться переноснымисветильниками на напряжение выше предусмотренного на конвейере для цепейместного освещения – 12В.
Цветовое оформление машиныи сооружений считается рациональным, если время адаптации глаз минимально,утомление зрения минимально и исключается отблеск окраски при отраженномсолнечном освещении. Машины и механизмы для открытых горных работ сэлектроприводом и дизельным ДВС оснащены автономными осветительными приборами скоэффициентом запаса освещенности 1,5.
Освещенность, в люксах,рабочих мест, поверхностей и помещений от осветительных установок машин, а вгоризонтальной плоскости при использовании ламп накаливания соответствуетследующим значениям приведенным в таблице 4.2
 
Таблица 4.2
Освещенностьрабочих местОбъект лк Пульт управления 30 Пульт управления со средствами отображения информации 150 Стол для записей 150 Зона объекта различения (поверхность забоя, горной массы и т. д.) 75 Зова ремонтных и профилактических работ 100
Освещенность отсчетныхустройств визуальных индикаторов — по ГОСТ 22902—78.
Размещение осветительныхустановок исключает попадание прямого света в глаза обслуживающего персонала иобеспечивает соотношение максимальной и минимальной освещенности прикомбинированном и общем освещении соответственно не более 1,8 и 3.
Светильники имеют арматурупрямого света.4.6 Мерыбезопасности при организации работы конвейера и предупреждение аварийныхситуаций
Для конвейера, всех егомеханизмов, а также для оборудования имеются паспорта и инструкции по техникебезопасности. К управлению оборудованием допускается рабочие, имеющиеудостоверения на право управления этим оборудованием.
Перед пуском в эксплуатациюконвейера, на который распространяются правила Гостехнадзора, его подвергаюттехническому освидетельствованию. Это освидетельствование включает осмотр, атакже статические и динамические испытания.
Статические испытания имеютцелью проверить прочность конвейера и его устойчивость.
Динамические испытанияконвейера имеют целью проверку действия механизмов с максимальными нагрузками.
Осмотру и проверке в работеподлежат все механизмы, электрооборудование, приборы безопасности, тормоза,аппараты управления, освещение, сигнализация, заземления, а также состояниеметаллоконструкций.
Пространство, в которомпроизводится работа движущихся частей конвейера, считается недопустимым длянахождения посторонних лиц, других машин, сооружений, высоковольтных линийэлектроснабжения и т.д. – называется зоной работы конвейера.
Опасной зоной – считаетсяпространство в габаритах зоны работы машины при отсутствии ограждения илидругих предупреждающих средств. Так, к опасным зонам относятся участки движенияленты, загрузочная и разгрузочная станции, подборщики просыпей и т.п. Этиучастки ограждают щитами, сборно-разборными инвентарными ограждениями или жеустанавливают предупреждающие надписи, а в темное время суток зажигают красныйсвет.4.7 Требования кэлектробезопасности
Подача напряжения наконвейер возможна только после проверки состояния изоляция, исправностираспределительных устройств, исправности заземления всего электрооборудования изаземления металлоконструкции конвейера.
При подаче напряжения наконвейер весь эксплуатационный персонал и лица производящие работы (наладчики,монтажники, ремонтники), должны быть оповещены ответственным лицом по приемунапряжения и приняты меры предосторожности исключающие несчастные случаи.
Запрещается подача высокогонапряжения при снятых кожухах и высоковольтных токоподводов. Спецключи отзамков высоковольтных распредустройств, кожухов высоковольтных токоподводовдолжны находиться у лиц ответственных за данный участок работы. Запрещаетсяэксплуатация при открытых дверях высоковольтных распредустройств, станций ипультов управления и при снятых защитных кожухах о электрооборудования.Запрещается в высоковольтных распредустройствах открывать двери шкафа верхнегоотсека при наличии напряжения на сборных шинах и питающих кабелях. Во всехслучаях осмотра каждого шкафа после открывания дверей верхнего отсека должнапроизводиться проверка напряжения на всех частях, которые могут быть под напряжением.
При выполнении работ поремонту и наладке электрооборудования на конвейере, строго выполнять требованияправил безопасности по снятию напряжения ограждению мест работы и вывешиваниюпредупредительных плакатов с надписями «Не включать ‑ работают люди»,«Стой ‑ высокое напряжение», «Стой ‑ опасно для жизни», «Работатьздесь», и др.
На конвейере всегда должныиметься в наличии исправные и прошедшие испытания в установленные срокиизолирующие защитные средства, диэлектрические боты, перчатки, резиновыековрики, указатели напряжения штанги, переносные защитные заземления и др.
Переносные заземленияизготовляются на месте и должны удовлетворять следующим условиям:
-  провода для закорачивания и заземления должны бытьвыполнены из гибких медных жил сечением не менее 25мм2;
-  зажимы для присоединения закорачивающих проводовдолжны быть такой конструкции, чтобы при прохождении тока короткого замыканияпереносное заземление не было сорвано с места динамическими усилиями;
-  все присоединения элементов переносного заземлениядолжны быть выполнены прочно и надежно путем опрессования, сваривания,скручивания с последующей пайкой (применение одной только пайки запрещается).
При наложении заземлениясначала присоединяют заземляющих провод к земле, затем проверяют отсутствиенапряжения на заземляемых токоведущих частях, после чего зажимы закорачивающихпроводов с помощью штанги накладывают на токоведущие части и закрепляют тамэтой же штангой или руками, в диэлектрических перчатках.
Операции по наложению иснятию переносных заземлений выполняются с применением диэлектрическихперчаток.
При операциях с приводамиразъединителей, масляных выключателей и пускорегулирующей аппаратурой; приоперативных переключениях в станциях управления и распределительных пунктахприменяются диэлектрические перчатки и коврики.
Запрещается производитьсочленение и расчленение штепсельных разъемов кабелей, находящихся поднапряжением. Перенос питающего кабеля находящегося под напряжением можнопроизводить только в диэлектрических перчатках или с помощью специальныхустройств с изолированными рукоятками. Запрещается пользоваться изолирующимизащитными средствами на открытом воздухе при сырой погоде: во время дождя,снега, тумана и изморози. Работа на конвейере во время грозы запрещается.Машина должна быть отключена от сети, а обслуживающий персонал долженнаходиться в помещениях, пребывание около конвейера запрещается, в темное времясуток зона работы конвейера, должна быть достаточно освещена.
Запрещается пользоватьсяпереносными светильниками на напряжение выше предусмотренного на конвейере дляцепей местного освещения 12B.
Эксплуатационномуперсоналу запрещается:
-  приступать к работе при обнаружении перед началомработы неисправностей электрооборудования; заземления; питающего кабеля, такжепри отсутствии сигнализации и защитных средств;
-  продолжать работу при обнаружении в процессе работынеисправностей электрооборудования, заземления, питающего кабеля;
-  производить осмотры, чистку, смазку, регулировку иремонт механизмов при работающих электродвигателях. Электрооборудование должнобыть отключено от сети с обеспечением двойного разрыва со стороны питания.
-  переезжать через лежащий кабель, а также бросать нанего тяжести (трубы; доски и т.п.), тормозить руками вращающиеся деталимеханизмов;
-  пролезать через движущиеся детали и механизмы;
-  работать с переносной лампой без защитной сетки;
-  производить смену ламп при наличии напряжения впатроне;
-  производить чистку низковольтных клеммных сборок,контактов и электроаппаратуры находящейся под напряжением, и т.д.
Все работы, связанные сизмерением переносными приборами токоизмерительными клещами. мегометром и др.производится в установках напряжением свыше 1000В двумя лицами: одно из которыхдолжно иметь квалификацию не ниже IV группы, а в установках ниже1000В- одним лицом, с квалификацией не ниже III-й группы.
При работах со снятиемнапряжения с конвейера или участков схем для выполнения работ следует:
1.  отключить напряжение, при этом должны быть обесточенытоковедущие части, на которых будут производиться работы.
2.  вывесить плакаты на всех рукоятках приводовраспредустройств с надписями «не включать ‑ работают люди» и т.д. Сниматьплакаты может только то лицо, которое их выносило.
3.  Проверить отсутствие напряжения исправным ипроверенным указателем напряжения.
4.  разрядить кабель от емкостных токов.
5.  наложить переносные заземления.4.8 Требования к пожарной безопасности
Основными причинамивозникновения пожаров являются следующие:
-  не предусмотрены противопожарные мероприятия: несоблюдена необходимая огнестойкость строительных конструкций, нет молниезащитыи отсутствует заземление от статического электричества, транспортировка горючихжидкостей в открытом состоянии;
- неправильная пожарнаяпрофилактика;
-  перегрузка и неисправность электрических сетей иэлектродвигателей, утечка газов в соединениях;
-  неосторожное обращение с огнем: курение в запрещенныхместах, пользование открытым огнем.
При работе конвейераопасность возникновения пожара в большинстве случаев возникает из-за перегрузок,возникающих в электродвигателях, электрооборудовании, электросетях. Врезультате этого возможен их нагрев или искрение, что в последствии можетпривести к короткому замыканию. При коротком замыкании сопротивлениеэлектрической цепи уменьшается, приближаясь к нулю и согласно закону Омаэлектрический ток возрастает до величины много превышающей номинальноезначение. По закону Джоуля-Ленца, количество выделяемого тепла пропорциональносиле тока, поэтому происходит быстрое выделение тепла, загорается изоляция илидругие горючие материалы.
В случае возгоранияэлектрооборудования запрещается тушить его водой, пенными огнетушителями илидругими жидкостями. Следует в первую очередь отключить поврежденный участок,тушение пожара производить углекислотными огнетушителями или песком, не касаясьэлектроустановки.
При тушенииэлектроустановок напряжением свыше 1000 В, в целях предотвращения пораженияэлектрическим током, людям, работающим со стволами, следует надевать поверхэлектротехнических перчаток перчатки из латунной сетки. Последние заземляютпроводом под спецодеждой с подошвами из латуни или меди.

 Выводы
Для данного конвейераКЛ5250 проанализированы условия эксплуатации для открытой транспортировки вусловиях Днепропетровского и других аналогичных бассейнов.
Представлены требования квентиляции, освещению, электробезопасности, пожаробезопасности мерыбезопасности при организации зоны работы конвейера, а также требования крабочему месту.
При соблюдениивышеуказанных требований, соответствующих ГОСТ 12.2.106-85, условияэксплуатации конвейера наиболее соответствуют нормативным актам по охранетруда.