Устройство для определения текущего и интегрального расхода сыпучего материала

 

Использование: в технике взвешивания сыпучего материала в процессе его транспортирования подъемным конвейром или порцией, в автоматических системах контроля и управления потоками сыпучих материалов. Сущность изобретения: устройство для определения текущего и интегрального расхода сыпучего материала содержит: датчик активной мощности 1, преобразователь 2, блок настройки на номинальную производительность 3, блок вычисления текущего расхода 4, задатчик холостого хода 5, интегратор мгновенного расхода 6, блок управления счетчиком интегрального расхода 7, счетчик интегрального расхода 8, индикатор интегрального расхода 9 и блок синхронизации. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике взвешивания сыпучего материала в процессе его транспортирования подъемным конвейером или норией и может быть использовано в автоматических системах контроля и управления потоками сыпучих материалов, в частности, на предприятиях хранения переработки зерна.

Известно устройство контроля загрузки поточно-транспортной системы, содержащее систему учета мощности холостого хода и блок вычитания последней из конечного результата [1] Недостатком этого устройства является снижение точности за счет неучитываемой периодической составляющей нагрузки, что делает невозможным измерение интегрального расхода из-за накопления ошибки.

В качестве ближайшего аналога выбрано устройство измерения мгновенного весового расхода сыпучего материала, транспортируемого подъемным механизмом, содержащее датчик активной мощности привода, блок компенсации периодических составляющих, не зависящих от нагрузки, блок дифференцирования, блок компенсации постоянных составляющих [2] Однако, в известном устройстве наличие блоков компенсации периодических составляющих нагрузки и блока дифференцирования сигнала не обеспечивает достаточной точности и надежности в работе из-за cложности технической реализации этих блоков.

Технический результат, на решение которого направлено заявленное изобретение заключается в исключении постоянной и переменной составляющих нагрузки на всех режимах работы нории.

Для достижения этого результата в устройство для определения текущего и интегрального расхода сыпучего материала, содержащее датчик активной мощности, потребляемой приводом нории или наклонного конвейера и индикатор текущего расхода, дополнительно введены преобразователь сигнала датчика активной мощности в частоту, блок настройки на номинальную производительность, блок вычисления текущего расхода, задатчики холостого хода, блок управления счетчиком интегрального расхода, счетчик интегрального расхода, индикатор интегрального расхода и блок синхронизации, при этом выход датчика активной мощности, через последовательно соединенные преобразователь сигнала датчика активной мощности в частоту и блок настройки на номинальную производительность подключен к первому входу блока вычисления текущего расхода, соединенного группой выходов с соответствующими входами индикатора текущего расхода, группой входов подключенного к соответствующим входам задатчика холостого хода, а первым выходом соединенного с первым входом блока управления счетчиком интегрального расхода, подключенного выходом ко входу счетчика интегрального расхода, снабженного входом, сброс и соединенного выходами с соответствующими входами индикатора интегрального расхода, первый, второй, третий и четвертый выходы блока синхронизации подключены, соответственно, ко второму входу преобразователя сигнала датчика активной мощности в частоту, ко второму входу блока вычисления текущего расхода, ко второму и пятому входам блока управления счетчиком интегрального расхода, соединенного третьим и четвертым входами, соответственно, с выходом и входом блока настройки на номинальную производительность, а шестым входом подключенного к выходу датчика активной мощности, блок синхронизации третьим выходом подключен к третьему входу блока вычисления мгновенного расхода.

Блок управления счетчиком интегрального расхода содержит компаратор, ключ, первый и второй счетчики, первый и второй триггеры и схему совпадения, соединенную выходом со входом делителя частоты, выход которого является выходом блока управления счетчиком интегрального расхода, при этом первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы блока управления счетчиком интегрального расхода являются, соответственно, первыми входами второго счетчика, второго триггера, первого счетчика, ключа, схемы совпадения и компаратора, подключенного выходом ко вторым входам первого счетчика и первого триггера, соединенного своим первым входом с выходом первого счетчика, а выходом подключенного ко второму входу схемы совпадения, соединенной третьим входом с первым входом второго счетчика и вторым входом второго триггера, подключенного выходом к четвертому входу схемы совпадения, а третьим входом соединенного с выходом второго счетчика и вторым входом ключа, подключенного выходом ко второму входу второго счетчика.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство; на фиг.2 блок управления счетчиком интегрального расхода.

Предлагаемое устройство содержит датчик активной мощности 1, потребляемой приводом нории (наклонного конвейера), преобразователь 2, блок настройки на номинальную производительность 3, блок вычисления текущего расхода 4, задатчик холостого хода 5, индикатор мгновенного расхода 6, блок управления счетчиком интегрального расхода 7, счетчик интегрального расхода 8, индикатор интегрального расхода 9 и блок синхронизации 10.

Блок управления счетчиком интегрального расхода может быть реализован, например, следующим образом: см.фиг.2, где 11 компаратор, 12 первый счетчик, 13 первый триггер, 14 ключ, 15 второй счетчик, 16 второй триггер, 17 схема совпадения, 18 делитель частоты.

Устройство работает следующим образом.

На датчик активной мощности 1 подаются сигналы, пропорциональные мгновенным значениям тока и напряжения двигателя привода нории, при этом на его выходе формируется сигнал (например, напряжение), пропорциональный активной мощности, потребляемой приводом.

Этот сигнал подается на шестой вход блока управления счетчиком интегрального расхода 7 и на первый вход преобразователя 2 (например, напряжение частота), который пропускает на выход часть импульсов опорной частоты, поданной на его второй вход с первого выхода блока синхронизации 10, причем число импульсов частоты на выходе преобразователя 2 за период счета пропорционально величине входного сигнала.

Частота поступает на четвертый вход блока управления интегральным расходом 7 и на вход блока настройки на номинальную производительность 3. В блоке 3 путем внутренних коммутаций получают (настраивают) такой коэффициент деления частоты, при котором число импульсов в секунду (частота) на его выходе при входных сигналах (ток, напряжение) датчика активной мощности 1, соответствующих номинальной активной мощности привода конкретной нории, соответствует ее номинальной производительности, измеренной в т/час.

Сигнал с частотой следования импульсов с выхода блока настройки на номинальную производительность 3 подается на третий вход блока управления счетчиком интегрального расхода 7 и на первый вход блока вычисления мгновенного расхода 4. На второй вход блока 4 подается импульс сброс со второго выхода блока синхронизации 10. На третий вход блока вычисления текущего расхода 4 подается импульс запись, который также поступает на второй вход блока управления счетчиком интегрального расхода 7. На остальные входы блока 4 подаются сигналы с задатчика величины холостого хода 5 (например, в виде двоично-десятичного кода).

Задатчик холостого хода 5 служит для установки величины корректирующей мощности, потребляемой приводом нории на холостом ходу в секунду, выраженной, например в т/час.

В блоке вычисления мгновенного расхода 4 в каждом цикле счета с приходом сигнала сброс происходит сброс основного счетчика в нулевое состояние и установка вспомогательного счетчика в состояние, набранное на задатчике 5. Затем начинается цикл счета. При этом вспомогательный счетчик работает в режиме вычитания, а основной счетчик сохраняет нулевое состояние. После достижения вспомогательным счетчиком нулевого состояния, появляется сигнал, информирующий о превышении текущей производительностью величины холостого хода, который разрешает счет входной частоты основному счетчику и одновременно проходит на первый выход блока вычисления мгновенного расхода 4. В начале следующего цикла счета подается сначала импульс "запись", по которому информация с основного счетчика переносится в регистр памяти и выводится на выходы, соединенные с индикатором текущего расхода 6, а затем следует импульс "сброс" и цикл счета повторяется.

Индикатор 6 индуцирует значение, соответствующее разности полной нагрузи нории и величины ее холостого хода, т. е. текущую производительность (например в т/час). Блок управления счетчиком интегрального расхода 7 формирует последовательность импульсов, пропорциональную количеству перемещенного сыпучего материала (например, в/т при условии: пусковой режим, возникающий при включении нории, завершен, текущая производительность больше величины холостого хода, текущая производительность однажды превысила установленный порог включения счетчика интегрального расхода и не снижалась после этого до нулевого значения.

В блоке управления счетчиком интегрального расхода 7 на вход компаратора 11 поступает сигнал с датчика активной мощности 1, а его выход соединен со вторыми входами первого счетчика 12 и первого триггера 13. На первый вход счетчика 12 подана частота с четвертого выхода блока синхронизации 10. Выход первого счетчика 12 подключен к первому входу триггера 13, выход которого соединен со вторым входом схемы совпадения 17, чей первый вход связан с выходом блока настройки на номинальную производительность 3 (частота). Первый вход ключа 14 подключен к выходу преобразователя 2, его выход соединен со вторым входом второго счетчика 15, выход которого связан со вторыми входами ключа 14 и второго триггера 16. Первый вход счетчика 15, второй вход триггера 16 и третий вход схемы совпадения подключены к первому выходу блока вычисления мгновенного расхода 4. На первый вход второго триггера 16 подан импульс "запись" с третьего входа блока синхронизации 10. Выход триггера 16 подключен к четвертому входу схемы совпадения 17, чей выход, в свою очередь, соединен со входом делителя 18, на выходе которого формируется выходной сигнал блока управления счетчиком интегрального расхода 7, пропорциональный количеству материала, перемещенного норией.

Блоки 11, 12, 13 обеспечивают отсечку пускового режима, а блоки 14, 15, 16 служат для установки порога срабатывания счетчика интегрального расхода 8, исключающего проникновение в него периодической составляющей активной мощности, потребляемой приводом нории.

Блок управления счетчиком интегрального расхода 7 работает следующим образом.

На вход компаратора 11 подается сигнал, пропорциональный активной мощности потребляемой приводом нории. При появлении этого сигнала в момент включения нории срабатывает компаратор 11 и своим выходным сигналом, поданным на второй вход первого счетчика 12, разрешает ему счет импульсов с частотой, поданной на первый вход от блока синхронизации 10. После достижения счетчиком 12 заданного значения (определяемого максимальной длительностью пускового режима двигателя привода нории) отсчет выдержки времени, на его выходе появляется сигнал, который при поступлении на первый вход первого триггера 13 переводит его в единичное состояние.

При отключении нории сигнал, пропорциональный активной мощности, потребляемый приводом нории, исчезает, что вызывает срабатывание компаратора 11, который своим выходным сигналом устанавливает счетчик 12 и триггер 13 в нулевое состояние.

Таким образом, на выходе первого триггера 13 появляется сигнал с задержкой во времени после включения нории и исчезает после ее выключения.

Частота с выхода преобразователя 2 через ключ 14 проходит на второй вход счетчика 15, на первый вход которого заведен сигнал, информирующий о величине текущей производительности нории в каждый период счета. Если текущая производительность меньше величины холостого хода, то сигнал на первом входе второго счетчика 15 не появляется, и он не считает. Если же текущая производительность превышает значение холостого хода (выраженные, например, в т/час), установленные на задатчике 5, то с появлением сигнала на первом входе счетчик 15 начинает считать импульсы, поступающие на его второй вход с выхода ключа 14. После прохождения на второй вход второго счетчика 15 заданного числа импульсов (например, соответствующего 25% номинальной производительности) на выходе счетчика 15 появляется сигнал, который закрывает ключ 14, прекращая подачу импульсов, и счет прекращается. Выходной сигнал счетчика 15 также поступает на третий вход второго триггера 16, на второй вход которого подан сигнал, информирующий о величине текущей производительности в каждый период счета, а на его третий вход поступают импульсы "запись" от блока синхронизации 10. При отсутствии cигнала на втором входе триггера 16, с приходом импульса "запись", он устанавливаетcя в нулевое состояние, а при его присутствии триггер 16 сохраняет предшествующее состояние, с приходом импульса "запись" триггер 16 переходит в единичное состояние при наличии сигнала на третьем входе.

Таким образом выходной сигнал второго триггера 16 имеет нулевое состояние, если текущая производительность за период счета осталась меньше величины холостого хода, установленной на задатчике 5 или если хотя бы однажды при условии текущей производительности больше величины холостого хода, ею не был достигнут заданный порог включения счетчика интегрального расхода, определяемый максимальной амплитудой периодической составляющей активной мощности, потребляемой приводом нории.

Присутствие всех сигналов на втором, третьем и четвертом входе схемы совпадения 17, позволяет пройти на ее выход частоте, поданной на первый вход.

Делитель 13 делит частоту, прошедшую на выход схемы совпадения 17 (например, на 3600), что позволяет получить на выходе делителя 18 число импульсов за отрезок времени (например, за час), соответствующее количеству материала, перемещенного норией (например, тонн) за данный интервал времени.

С выхода блока управления счетчиком интегрального расхода 7 частота поступает на первый вход счетчика интегрального расхода 8 выходы которого соединены со входами индикатора интегрального расхода 9. Введение внешнего импульса "сброс" позволяет устанавливать счетчик в нулевое состояние.

Блок синхронизации 10 вырабатывает требуемый спектр частот и импульсов, необходимых для работы блоков устройства для определения мгновенного текущего и интегрального расхода.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕКУЩЕГО И ИНТЕГРАЛЬНОГО РАСХОДА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА, содержащее датчик активной мощности, потребляемой приводом нории или наклонного конвейера, и индикатор текущего расхода, отличающееся тем, что в него введены преобразователь сигнала датчика активной мощности в частоту, блок настройки на номинальную производительность, блок вычисления текущего расхода, задатчик холостого хода, блок управления счетчиком интегрального расхода, счетчик интегрального расхода, индикатор интегрального расхода и блок синхронизации, при этом выход датчика активной мощности через последовательно соединенные преобразователь сигнала датчика активной мощности в частоту и блок настройки на номинальную производительность подключен к первому входу блока вычисления текущего расхода, соединенного группой выходов с соответствующими входами индикатора текущего расхода, группой входов подключенного к соответствующим выходам задатчика ходостого хода, а первым выходом соединенного с первым входом блока управления счетчиком интегрального расхода, снабженного входом "Сброс" и соединенного выходами с соответствующими входами индикатора интегрального расхода, первый четвертый выходы блока синхронизации подключены соответственно к второму входу преобразователя сигнала датчика активной мощности в частоту, к второму входу блока вычисления текущего расхода, к второму и пятому входам блока управления счетчиком интегрального расхода, соединенного третьим и четвертым входами соответственно с выходом и входом блока настройки на номинальную производительность, а шестым входом подключенного к выходу датчика активной мощности, блок синхронизации третьим выходом подключен к третьему входу блока вычисления мгновенного расхода.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления счетчиком интегрального расхода содержит компаратор, ключ, первый и второй счетчики, первый и второй триггеры и схему совпадения, соединенную выходом с входом делителя частоты, выход которого является выходом блока управления счетчиком интегрального расхода, при этом первый шестой входы блока управления счетчиком интегрального расхода являются соответственно первыми входами второго счетчика, второго триггера, первого счетчика, ключа, схемы совпадения и компаратора, подключенного выходом к вторым входам первого счетчика и первого триггера, соединенного первым входом с выходом первого счетчика, а выходом подключенного к второму входу схемы совпадения, соединенной третьим входом с первым входом второго счетчика и вторым входом второго триггера, подключенного выходом к четвертому входу схемы совпадения, а третьим входом соединенного с выходом второго счетчика и вторым входом ключа, подключенного выходом к второму входу второго счетчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2