Устройство определения усредненной скорости схода шихты в доменной печи

 

Изобретение относится к области металлургии, касается контроля скорости схода шихты на доменной печи и предназначено для ведения доменной плавки при воздействии на параметры дутья и кокса. Задача изобретения улучшение технико-экономических показателей работы доменной печи за счет обеспечения достоверности и точности контроля скорости схода шихты. Достоверность и точность контроля осуществляется объединением информации от каждой зондовой лебедки, находящейся в рабочем состоянии измерения. Эта информация поступает в единое устройство, где определяется средняя скорость схода шихты. Устройство для определения усредненной скорости схода шихты в доменной печи содержит щуп, перемещающийся вдоль оси доменной печи с помощью привода и его схемы управления, объединенные межблочными связями с датчиком угла поворота, устройство усреднения с задатчиком цикла времени усреднения, преобразователь, регистратор и блок управления. Схема контроля скорости со схода зондовой лебедки дополнительно снабжена блоками масштабирования по числу контрольных зондов, вторым устройством усреднения и вторым преобразователем с новым межблочными связями. 5 ил.

Изобретение относится к области металлургии, касается контроля скорости схода шихты на доменной печи и предназначено, в частности, для ведения доменной плавки в условиях воздействия на параметры дутья и расход кокса.

Известна зондовая лебедка [1] широко используемая практически для измерения уровня шихты в доменной печи. Зондовая лебедка содержит трос в нижней части в виде цепей с грузом цилиндрической формы на конце, проходящим через специальные направляющие трубы внутрь печи. В верхней части трос наматывается на барабан с приводом перемещения груза вдоль оси печи. Выходной вал барабана сочленен с датчиком угла поворота, связанного с регистрирующим прибором.

Недостатком этого устройства является то, что контролировать с его помощью темп работы печи, например, по изменению скорости схода шихтовых материалов в печи, представляется затруднительным.

Известно устройство контроля скорости схода шихты [2] на базе уровнемера засыпи шихты с использованием зондовой лебедки доменной печи. Устройство содержит датчик угла поворота, например сельсин, сочлененный с валом измерительного барабана лебедки, усреднителя с задатчиком времени усреднения, например реле времени. Усреднитель связан с преобразователем, выход которого с помощью блока управления подключен к регистрирующему прибору.

Недостатком известных устройств является следующее. Осуществить с помощью элементов известной зондовой лебедки переход с аналогового сигнала изменения угла поворота датчика к формированию физической величины в виде изменения скорости схода шихты практически удается лишь в результате ее дополнительного прямого измерения в условиях действующей доменной печи. Это может привести к потерям достоверности и погрешностям контроля скорости схода шихты, что нежелательно. Дополнительно этому способствует также тот факт, что использование информации при ведении печи только одной зондовой лебедки без соответствующего усреднения скорости схода шихты, полученной при измерении каждой лебедкой на печи, приводит также к потерям ее достоверности и точности контроля. Так, в условиях неравномерного опускания шихты в одном из секторов по окружности печи, что часто имеет место при работе печи, средняя скорость шихты может быть в целом неизменной.

Целью изобретения является улучшение технико-экономических показателей работы доменной печи за счет обеспечения достоверности и точности контроля скорости схода шихты.

Поставленная цель достигается тем, что устройство определения усредненной скорости схода шихты в доменной печи, содержащее блок управления и измерительный канал, состоящий из щупа с приводом его применения параллельно вертикальной оси печи, выходной вал которого соединен с датчиком угла поворота, первый блок усреднения с задатчиком цикла времени усреднения, соединенный через первый преобразователь с регистратором, дополнительно снабжено несколькими измерительными каналами, вторым блоком усреднения и вторым преобразователем, а в каждый измерительный канал введен блок масштабирования, первый вход которого соединен с датчиком угла поворота, а выход с вторым входом первого блока усреднения, второй, третий и четвертый входы блока масштабирования каждого измерительного канала, а также четвертый и третий входы первого блока усреднения соединены с выходами блока управления, выход первого блока усреднения каждого измерительного канала, а также при выходе блока управления соединены с входами второго блока усреднения, выход которого через второй преобразователь соединен с регистратором.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается наличием дополнительных новых элементов: по числу зондовых лебедок блоками масштабирования, вторым устройством усреднения и вторым преобразователем, а также новыми межблочными связями.

Таким образом заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Указанные новые блоки не выявлены в аналогичных технических решениях при изучении данной и смежной областей техники, но поскольку они не имеют самостоятельного характера отсутствие универсальности, то могут быть использованы лишь в составе предложенного устройства. В отличие от прототипа в заявленном устройстве с помощью дополнительных блоков происходит процесс объединения информации, полученной на доменной печи от каждой зондовой лебедки, находящейся в положении контроля.

Все это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения предложенного устройства критерию изобретения "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлена зондовая лебедка доменной печи, ее общий вид с блок-схемой контроля скорости схода шихты по числу n контрольных зондов.

На чертеже показаны 1 шихта, загружаемая на колошник доменной печи; 2 большой конус загрузочного аппарата печи; 3 щуп зондовой лебедки; 4 привод перемещения контрольного зонда. Блок-схема контроля скорости схода шихты состоит из датчиков угла поворота 5, блоков масштабирования 6, первых устройств усреднения 7 с задатчиками цикла времени усреднения 8, первых преобразователей 9, регистрирующего прибора 10, второго устройства усреднения 11, второго преобразователя 12 и блока управления 13.

На фиг. 2 изображена блок-схема блока масштабирования; на фиг. 3 блок-схема первого устройства усреднения; на фиг. 4 блок-схема второго устройства усреднения; на фиг. 5 блок-схема блока управления.

Зондовая лебедка (фиг. 1) содержит для каждого контрольного зонда щуп 3, находящегося на шихте 1 колошника доменной печи при опущенном положении большого конуса 2 засыпного аппарата и в крайней верхней точке перед опусканием большого конуса 2. В верхней части щуп 3 соединен с тросом, намотанным на измерительный барабан, вал которого связан с электродвигателем (не показано) привода 4 перемещения щупа 3 вдоль оси печи. Измерительный барабан лебедки кинематически связан с датчиком угла поворота 5 по числу n зондовых лебедок, выходы которых подключены к первым информационным входам блоков масштабирования 6. Выходы блоков масштабирования 6 соединены с вторыми информационными входами первых устройств 7 усреднения, первые информационные входы которых связаны с выходами задатчиков 8 цикла усреднения. Вторые и третьи управляющие входы блоков масштабирования 6 подключены соответственно к первым и к третьему выходам блока управления 13. Выходы первых устройств усреднения 7 подсоединены к информационным входам первых преобразователей 9 и первым информационным входам второго устройства 11 усреднения, соединенного вторым информационным входом с вторым выходом блока управления 13, а выходом с информационным входом второго преобразователя 12. Третьи информационные входы первых 7 и второго 11 устройств усреднения подключены к пятому выходу блока управления 13. Первые и второй информационные входы регистратора 10 связаны с выходами соответственно первых 9 и второго 12 преобразователей. Первые, второй и третий управляющие входы блока управления 13 подсоединены к схеме управления зондовыми лебедками, а четвертый выход к четвертым управляющим входам блоков масштабирования 6, первых 7 и второго 11 устройств усреднения. В качестве датчика угла поворота 5 блок-схемы контроля скорости схода шихты зондовой лебедки (фиг. 1) используется, например датчик стандартного исполнения ПДФ-3. Блок масштабирования 6 (фиг. 2) содержит элемент 14 гальванической развязки, триггер 15 Шмидта, элемент И 16, элемент 17 деления, инвертор 18, элемент И-НЕ 19, счетчик 20, регистр 21 и формирователь 22 сигнала управления.

В качестве элемента 14 используется, например, микросхема К 293ЛПП; триггера 15 микросхема К 155ТЛ1; элемента 16 микросхема К 155ЛИ1; элемента 17 микросхемы К 155ИЕ2 и К 155 ЛА2; инвертора 18 микросхема К 155 ЛН1; элемента 19 микросхема К 155 ЛА3; счетчика 20 микросхема К 155ИЕ5; регистра 21 микросхема К 155ИР13; формирователя 22 микросхема К 155АГ3.

Первый информационный вход блока 6 масштабирования соединен с информационным входом элемента 14 гальванической развязки, выходом присоединенного к информационному входу триггера 15 Шмидта, выход которого подключен к первому информационному входу элемента И 16. Второй управляющий вход блока 6 соединен с вторым управляющим входом элемента И 16, выходом подключенного к первому информационному входу элемента 17 деления. Третий управляющий вход блока 6 подсоединен к второму управляющему входу счетчика 20 и управляющему входу инвертора 18, выходом соединенного с вторым управляющим входом элемента И-НЕ 19, выход которого подключен к второму управляющему входу элемента 17 деления, выходом связанного с первым управляющим входом элемента И-НЕ 19 и первым информационным входом счетчика 20, выход которого соединен с первым информационным входом регистра 21. Четвертый управляющий вход блока 6 соединен с входом формирователя 22, выходом связанного с вторым управляющим входом регистра 21, выходом подключенного к выходу блока 6. Первое устройство 7 усреднения (фиг. 3) состоит из первых регистров 21 в количестве сорока штук, первых формирователей 22 сигнала управления в количестве сорока штук, второго и третьего регистров 21, второго, третьего, четвертого и пятого формирователей 22, двух инверторов 18, счетчика 20, мультиплексора 23, сумматора 24, триггера 25, генератора импульсов 26, ячейки 27 памяти, элемента 28 сравнения и умножителя 29. В качестве мультиплексора 23 используется, например, микросхема К 155КП1; сумматора 24 микросхема К 155ИМ3; триггера 25 микросхема К 155ТМ2; генератора 26 микросхема К 155ЛА3; ячейки 27 памяти микросхема К 556РТ5; элемента 28 сравнения микросхема К 155СП1; умножителя 29 микросхема КР 1802ВР3. Первый информационный вход первого устройства 7 усреднения соединен с первым информационным входом одного из первых сорока регистров 21, выходом подключенного к первому информационному входу мультиплексора 23 и последовательно к первому информационному входу очередного из сорока первых регистров 21, выходами подключенных соответственно к второму, третьему и т. д. сороковому входу мультиплексора 23. Третий управляющий вход первого устройства 7 усреднения связан с третьими управляющими входами каждого из сорока первых регистров 21. Четвертый управляющий вход первого устройства 7 усреднения соединен с входом последнего из первых сорока формирователей 22, выходы которых последовательно соединены с входами каждого из оставшихся формирователей 22 и вторым управляющим входом соответствующего из первых регистра 21, а второй выход последнего из сорока формирователей 22 с первыми управляющим входом триггера 25. Второй информационный вход первого устройства 7 усреднения соединен с первым информационным входом ячейки 27 памяти и вторым информационным входом элемента 28 сравнения, выходом связанного с входом первого инвертора 18 и вторым управляющим входом триггера 25, а второй управляющий вход ячейки 27 памяти подключен к логическому "0". Первый выход триггера 25 подсоединен к входу генератора 26 импульсов, выходом соединенного с входом второго формирователя 22 и первым информационным входом счетчика 20, второй управляющий вход которого связан с выходом первого инвертора 18, а выход с сорок вторым информационным входом мультиплексора 23 и первым информационным входом элемента 28 сравнения. Второй инверсный выход триггера 25 соединен с сорок первым управляющим входом мультиплексора 23 и входом третьего формирователя 22, выходом подключенного к второму управляющему входу третьего регистра 21 и входу четвертого формирователя 22, выход которого подсоединен к третьему управляющему входу второго регистра 21 и входу пятого формирователя 22. Выход мультиплексора 23 соединен с информационным входом второго инвертора 18, выходом связанного с первым информационным входом сумматора 24, выходом подключенного к первому информационному входу третьего регистра 21 и первому информационному входу второго регистра 21, который вторым управляющим входом подсоединен к выходу второго формирователя 22, а выходом к второму информационному входу сумматора 24. Выход третьего регистра 21 присоединен к первому информационному входу умножителя 29, связанного третьим и четвертым управляющими входами с выходом пятого формирователя 22, вторым информационным входом с выходом ячейки 27 памяти, пятым управляющим входом с логической "1", а выходом с выходом первого устройства 7 усреднения.

В качестве задатчика цикла времени усреднения 8 используется, например, переключатель типа ПП-10 МВ, в качестве преобразователей 9 и 12 -, например, цифроаналоговый преобразователь в составе регулирующего микропроцессорного контроллера "Ремиконт Р-110" и в качестве регистрирующего прибора 10 например, устройство измерения и регистрации типа А682-002-2-01 при количестве каналов измерения двенадцать.

Второе устройство усреднения 11 (фиг. 4) содержит регистр 21, формирователь 22, сумматор 24, умножитель 29 и реле времени 30. В качестве реле времени 30 используется, например микросхема К 1006ВИ1. Первые информационные входы второго устройства 11 усреднения по числу контрольных зондов соединены с информационными входами сумматора 24, выходом подключенного к второму информационному входу умножителя 29, первый информационный вход которого связан с вторым информационным входом второго устройства 11 усреднения, пятый управляющий вход с логической "1", а выход с первым информационным входом регистра 21. Четвертый управляющий вход второго устройства 11 усреднения соединен с входом реле времени 30, выходом связанного с третьим, четвертым управляющими входами умножителя 29 и входом формирователя 22, выход которого подключен к второму управляющему входу регистра 21. Третий управляющий вход второго устройства 11 подсоединен к третьему управляющему входу регистра 21, выход которого подключен к выходу второго устройства 11 усреднения.

Блок управления 13 (фиг. 5) содержит по количеству контрольных зондов элементы И 16 и первые элементы И-НЕ 19, а также от второго до пятого элемента И-НЕ 19, два инвертора 18, три формирователя 22 сигнала управления, два триггера 25, ячейку 27 памяти, элемент ИЛИ 31, таймер 32 и две кнопки "SA1" и "SA2" управления. В качестве элемента ИЛИ 31 используется, например, микросхема К 155ЛА1, а таймера 32 например, резонатор "Н-1", 1 мГц и микросхемы К 155ЛА3, ИЕ1, ИЕ4, ИЕ5, ЛН1 и К 555ЛИ6. Первые входы блока 13 управления по числу контрольных зондов соединены с управляющими входами первых элементов И-НЕ 19, выходами связанными с информационными входами ячейки 27 памяти и первыми управляющими входами соответствующих первых элементов И 16, выходы которых подключены к соответствующим первым выходам блока 13. Второй управляющий вход ячейки 27 памяти подсоединен к логическому "0", а выход к второму выходу блока 13 управления. Второй управляющий вход блока 13 связан с входом второго элемента И-НЕ 19, выходом соединенного с входом первого формирователя 22, первый выход которого подключен к второму управляющему входу первого триггера 25, а второй выход к первому управляющему входу элемента ИЛИ 31 и третьему управляющему входу таймера 32. Третий управляющий вход блока 13 соединен с входом третьего элемента И-НЕ 19, выходом подключенного к входу второго формирователя 22, второй выход которого подсоединен к второму управляющему входу элемента ИЛИ 31, а первый выход к первому управляющему входу первого триггера 25, выходом связанного с первым управляющим входом таймера 32. Соединение с корпусом блока 13 подключено к первым контактам кнопок управления " A1" и " A2", вторые контакты которых соответственно соединены с входами пятого и четвертого элементов И-НЕ 19. Выход четвертого элемента И-НЕ 19 соединен с входом первого инвертора 18, выходом подключенного к первому управляющему входу второго триггера 25, а выход пятого элемента И-НЕ 19 с пятым выходом блока 13, третьим управляющим входом элемента 31 "ИЛИ" и входом второго инвертора 18, выходом подключенного к второму управляющему входу второго триггера 25, выход которого связан с вторым управляющим входом таймера 32. Первый выход таймера 32 соединен с четвертым выходом блока 13 и входом третьего формирователя 22, выходом подключенного к четвертому управляющему входу элемента ИЛИ 31, выход которого подключен к третьему выходу блока 13 и четвертому управляющему входу таймера 32, вторым выходом связанного с вторыми управляющими входами первых элементов И 16.

Зондовая лебедка доменной печи (фиг. 1) в автоматическом режиме измерения скорости схода шихты работает следующим образом.

В процессе дискретного поступления шихты 1 в печь во избежание повреждения щупа 3 контрольных зондов, перед опусканием большого конуса 2 загрузочного аппарата щуп 3 поднимают в крайнее верхнее положение. После подъема большого конуса 2 щуп 3 контрольных зондов опускают на шихту 1. При этом электродвигатель привода 4 зондовой лебедки находится в режиме работы, при котором трос, закрепленный в верхней части щупа 3, занимают натянутое положение. Это происходит за счет того, что вращающий момент электродвигателя не способен преодолеть момент измерительного барабана от силы тяжести щупа 3. В дальнейшем опускание шихты 1 в печи вызывает перемещение щупа 3 контрольных зондов и поворот измерительного барабана каждой находящейся в работе зондовой лебедки. Поворот измерительного барабана привода скиповых лебедок сопровождается при этом изменением угла поворота кинематически связанного с ним датчика 5 схемы измерения скорости схода шихты доменной печи. Включение схемы измерения скорости схода шихты в работу осуществляется с помощью кнопок управления "SA1" и "SA2" блока 13 управления (фиг. 5). По команде "Сброс" от кнопки управления "SA1" блок 13 управления по третьему и пятому выходу начинает формировать сигнал управления, который поступает на третьи управляющие входы блоков 6 масштабирования, первых 7 и второго 11 устройств усреднения, устанавливая их в исходное состояние. И по команде "Запуск" от кнопки управления "SA2" обеспечивается разрешение на работу таймера 32 блока 13 управления. Дальнейшая работа таймера 32 зависит от состояния входов блока 13 управления, связанных с схемой управления зондовыми лебедками. При опускании щупа 3 контрольных зондов на шихту 1 печи на третий управляющий вход блока 13 управления поступает команда из схемы управления зондовыми лебедками следующего направления: "зонды в печи". При этом на первых управляющих входах блока 13 фиксируется логический "0", если соответствующий входу контрольный зонд находится в рабочем состоянии измерения и логическая "1" при исключении соответствующего контрольного зонда из режима измерения. По команде "Зонды в печи" запускается таймер 32 блока 13, который производит отсчет времени задержки, необходимой для исключения из цикла измерения времени переходных процессов, обусловленных опусканием зондов в печь. По истечение этой временной задержки в соответствии с логическим состоянием первых управляющих входов блока 13 на его первых выходах устанавливается логические "1", либо "0". При этом логическая "1" фиксируется на вторых управляющих входах блоков 6 масштабирования, обеспечивая тем самым разрешение на процесс измерения скорости схода шихты той зондовой лебедки, контрольный зонд которой находится в рабочем состоянии. В блоках 6 масштабирования производится обработка импульсов, сформированных датчиками 5 угла поворота и поступающих на первые информационные входы блоков 6. Количество этих импульсов m пропорционально сбегу L каната измерительного барабана зондовой лебедки и, следовательно, пропорционально высоте Н опускания шихты 1 доменной печи H , (1) где k коэффициент пропорциональности, равный отношению количества импульсов mo на один оборот датчика 5 угла поворота к длине сбега L_oканата измерительного барабана на его один оборот k . (2) В соответствии с технической характеристикой зондовой лебедки, выпускаемой Миллеровским заводом металлургического оборудования длина сбега каната измерительного барабана на один оборот L_o 35 мм. Согласно технического паспорта на датчик ПДФ-3: число выходных импульсов на один оборот вала датчика равен 600 имп.

По формуле (2) коэффициент пропорциональности k 17 имп./мм и с учетом формулы (1) выходной счетчик блоков 6 масштабирования будет фиксировать изменение высоты опускания шихты 1 в доменной печи по количеству импульсов, поступающих на первые информационные входы блоков 6, исходя из условия: 1 импульс 1 мм.

Одновременно с формированием сигналов управления, разрешающих работу блоков 6 масштабирования, в дальнейшем происходит перезапуск таймера 32 блока 13 управления с последующим отсчетом первой минуты цикла измерения. По окончанию первой минуты блок 13 на третьем и четвертом выходе формирует короткие импульсы управления, поступающие соответственно на третьи входы блоков 6 масштабирования, и на четвертые входы блоков 6, а также первых 7 и второго 11 устройства усреднения. В блоках 6 масштабирования на четвертом входе по положительному перепаду сигнала управления формируется короткий импульс записи информации от выходного счетчика в выходной регистр, а затем по третьему входу проходит короткий импульс управления от блока 13 управления, устанавливая выходной счетчик блоков 6 в исходное состояние. Таким образом, на выходах блоков 6 устанавливается количество обработанных импульсов, зафиксированных в течение первой минуты после включения блока 13 управления в работу. Т.е. с учетом формул (1) и (2) при k 17 имп/мм имеем физическую величину перемещения шихты в доменной печи в течение минуты или минутную скорость схода шихты, V мм/мин. С выхода блоков 6 масштабирования информация о минутной скорости схода шихты в виде кода чисел Nvi поступает на вторые информационные входы соответствующих первых устройств 7 усреднения, где с приходом короткого импульса управления на четвертый вход происходит перезапись информации в входные сдвиговые регистры. По истечении каждой последующей минуты нахождения щупа 3 контрольных зондов на шихте 1 печи при ее опускании блок 13 управления формирует импульсы управления, описанные выше, на выходах блоков 6 масштабирования устанавливается новая информация Nvi, которая перезаписывается в входных сдвиговых регистрах первых устройств 7 усреднения.

При загрузке очередной порции шихты 1 в печь перед опусканием большого конуса 2 загрузочного устройства щуп 3 зондовых лебедок поднимают. Из схемы управления зондовыми лебедками поступает команда "Подъем зондов", на втором управляющем входе блока 13 управления устанавливается логический "0". Блок 13 по третьему выходу формирует короткий импульс управления, который переводит блоки 6 масштабирования с установкой на их вторых входах логического "0" в исходное положение с запретом процесса измерения. В течение времени подъема зондов, когда щуп 3 не касается поверхности шихты 1, в выходном регистре блоков 6 масштабирования сохраняется прежде зафиксированная информация. После дальнейшего подъема большого конуса 2 и опускания щупа 3 контрольных зондов на шихту 1 процесс измерения скорости схода шихты возобновляется и происходит дальнейшая перезапись вновь поступающей информации N_vⁱ в входные сдвиговые регистры первых устройств 7 усреднения. Максимальное количество этих регистров составляет сорок штук и принято в результате промышленного испытания устройства на действующих печах различного полезного объема в условиях НЛМК. В момент достижения фактического количества минутных измерений скорости схода шихты и заданного k с помощью задатчиков 8 цикла времени усреднения, выход которых в виде кода чисел N_kⁱ поступает на первые информационные входы первых устройств 7 усреднения, в последних произойдет вычисление средней скорости схода шихты в течение периода k измерений для i-й зондовой лебедки: N^I_v^срi= 1/Nⁱ_k Nⁱ_v мм/мин, (3) Результат вычисления по формуле (3) в виде кода чисел N_v^Iсрiпоступает на информационные входы соответствующих первых преобразователей 9 и на первые информационные входы второго устройства 11 усреднения. В дальнейшем на втором информационном входе второго устройства 11 усреднения фиксируется информация в виде кода числа N_n о количестве n, находящихся в режиме измерения зондовых лебедок и поступающая с второго выхода блока 13 управления. При этом с приходом короткого импульса управления с четвертого выхода блока 13 на четвертый управляющий вход второго устройства 11 усреднения в последнем происходит процесс вычисления средней скорости схода шихты с учетом количества n зондовых лебедок, находящихся в режиме измерения: N^I_v^Iср= 1/N_n N^I_v^срi, мм/мин, (4) с последующей записью числа в коде N_v^IIср в выходном регистре второго устройства 11 усреднения. Вычисленное среднее значение скорости схода шихты по формуле 4 с выхода второго устройства 11 усреднения в виде кода чисел N_v^IIср поступает на информационный вход второго преобразователя 12.

Таким образом, с дискретностью в одну минуту на входы первых 9 и второй 12 преобразователи выдается информация об усредненных значениях скорости схода шихты в виде кода чисел соответственно N_v^Iсрi с учетом ее измерения отдельной зондовой лебедкой за период k минутных измерений (формула 3) и N_v^IIср с учетом n находящихся в работе зондовых лебедок (формула 4). Первые 9 и второй 12 преобразователи производят обработку поступающей на их входы информации с последующим изменением формы представления с двоичного кода на аналоговый сигнал 0.5 мА. С выходов преобразователей 9 и 12 информация об усредненной скорости схода шихты соответственно с учетом измерения отдельной зондовой лебедки за заданный интервал времени и с учетом количества находящихся в режиме измерения зондовых лебедок поступает на соответствующие информационные входы регистрирующего прибора 10. Регистрирующий прибор 10 в течение 1 мин производит циклический опрос поступающей на его входы информации с последующей ее индикацией по шкале, проградуированной в см/мин, и регистрацией с отображением на диаграммной бумаге прибора.

Блок 6 масштабирования (фиг. 2) работает следующим образом.

С первого входа блока 6 информация в виде импульсов проходит через элемент 14 гальванической развязки, где происходит, например, оптоэлектронное разделение входных цепей и согласование их по уровню. С выхода элемента 14 согласованные по уровню импульсы приходят на вход триггера 15 Шмидта, который формирует фронты этих импульсов, необходимые для дальнейшей надежной работы делителя 17. Обработанные таким образом импульсы поступают с выхода триггера 15 Шмидта на первый информационный вход элемента И 16. Дальнейшее прохождение импульсов через элемент 16 на первый счетный вход делителя 17 происходит только в случае присутствия логической "1" на втором входе блока 6 и связанном с ним втором управляющем входе элемента И 16. Схема делителя 17 содержит два последовательно соединенных двоично-десятичных счетчика (например, микросхемы К 155ИЕ2) и элемент совпадения микросхема К 155ИЕ2 с четырьмя входами. При этом элемент совпадения первыми тремя входами связан с первыми тремя выходами первого счетчика, четвертым входом с первым выходом второго счетчика, а инверсный выход элемента совпадения является выходом делителя 17. Причем R-входы обеих счетчиков связаны между собой и являются вторым управляющим входом делителя 17, а счетный вход делителя 17 соединен с С-входом первого счетчика. Таким образом, схема делителя 17 обеспечивает при поступлении семнадцати импульсов на его первый счетный вход появление одного импульса на его выходе. Этот импульс отрицательной полярности приходит на первый управляющий вход элемента И-НЕ 19 и в условиях присутствия на его втором управляющем входе логической "1" преобразуется на выходе элемента 19 в импульс положительной полярности. С выхода 19 этот импульс поступает на второй управляющий вход делителя 17, переводя его счетчики в исходное состояние. Далее, при приходе на счетный вход схемы делителя 17 очередных семнадцати импульсов, процесс их преобразования повторяется и тем самым обеспечивается масштабирование входной информации блока 6 в соответствие с формулой (1) при k 17 имп/мм.

Одновременно с этим образующиеся импульсы на выходе делителя 17 приходят на первый информационный вход счетчика 20. Счетчик 20 собран, например на двух микросхемах К 155ИЕ5. В рабочем режиме счета на втором управляющем входе счетчика 20 присутствует логический "0". При этом счетчик 20 производит подсчет количества поступающих на его первый вход импульсов с последующим их представлением на выходе восьмиразрядным двоичным кодом. В дальнейшем при появлении на четвертом управляющем входе блока 6 импульса положительной полярности связанный с ним формирователь 22 по положительному его перепаду выдает короткий импульс, который производит по второму управляющему входу выходного регистра 21 запись кода чисел, поступающего с выхода счетчика 20 на его первый информационный вход. При появлении на третьем управляющем входе блока 6 импульса положительной полярности счетчик 20 по второму управляющему входу устанавливается в исходное положение. Одновременно с этим импульс проходит через инвертор 18 и уже импульс отрицательной полярности воздействует по второму управляющему входу на элемент И-НЕ 19. С выхода элемента 19 импульс положительной полярности поступает на второй управляющий вход делителя 17, переводя счетчики схемы делителя 7 в исходное состояние. По окончании действия импульса, проходящего через третий управляющий вход блока 6, работа делителя 17 и счетчика 20 возобновляется. В дальнейшем при очередном появлении на четвертом входе блока 6 импульса управления происходит запись в выходной регистр 21 новой информации, накопленной счетчиком 20, которая устанавливается на выходе блока 6. А по импульсу управления, присутствующего на третьем входе блока 6, производится перезапуск делителя 17 и счетчика 20. Таким образом, на выходе блока 6 постоянно устанавливается код числа импульсов, прошедших на первый информационный вход и преобразованных по формуле 1 при k17 имп/мм в течение интервала времени между двумя последними импульсами управления на четвертом входе блока 6.

Первое устройство 7 усреднения (фиг. 3) работает следующим образом.

С приходом импульса управления положительной полярности на четвертый вход устройства 7 и на связанный с ним вход первого из сорока формирователей 22, последний по положительному перепаду импульса управления запускается и на своем выходе выдает короткий импульс. По отрицательному перепаду этого короткого импульса запускается второй из сорока формирователей 22, который выдает короткий импульс, запускающий по его отрицательному перепаду третий из сорока формирователей 22 и т.д. до тех пор, пока не произойдет запуск последнего из сорока формирователей 22. Одновременно с запуском каждого из сорока последовательно соединенных формирователей 22, с помощью короткого импульса каждого формирователя 22 происходит воздействие по второму управляющему входу на соответствующий ему регистр 21 сдвига. Так, при запуске первого из сорока формирователей 22 с выхода тридцать девятого регистра 21 сдвига код числа переписывается по первому информационному входу в сороковой регистр 21 сдвига; при запуске второго из сорока формирователей 22 с выхода тридцать восьмого регистра 21 в тридцать девятый регистр 21 сдвига; при запуске третьего из сорока формирователей 22 с выхода тридцать седьмого регистра 21 в тридцать восьмой регистр 21 сдвига и т.д. При этом последний из сорока формирователей 22 при его запуске произведет запись кода числа, присутствующего на первом входе устройства 7, по соединенному с ним первому информационному входу в первый регистр 21 сдвига. Одновременно с перезаписью информации в первых сдвиговых регистрах 21 с приходом импульса управления на четвертый вход устройства 7 произойдет ее сдвиг и на связанных с их выходами соответствующих от первого до сорокового информационных входов мультиплексора 23. При этом также короткий импульс отрицательной полярности с второго инверсного выхода последнего из сорока формирователей 22 воздействует на первый управляющий вход триггера 25, устанавливая его в единичное состояние. Появление логического "0" на втором инверсном выходе триггера 25 разрешает по сорок первому управляющему входу работу мультиплексора 23. А появление логической "1" на первом выходе триггера 25 запускает связанный с ним генератор 26 импульсов. Счетчик 20, имея в рабочем режиме на втором управляющем входе логический "0" и переключаясь на первом входе по отрицательному перепаду импульса с выхода генератора 26, на выходе выдает код входного переключения мультиплексора 23 по его сорок второму информационному входу. В режиме работы мультиплексора 23 с выхода одного из сорока регистров 21 сдвига через соответствующий и разрешенный вход мультиплексора 23, его выход и связанный с ним второй инвертор 18 код числа передается на первый информационный вход сумматора 24. Результат суммы в виде кода чисел с выхода сумматора 24 поступает на первый информационный вход как второго, так и третьего регистров 21. Одновременно с выдачей управляющего импульса для счетчика 20 и дальнейшем разрешением на переключение входов мультиплексора 23, генератор 26 выдает импульс, по отрицательному перепаду которого запускается второй формирователь 22. Этот формирователь 22 вырабатывает короткий импульс, который по второму управляющему входу второго регистра 21 записывает код числа, присутствующего на его первом информационном входе. С выхода второго регистра 21 код числа как результат промежуточной суммы поступает на второй информационный вход сумматора 24 и далее новый результат в виде суммы на первый информационный вход как второго, так и третьего регистров 21. При появлении очередных импульсов с выхода генератора 26 вышеописанный процесс суммирования кода чисел, считанных с выхода каждого из сорока регистров 21 сдвига и прошедших через мультиплексор 23, повторится. Процесс суммирования будет происходить до тех пор, пока код числа на выходе счетчика 20 не совпадет с кодом числа, присутствующего на втором входе устройства 7, которые поступают соответственно на первый и второй информационные входы элемента 28 сравнения. При совпадении или равенстве чисел этих кодов на выходе элемента 28 сравнения появится логический "0", который устанавливает по второму управляющему входу триггер 25 в нулевое состояние и через инвертор 18 логической "1" обнуляет по второму управляющему входу счетчик 20.

Наличие на первом выходе триггера 25 логического "0" запрещает работу генератора 26, а присутствие на втором выходе триггера 25 логической "1" по сорок первому управляющему входу мультиплексора 23 останавливает переключение его информационных входов с переводом в исходное положение. Одновременно в момент перехода с логического "0" в логическую "1" на втором инверсном выходе триггера 25 образуется импульс, который запускает третий формирователь 22. Этот формирователь 22 генерирует короткий импульс, который с одной стороны воздействует по второму управляющему входу на третий регистр 21, производя запись текущей суммы, присутствующей в виде кода чисел на его первом входе и поступающей с выхода сумматора 24. С другой стороны по отрицательному перепаду выходного импульса третьего формирователя 22 запускается четвертый формирователь 22, который коротким импульсом обнуляет по третьему управляющему входу второй регистр 21 промежуточной суммы и по положительному перепаду запускает пятый формирователь 22. Пятый формирователь 22 после запуска генерирует короткий импульс, который воздействует по третьему и четвертому входам на умножитель 29, производя загрузку чисел в коде, присутствующих на первом и втором информационных входах умножителя 29. При этом на первый вход умножителя 29 поступает код суммы чисел с выхода третьего регистра 21, а на второй вход умножителя 29 код числа с выхода ячейки 27 памяти. На выходе ячейки 27 памяти код числа имеет величину, равную обратному значению кода числа, присутствующего на втором информационном входе устройства 7 и связанном с ним первом информационном входе ячейки 27 памяти. В ячейке 27 памяти запрограммированы обратные значения чисел от 1 до 40 и при приходе на первый информационный вход ячейки 27 соответствующего числа и которому определен соответствующий адрес, в условиях присутствия на втором управляющем входе логического "0" на выходе ячейки 27 появляется число в коде, обратное числу в коде на входе ячейки 27.

Умножитель 29, имея в рабочем режиме функционирования на пятом управляющем входе логический "0", производит операцию умножения чисел в коде, поступивших во внутренние регистры умножителя 29 с его первого и второго информационных входов, с последующей загрузкой результата умножения во внешний регистр умножителя 29. С выхода умножителя 29 число в коде как результат вычисления по формуле 3 устанавливается на выходе устройства 7. В дальнейшем при очередном появлении на четвертом входе устройства 7 импульса управления произойдет запись новой информации, присутствующей на первом входе и соответствующем ее сдвиге в сорока регистрах 21. При этом на выходах сумматора 24 и умножителя 29 образуется новое значение чисел в коде, т.е. вышеописанная работа устройства 7 повторится. Появление импульса управления положительной полярности на третьем входе устройства 7 и на связанных с ним третьих управляющих входах первых сорока регистров 21 сдвига сопровождается переводом последних в исходное состояние, при котором происходит обнуление выходов этих регистров 21 сдвига. При таком режиме работы устройства 7 на его выходе достоверная информация установится лишь в условиях достаточного заполнения ее первых сорока регистров 21 сдвига.

Второе устройство 11 усреднения (фиг. 4) работает следующим образом.

Устройство 11 выполнено таким образом, что информация, находящаяся на первых "1 n" входах устройства 11, поступает в двоичном коде на информационные входы сумматора 24. Сумматор 24 осуществляет суммирование чисел, присутствующих на его входах и результат этой операции переносится на второй информационный вход умножителя 29. При этом на первом информационном входе присутствует число в коде, обратное величине количества поступившей информации на первые "1 n" входы устройства 11. В дальнейшем, при появлении на четвертом управляющем входе устройства 11 единичного потенциала, запускается реле 30 времени. Реле 30 времени с выдержкой, например, 0,1 с на своем выходе формирует импульс положительной полярности. По переднему фронту этого импульса через третий и четвертый управляющие входы запускается в работу умножитель 29. При этом умножителем 29 осуществляется операция умножения чисел в коде, находящихся на первом и втором информационных входах. На выходе умножителя 29 образуется число в двоичном коде, равное среднеарифметической величине чисел, присутствующих на первых "1 n" входах устройства 11. Одновременно с этим по срезу импульса, образованного на выходе реле 30 времени, запускается формирователь 22, который генерирует короткий импульс положительной полярности. По этому импульсу происходит запись числа в коде, поступающего с выхода умножителя 29 через первый информационный вход регистра 21. Запись числа в коде осуществляется по второму управляющему входу регистра 21, на который приходит короткий импульс с выхода формирователя 22. С выхода регистра 21 результат работы устройства 11 поступает на выход последнего и хранится до появления очередного импульса на втором управляющем входе регистра 21 или поступления команды "Сброс" на третьем управляющем входе устройства 11 и соответственно появлении управляющего импульса на третьем входе регистра 21.

Блок 13 управления (фиг. 5) работает следующим образом.

На первые входы "1 n" блока 13 из схемы управления электроприводом зондовых лебедок приходят нулевой потенциал в случае, если контрольный зонд находится в рабочем положении и единичный потенциал если этот зонд находится в положении исключения из работы. Далее эти сигналы соответственно присутствуют на входах первых элементов И-НЕ 19 с последующим поступлением с их выхода на первые входы элементов И 16, число которых соответствует величине n контрольных зондов. При этом в случае наличия на вторых входах элементов И 16 логической "1", то на первых выходах блока 13 устанавливаются логическая "1", если соответствующий контрольный зонд находится в рабочем состоянии и логический "0", если этот зонд исключен из работы. Одновременно с выходов первых элементов И-НЕ 19 комбинация из логических "1" и "0" (соответственно зонды в работе и зонды исключены из работы) поступает на адресные входы ячейки 27 памяти. В ячейке 27 памяти по величине n количества контрольных зондов, находящихся в работе, на выходе фиксируется число в коде, обратное значению n, т.е. величина 1/n. С выхода ячейки 27 памяти величина 1/n поступает на второй выход блока 13. По команде "Сброс" от кнопки управления "SA1" блока 13 на выходе пятого элемента И-НЕ 19 образуется кратковременный импульс положительной полярности. С выхода пятого элемента И-НЕ 19 этот импульс фиксируется на пятом выходе блока 13, третьем управляющем входе элемента ИЛИ 31 с последующим поступлением с выхода последнего на третий выход блока 13 и четвертый управляющий вход таймера 32, устанавливая его в исходное положение. По команде "Запуск" от кнопки управления "SA2" на выходе четвертого элемента И-НЕ 19 образуется импульс положительной полярности, который через первый инвертор 18 уже импульсом отрицательной полярности производит переключение второго RS-триггера 25. При этом на выходе второго триггера 25 устанавливается логическая "1", которая через второй управляющий вход таймера 32 подготавливает последний к запуску.

При наличии на третьем управляющем входе блока 13 нулевого потенциала (контрольные зонды в печи) на выходе третьего элемента И-НЕ 19 устанавливается логическая "1", которой запускается второй формирователь 22. На его инверсном первом выходе образуется короткий импульс отрицательной полярности, который вызывает переключение первого RS-триггера 25. На выходе первого триггера 25 устанавливается логическая "1", которой запускается в работу по первому управляющему входу таймер 32. При этом таймер 32 обеспечивает отсчет времени задержки, которая необходима для исключения из периода контроля времени переходных процессов, вызванных подъемом и опусканием контрольных зондов в доменную печь. Необходимая при этом команда поступает с первого выхода таймера 32 на четвертый выход блока 13 и через третий формирователь 22 на четвертый управляющий вход элемента ИЛИ 31. Элемент ИЛИ 31 предназначен для формирования команды "Сброс", которая поступает с его выхода на третий выход блока 13. При наличии на втором управляющем входе блока 13 нулевого потенциала (подъем контрольных зондов) на выходе второго элемента И-НЕ 19 устанавливается логическая "1", которой запускается первый формирователь 22. На его первом инверсном выходе образуется короткий импульс отрицательной полярности, который переключает первый триггер 25. На выходе первого триггера 25, а значит и на первом управляющем входе таймера 32 устанавливается логический "0", который фиксирует запрет работы таймера 32. Одновременно с этим со второго выхода первого формирователя 22 короткий импульс положительной полярности воздействует по третьему управляющему входу на таймер 32, устанавливая его в исходное положение, и по первому управляющему входу на элемент ИЛИ 31. При этом на выходе элемента ИЛИ 31 образуется сигнал "Сброс" положительной полярности, который фиксируется на третьем выходе блока 13. На втором выходе таймера 32 и соответственно на вторых управляющих входах элементов И 16 при этом появляются логические "0", которые устанавливают запрет прохождению сигналов (контрольный зонд в работе) на первые выходы блока 13. И только с появлением очередного нулевого потенциала на третьем входе блока 13 через третий элемент И-НЕ 19 запускается второй формирователь 22, который генерирует короткий импульс отрицательной полярности на его инверсном выходе. Этот импульс переключает первый триггер 25, на его выходе и соответственно на первом управляющем входе таймера 32 устанавливается логическая "1", которая обеспечивает разрешение на работу таймера 32. Начинается отсчет времени задержки, по истечении которой на втором выходе таймера 32 устанавливается логическая "1", которая снимает запрет прохождению сигналов через элементы И 16 на первые выходы блока 13. В последующем таймер 32 начинает вырабатывать минутные импульсы, которые с первого выхода таймера 32 поступают на четвертый выход блока 13. Одновременно с этим минутные импульсы таймера 32 через третий формирователь 22 поступают на четвертый управляющий вход элемента ИЛИ 31 (формирование сигнала "Сброс"). С появлением нулевого потенциала на втором управляющем входе блока 13 цикл работы последнего повторится.

Предлагаемое устройство позволяет улучшить технико-экономические показатели работы доменной печи за счет обеспечения достоверности и точности контроля скорости схода шихты при ведении доменной плавки и в том числе с несколькими контрольными зондами.

Использование информации об усредненной скорости схода шихты с учетом результатов измерения отдельной зондовой лебедки за заданный интервал времени и с учетом количества лебедок, находящихся в режиме измерения, позволит снизить колебания нагрева печи, уменьшить уровень среднего содержания кремния в чугуне, что свидетельствует о применении изобретения в условиях производства низкокремнистого чугуна.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСРЕДНЕННОЙ СКОРОСТИ СХОДА ШИХТЫ В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержащее блок управления и измерительный канал, состоящий из щупа с приводом его перемещения параллельно вертикальной оси печи, выходной вал которого соединен с датчиком узла поворота, первый блок усреднения с задатчиком цикла времени усреднения, соединенный через первый преобразователь с регистратором, отличающееся тем, что оно снабжено несколькими измерительными каналами, вторым блоком усреднения и вторым преобразователем, а в каждый измерительный канал введен блок масштабирования, первый вход которого соединен с датчиком угла поворота, а выход с вторым входом первого блока усреднения, второй четвертый входы блока масштабирования каждого измерительного канала, а также четвертый и третий входы первого блока усреднения соединены с выходами блока управления, выход первого блока усреднения каждого измерительного канала, а также три выхода блока управления соединены с входами второго блока усреднения, выход которого через второй преобразователь соединен с регистратором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

Другие изменения, связанные с зарегистрированными изобретениями

Изменения:Публикацию о досрочном прекращении действия патента на изобретение считать недействительной

Номер и год публикации бюллетеня: 33-2005

Извещение опубликовано: 27.12.2005        БИ: 36/2005