Устройство для контроля температурыфурменной зоны доменной печи

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву (22) Заявлено 04р4.78 (23) 2618735/18-02 рн84 7038 (ЗЦМ. К.

G 01 0 1/12 с присоединением заявки Й9

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открыти и (23) Приоритет

Опубликовано 150781. Бюллетень ИЯ 26

Дата опубликования описания 150781 (53) УДК 662.927 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Г. Соловьев, А ° М. Довгаль, A.È. Капелистый, Б.Н. Архипцев и К.A. Шумилов (71) Заявитель

Киевский институт автоматики им, XXV съезда КПСС

0 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ФУРМЕННОЙ ЗОНЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к автоматике, а именно к контрольно регистрирующим устройствам и может применяться для контроля температуры фурменной зоны доменной печи.

Известно устройство для контроля фурменной зоны доменной печи с использованием цветовых пирометров (1) .

Недостатками такого устройства являются его высокая стоимость, большие габаритные размеры и низкая точность контроля температуры, Известно устройство для контроля температуры Фурменной зоны, содержащее свизированный на фурменную полость оптический пирометр, регистратор, преобразователь, первый вход которого соединен с выходом пирометра, коммутатор, первый вход которого, соединен с выходом преобразователя, выход — со входом регистратора, а управляющий вход — с выходом блока управления коммутатором (21 .

Однако в случае обвала сводов фурменного очага,. пирометр контролирует температуру обрушившихся кусков шихтовых материалов, попавших в оле зрения пирометра, что.иска- . жает измеренные значения температу-ры стенки фурменной полости.

Цель изобретения — увеличение точности контроля.

Эта цель достигается тем, что, в устройство для контроля температуры фурменной эоны доменной печи, содержащее свиэированный на фурменную полость оптический пнрометр, регистратор,преобразователь, первый вход которого соединен с выходом пирометра,коммутатор, первый вход которого соединен с выходом преобразователя, выход - со входом регистратора, а

15 управляющий вход - с выходом блока управления коммутатором, оно дополнительно содержит сглаживающий Фильтр, первый вход которого соединен с выходом преобразователя, а выход20 со вторым входом коммутатора, регистр памяти, первый вхсд которого соединен с выходом коммутатора, а выход соединен со вторым входом сглаживающего фильтра, генератор тактовых

25 импульсов, выход которого соединен со вторым входом преобразователя, с третьим входом сглаживающего фильтра и со вторым. входом регистра памяти, а блок управления коммутатороМ

30 включает в себя первый блок вычи847038 тания, первый вход которого является> первым входом блока управления,коммутатором, а второй вход — вторым входом блока управления коммутатором, блок выпрямления, вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом блока выпрямления, и блок задания уровня, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения, выход которого является выходом блока уп-. равления коммутатором, при этом первый вход блока управления коммутатором соединен с выходом преобразователя, а второй вход - с выходом регистра памяти.

Сглаживающий фильтр выполнен в виде второго блока вычитания, первый вход которого является первым входом сглаживающего фильтра, а второй вход — вторым входом сглаживающего фильтра, блока умножения, первый вход которого соединен с выходом второго блока вычитания, блока задания коэффициента сглаживания, выход которого соединен со вторым входом блока умножения, блока алгебраического сложения, первый вход которого соединен с выходом блока умножения, второй вход - со вторым входом второго блока вычитания, а выход является выходом сглаживающего фильтра, блока управления фильтром, первый выход которого соединен с третьим входом блока умножения, второй выход — с третьим входом блока алгебраического сложения, а выход является третьим входом сглаживающего фильтра.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема сглаживающего фильтра 4.

Устройство содержит оптический пирометр l, свизированный на фурменную полость, преобразователь 2, соединенный с выходом оптического пирометра 1, коммутатор 3, соединенный с выходом преобразователя 2, сглаживающий фильтр 4, подключенный к выходу преобразователя 2, блок 5 уп" равления коммутатором, соединенный с выходом преобразователя 2 и со входом сглаживающего фильтра 4, регистратор б,подключенный к выходу коммутатора 3, регистр 7 памяти соединенный с выходом коммутатора 3 и со входами сглаживающего фильтра 4 и блока 5 управления коммутатором.

Блок 5 управления коммутатором состоит из блока 8 вычитания, подключенного к выходам преобразователя 2 и регистра 7 памяти, блока 9 выирям-. ления, соединенного с блоком 8 вычитания, блока 10 сравнения, соединенного с блоком 9 выпрямления и с управляющим входом коммутатора 3, М блока 11 задания уровня, подключенного к блоку 10 сравнения, а так-

Т (t) при e„(1 („,<

T„(t) =

Г (Т„„ t) при Ф,(<8, где Ф вЂ” начальный момент времени .

i-ого попадания обрушившегося куска спекшихся шихтовых материалов в поле зрения пирометра;

8 — момент времени исчезновения (выгорания, смещения в сторону и т.п.) с поля зрения пирометра i-ro куска спекшихся шихтовых материалов.

Функциональная зависимость между температурой куска спекшихся шихто-. вых материалов, попавшего в полость, и температурой поверхности фурменной полости достаТочно хорошо аппроксимируется дифференциальным уравнением первого порядка

Ф ° —.- — — + Тп (t) = T5M(t) (1)

d Т (t) где Ж - постоянный коэффициент.

Начальный момент времени i-oro попадания обрушившегося куска спекшихся шихтовых материалов в поле зрения пирометра характеризуется скачкообразным изменением выходного сигнала пирометра и определяется по превышению модуля производной входже генератор 12 тактовых импульсов, соединенный со входами преобразователя 2, сглаживающего фильтра 4 и регистра 7 памяти.

Сглаживающий фильтр 4 (фиг. 2) содержит блок 13 вычитания, соединенный с выходом преобразователя 2 и с выходом регистра 7 памяти, блок

14 умножения, подключенный к выходу блока 13 вычитания, блок 15 задания коэффициентов сглаживания, соединенный с блоком 14 умножения, блок 16 алгебраического сложения, соединенный со входом блока 13 вычитания и с выходом блока 14 умножения, блок

17 управления фильтром, соединенный с выходом генератора 12 тактовых импульсов и со входами блока 14 умножения и блока 16 алгебраического сложения.

Устройство работает следующим об20 разом.

Тепловой уровень фурменной зоны

T„(t) представляется как температура видимой части поверхности полости

Т (t) в том случае, когда между 5 вйдимой частью поверхности и пирометром нет никаких зкранирующих факторов, и вычисленная по функциональной зависимости между температурой куска спекшихся шихтовых материалов

ЗО Т (), попавшего в полость, и температурОй поверхности полости в том случае, когда экранирующий фактор (кусок спекшихся шихтовых материалов) находится в поле зрения пирометра,.т.е.

847038

20

ЗО жения Б и регистра 7 памяти N„ и равный коду И, ° (2).

Таким образом, в периоды времени 4t (Q" на входы регистратора 6 и регистра 7 памяти поступает код

N coo âåòñTâóþùèé температуре стенки фурменной полости Т„ .

Блок 17 управления фильтром осуществляет кОординацию работы блока

14 умножения и блока 16 алгебраического, сложения и синхронизирует

45 их работу с работой всего устройства, При измерении температуры видимой части стенки фурменной полости оптическими методами, в частности

5() пирометром хастичногО излучения, неизбежно присутствие в выходном сигнале датчика информации о температуре циркулирующих перед фурмой холодных кусков кокса,. попавших в поле зрения пирометра кусков спекшихся материалов при обрушениях или оползнях. Это приводит, как показывают расчеты, к средней квадратической ошибке измерения температуры стенки фурменной полости G = 50 k, 60 Такая ошибка является недопустимой при использовании выходного сигнала датчика в целях управления тепловым состоянием горна или газодинамическим режимом доменной печи.,Примене6$ иие предлагаемого устройства для: ного сигнала некоторого заданного уровня. Интервал времени 1„ 1 t (9; определяется по превышению абсолюгнОго значения разности между входным и выходным сигналом устройства этого же заданного уровня.

Применив метод конечных разностей, работу устройства можно описать следующим образом.

Излучение из фурменной зоны воз-. действует на фотоприемник оптического пирометра 1, в результате чего на его выходе появляется сигнал в виде напряжения прямо пропорционального яркости излучателя. Этот сигнал поступает на первый вход преобразователя 2, в котором (по сигналу, поступающему на второй вход преобразователя 2 с выхода генератора 12 тактовых импульсов в

j-ый момент времени) происходит нелинейное преобразование входного напряжения в двоичный код И прямо пропорциональный температуре излучателя (температура излучателя свя- . зана с его яркостью нелинейной за-" висимостью). Этот код поступает на первый вход блока 8 вычитания, на .второй вход которого поступает код с выхода регистра 7 памяти, хранящего результат предыдущего шага работы устройства И „„ "„ записанного по команде с выхода генератора 12 тактовых импульсов, поступившей на второй вход регистра 7 памяти.

Результат вычитания N — Н,, „ с выхода блока 8 вычитайия поступает на блок 9 выпрямления, на выходе которого появляется код (Н -N»,„ h, ) .

Этот код сравнивается в блоке 10 сравнения с кодом, поступившим из блока ll задания уровня — д . В результате сравнения, при условии (N„- N»,„ „ )(g, с выхода блока 10 сравнения на управляющий вход коммутатора 3 поступает сигнал, открывающий первый вход коммутатора 3, а при условии (N< — ИЬ „, )7d с выхода блока 10 сравнения поступает сигнал открывающий второй вход комУ мутатора 3.

В том случае, когда открыт первый вход коммутатора 3, что соответствует контролю температуры видимой части стенки полости Тя = Т„, код с выхода преобразователя 2 поступает .. на регистратор 6 и регистр 7 памяти, в результате чего код, соответствую" щий .температуре стенки фурменной полости, проходит на вход устройства беэ изменений. В другом случае, когда открыт второй вход коммутатора

3, что соответствует попаданию в поле зрения пирометра холодного куска спекшихся шихтовых материалов, код с выхода преобразователя 2, соответствующий температуре куска сйекшихся шихтовых материалов Тщм, поступает на вход регистратора 6 и первый вход регистра 7 памяти через сглаживающий фильтр 4.

Сглаживающий фильтр 4 реализует функциональную зависимость (1) между температурой стенки фурменной полости и температурой куска спекшихся шихтовых материалов, попавшего в поле зрения пирометра 1. где q, hR +ht

R — коэффициент пропорциональности между температурой излучателя и выходным кодом преобразователя 2;

h,t — - интервал дискретизации.

На выходе блока 13 вычитания в

j-ый момент времени присутствует код N, соответствующий разности кода на выходе преобразователя 2N

У

= N ° и кода. на выходе регистра 7 вм j памяти, хранящего значение кода на выходе устройства, полученного в предыдущий момент времени, т.е.

И = И,,„, — Нр

После перемножения кода ИЬ3 и кода на выходе блока 15 задания коэффициента сглаживания †.,, на выходе блока 14 умножения присутствует код N h

N lh NSh (NdiM A NI5 < )q, На выходе блока 16 алгебраического сложения присутствует код Н соответствующий алгебраической сумме кодов на выходе блока 14 умно847038 контроля температуры фурменной эоны" е доменной печи позволяет практически устранить паразитную составляющую в выходном сигнале пирометра и повысить качество управления доменным процессом. формула изобретения

1. Устройство для контроля температуры фурменной зоны доменной печи, содержащее свизированный на фурменную полость опт ический пирометр, регистратор, преобразователь, первый вход которого соединен:с выходом пирометра, коммутатор, первый вход 5 которого соединен с выходом преобразователя, выход — co входом регистратора, а управляющий вход — с выходом блока управления коммутатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 20 что, с целью увеличения точности контроля, оно дополнительно содержит сглаживающий фильтр, первый вход которого соединен с выходом преобразователя, а выход — со вторым входом коммутатора, регистр памяти, первый вход которого соединен с выходом коммутатора, а выход соединен со вто-. рым входом сглаживающего фильтра, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со вторым входом преобразователя, с третьим входом сглаживающего фильтра и со вторым входом регистра памяти, а блок управления коммутатором включает в себя первый блок вычитания, первый вход которого является первым входом блока управления коммутатором, а второй вход — вторым входом блока управления коммутатором, блок выпрямления, вход которого соединен c âûходом первого блока вычитания, блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом блока выпрямления, и блок задания уровня, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения, выход которого является вы- ходом блока управления коммутатором, при этом первый вход блока управления коммутатором соединен с выходом преобразователя, а второй входс выходом регистра памяти.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что сглаживающий фильтр выполнен в виде второго блока вычитания, первый вход которого является первым входом сглаживающего фильтра, а второй входвторым входом сглаживающего фильтра, блока умножения, первый вход которого соединен с выходом второго блока вычитания, блока задания коэффициента сглаживания, выход которого соединен со вторым входом блока умножения, блока алгебраического сложения, первый вход которого соединен с выходом блока Умноженияi ВТо рой вход — co вторым входом второго блока вычитания, а выход является выходом сглаживающего фильтра, блока управления фильтром, первый выход которого соединен с третьим входом блока умножения, второй выход — с третьим входом блока алгебраического сложения, а вход является третьим входом сглаживающего фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Рудная A.È., Гайворонский Я.С.

Измерение цветовой и яркостной температуры фурменной зоны доменной печи. — Сб. Приборы промышленного контроля.и средств автоматики. Киев, .

"Гостехиздат УССР", 1963.

2. Сб. Автоматизация горнорудного и.металлургического производства.

Киев, ."Техника-, 1966, с. 30 (прототип), 847038..2.

Составитель В. Шеваль

ТехредЛ. Пекарь Корректор редактор T. ПарФенова

Тираж 702 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР п о делам изобретений и открытий

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

4 5

Заказ 5464/ 62

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