Система автоматического контроля качества псевдоожижения в печи кипящего слоя Советский патент 1984 года по МПК C22B5/14 

Изобретение относится к цветной металлургии и предназначено для авт матизации процессов в печах кипящег слоя. . Известна система автоматического контроля качества пеевдоожижения в печи кипящего слоя, содержащая датчик плотности или давления в слое, преобразователь плотности или давле ния в пропорциональное напряжение постоянного тока, усилители, блок центрирования пульсирующей составляющей в виде фильтра верхних час-тот и сумматора, два параллельно работающих интегратора с выходами на измерительные приборы, а входы интеграторов подсоединены к выходу сумматора через встречно включенные диоды ГЦ .... Недостаток этой системы состоит в том, что блок усреднения, выполненный на двух параллельно работающих интеграторах, не позволяет достоверно выделять полезный сигнал на выходе. Обусловлено это тем, что усреднение в системе производит-г- ся периодически, причем на довольно большой период времени ( с) и без учета преемственности информации. В результате :5ариация дискретных периодических показаний системы превышает или соизмерима со средним значением их по всей выборке (последова.тельности|. Известно устройство на базе операционных усилителей, реализующее усреднение сигналов рассматриваемог типа с помощью схем измерения т.еку щих средних и средних, взвешенных по экспоненте 2. Однако указанное устройство не позволяет реализовать физически фильтры скользящего усреднения, которые обеспечивали бы качественны отсев случайных составляющих стохастических сигналов и существенно не искажали бы (в смысле смещенности и деформации) полезный выходной сигна Йаиболее близкой.к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является система, .соде жащая датчик плотности или давления в слое, преобразователь плотности или давления в пропорциональное напряжение постоянного тока, блок цен трщзования пульсирующей составляюще JB виде фильтра верхних частот и сумматора, выпрямитель центрированн го напряжения пульсаций и блок усре нения в виде интегратора З. Известная система имеет тот же недостаток, что иОпиаанная вьпие. Цель изобретения - улучшение качества фильтрации случайных составляющих сигнала и повышение тем самым достоверности контроля. Указанная цель достигается те, что в системе, содержащей датчик плотн.ости или давления в слое, пре- образователь плотности или давления в пропорциональное напряжение постоянного тока, блок центрирования пульсирующей составляющей,в виде фильтра верхних частот и сумматора, выпрямитель центрированного напряжения пульсаций и блок усреднения,блок усреднения выполнен из преобразователя напряжения в дискретную последовательность импульсов пропорциональной частоты, многоканального устройства накопления, каждый канал которого включает двоичный счетчик с автономным счетным входом и шиной сброса и устройство схем совпадения, подсоединенных своими входными цепями к выходам единичных каскадов счетных триггеров и снабженных обобщенной автономной шиной считыЕ1ания, программно управляемого кольцевого коммутатора с количеством каналов, равным количеству автономных двоичных счетчиков в многоканальном устройстве накопления, содержащего в каждом своем канале цепь счета в виде нормально закрытого контакта, а также выходы сброса и считывания в виде нормально открытых контактов, и двоичного делителя напряжения с коммутатором, количество управляе2иых входов которого соответствует количеству разрядов автономного двоичного счетчика, при этом преобразователь напряжения выполнен в виде интегратора, вход которого через переключающий контакт реле подсоединен соответственно к входу и выходу инвертора выпр.ямлеиного сигнала, выход же интегратора соединен с входом двухтактной схемы совпадения, двухтактный выход которой подсоединен к одноименному входу двухтактного формирователя импульсов, а однртактный выход схемы совпадения подсоединен к цепи возбуждения реле, причем общая шина счета кольцевого коммутатора соединена с выходом формировате- . ля импульсов, а шины счета, сброса -. и считывания: соединены с соответствующими счетными входами и шинами сброса двоичных счетчиков и шинами считывания устройств схем совпадения, одновременно выходы последних объединены поразрядно на обобщенную систему Ш11НЫ, которая также поразрядно соединена с цепями возбуждения каналов коммутатора двоичного делителя напряжения. На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемой системы; на фиг.2 принципиальная схема двоичного делителя напряжения с коммутатором. Система содержит базовое устройство 1, предназначенное для выделения центрированного напряжения пупьса кй и его выпрямления, преобразоватеяь 2 напряжения в дискретную по(3ледовательность импульсов пррпорциональной частоты, многоканальное устройство 3 накопления, программно управляемый кольцевой коммутатор 4 и двоичный управляемый делитель 5 напряжения.

Базовое устройство 1 включает датчик б и преобразователь 7 плотности или давления в напряжение постоянного тока, фильтр 8 верхних частот, сумматор 9 и выпрямитель 10 центрированного напряжения пульсаций

Преобразователь 2 состоит из интегратора 11, вход которого соединен с выходом базового.устройства 1 через переключающий контакт реле 12 и инвертор 13 с единичным коэффициентом усиления, двухтактной схемы 14 совпадения и формирователя 15 импульсов. интегратора 11 соединен с входом схемы 14 совпадения, причем встречно ЭТОМУ выходу на тактовые входы схемы совпадения введены эталонные сигналы (Уз и Уэ) в качестве уставок на срабатывание. Двухтактный выход схемы 14 совпадения подсоединен к соответствующему входу двухтактного формирователя 15 импульсов, а однотактный выход - к цепи возбуждения реле 12.аПоследнее соединение является обратной связью преобразователя 2 напряжения.

Многоканальное устройство 3 накопления состоит из И одинаковых каналов, каждый из которых содержит последователь,но соединенные двоичный w-разрядный счетчик 16 и устройство 17 схем совпадения, количество которых также равно кп . Все п каналов устройства 3 объединены-14ерез выходы схем совпадения и образуют систему шин 18, причем количество шин равно количеству разрядов двоичных счетчиков W .

Счетный вход каждого счетчика 16 через нормально закрытый контакт выходного элемента 19 канала программно управляемого кольцевого коммутатора 4 соединен с шиной 20 счета, которая, в свою ачерёдь, подсоединена к выходу двухтактного формирователя 15 импульсов. Автономные шины ;21 сброса двоичных счетчиков 16 и 22 считывания устройств 17 схем совпадения через нормально открытые контакты выходных элементов 19 каналов кольцевого коммутатора 4 под;срёдинены к соответствующим обобщен ным шинам 23 и 24 сброса и считывания соответственно.

Обобщенная шина 23 сброса подключена к выходу блока 25 формирования команд, а обобщенная шина 24 вчитывания - к источнику питания эмиттерных цепей.Программно управляемый кольцевой коммутатор 4 содержит помимо упомянутых и выходных элементов 19 каналов и блока 25 формирования команд генератор 26 импульсов постоянной частоты, пересчетное устройство 27 и кольцевой счетчик 28 с количеством выходов равным m . Выходы кольцевого счетчика 28 соединены с цепями возбуждения выходных элементов 19 кольцевого коммутатора.

Система шин 18, являющаяся обобщенным выходом многоканального устройства 3 накопления, служит обобщенным входом для двоичного управляемого делителя 5 напряжения, который включает в себя коммутатор 29 и собственно делитель 30 напряжения.

Коммутатор 29 состоит из m ключевых элементов 31 (типа совпадения, выполненной, например, на базе составного транзистора) и исполнительных реле kl-Kn. Последние образуют две совокупности последовательно включённых контактов - нормально открытых контактов 32 и нормально закрытых контактов 33.. Эти совокупности позвенно соединены (на шунтирование) с двумя одинаковыми совокупностями последовательно включенных сопротивлений 34 и 3.5 Rl-Rn, сос:тавляющими двоичныйделитель напря1ления,

Сопротивления делителя напряжения имеют относительные коэффициенты веса в соответствии с двоичной системой исчисления, т.е.

)

JTi

, .S, ...,r ,

где t-- порядковый номер звена.

К двоичному делителю напряжения приложено постоянное по величине напряжедие U . Выходной усредненный сигнал б (tj снимается со средней точки двоичного делителя напряжения.

Существенным в системе является выбор двух параметров.- темпа работы кольцевого коммутатора и количества его каналов (а следовательно, и количества каналов в устройстве З). В совокупности эти параметры определяют длительность скользящего усреднения. В целом, чем короче темп работы коммутатора и больше количество каналов, тем монотоннее меняется полезный сигнал на выходе системы. Следует однако заметить, что комбинации этих параметров с точки зрения функционирования системы могут быть произвольными.

Система работает следующим образом.

Датчик временных интервалов (генератор 26 импульсов и пересчетное уЬтройство 27) через каждую минуту выдает импульс на вход блока 25 форми рования команд, который по этому им пульсу формирует две команды: на сброс содержимого двоичного счетчика обслуживаемого канала через обоб щенную шину 23 сброса и на переключение кольцевого коммутатора (на вход кольцевого счетчика 28). Кольцевой счетчик 28 возбуясдает TCWIBKO один выходной элемент 19 коквлутатот ра. Следовательно, в многоканальном устройстве 3 накопления один канал (очередной всегда находится в режи ме опроса (выдачи накопленной инфор мации ): счетный вход автономного, дв ичного счетчика 16 этого канала отключен (в течение 1 мин) от шины 20 счета, устройство 17 схем совпадения возбуждено через шину 22 считывания и Выдает на систему шин 18 содержимое двоичного счетчика 16, шина 21 сброса двоичного счетчика 16 под ключена к обобщенной шине 23 сброса и готова к приему команды от блока 25, которая должна последовать на исходе отведенной минуты. Все остальные, девять каналов устройства 3 накопления в течение этого отрезка времени находятся в режиме слежения за текущей информац;1ей: счетные входы автономных двоичных счетчиков подключены к шине 20 счета, автономные шины 21 и 22 (сброса и считывания) отключены от соответствующих одноименных шин 23 и 24. Таким образом, каждый из десяти каналов устройства накопления 3 в течение девяти минут накапливает .информацию об исходном сигнале, которую выдает на систему шин 18 в течение следующей (десятой) минуты. Досле десятой минуты накопленная информация забывается, а цикл повторяется в течение следующих десяти минут и т.д. , Следовательно, на системе шин 18 информация имеется всегда, но меняет ся через каждую минуту (в зависимоети от содержимого каждого из десяти авто.номных двоичных счетчиков 1б) . Эта информация, представленная на системе шин 18 в двоичном коде, с помощью двоичного делителя напряжения (коммутатор 29 и собственно делитель. 30) преобразуется в аналс| овый код - напряжение постоянного то каЬ(г), Поскольку усредняег ый сигнал с выхода базового блока 1 поступает в виде аналогового кода (напряжения постоянного тока переменной величины) , то его необходимо преобразовать к виду, удобному для воспрюизведения в дискретном (двoичнoм коде. С этой целью используется интегратор конечной (нормированной) памяти с обратной логической связью. Он реализован с помощью интегратора 11, двухтактной схемы 14 совпадения, релейного элемента 12 и инвертора 13. В исходнс с состоянии, когда реле 12. не возбуждено напряжение (усредняемый сигнал) на вход интегратора 11 подается через инвертор 13. Предположим, что на выходе инвертора напряжение положительно. В этом случае напряжение на выходе интегратора будет отрицательным. Следовательно, оно растет в Сторону уставки i-y.j). При достижении уровня уставки -Уэ)выходным напряжением интегратора 11 срабатывает отрицательный такт схемы 14 совпадения. Он возбуждает реле 12 и одновременно воздействует на отрицательный такт формирователя 15 импульсов. Реле 12 переключает вход интегратора на усредняемый сигнал противоположной полярности. С Этого момента напряжение на выходе / интегратора начинает изменяться в противоположном направлении, проходя через нуль, до достижения уровня уставки .B момент достижения выходным напряжением интегратора этого уровня срабатывает положительный такт схемы 14 совпадения. Этот такт возвращает реле 12 в исходное состояние и одновременно воздействует на положительный такт формирователя 15 импульсов . Таким образом, напряжение на выходе интегратора 11 изменяется от (-УЭ) до )и обратно. А в моменты переключения (реверса) входа интегратора формирователь 15 импульсов формирует одиночные импульсы, поступающие на шину 20 счета. Уставки могут иметь один .знак полярности. При этом принцип работы преобразователя 2 не меняется. Выбор величины алгебраической разности уставок влияет на абсолютное количество импульсов на отрезке времени усреднения сигнала (например, за 9 мин), но не нарушает пропорци&нгшьности между количеством импульсов и среднеинтегральной величиной исходного с11гнала. Изрбретение позволяет реализовс1ть наиболее достоверный метод скользящего усреднения (фильтрации) стохастического сигнала без ограничения на дискретность и длительность.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ В ПЕЧИ КИПЯЩЕГО СЛОЯ, содержащая датчик плотности или давления в слое, преобразователь плотности или давления в пропорциональное напряжение постоянного тока, блок центрирования пульсирующей составляющей в виде фильтра верхних частот и сумматора, выпрямитель центрированного напряжения пульсаций и блок усреднения отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества фильтрации случайных составляющих сигнала и повышения тем самым достоверности контроля, блок усреднения в ней выпсшнен в виде преобразов,ателя напряжения в дискретную последовательность импульсов пропорциональной частоты, многоканального устройства накопления, каждый канал которого включает двоичный счетчик с автономным счетным входом и шиной сброса и устройство схем совпадения, подсое- i диненных своими входными цепями к выходам единичных каскадов счетных триггеров и снабженных обобщенной автономной шиной считывания, программно управляемого кольцевого коммутатора с количеством каналов, равным количеству автономных двоичных счетчиков в многоканальном устройстве накопления, содержащего в каждом своем канале цепь счета в виде нормально закрытого контакта, а также выходы сброса и считывания в виде Нормсшьно открытых контактов, и двоичного делителя напряжения с коммутатором-, количество управляемых i входов которого соответствует количеству разрядов автономного двоичного счетчика, при этом преобразователь напряжения выполнен в виде интегратора, вход которого через переключающий контакт реле подсоединен соответственно к входу и выходу инвертора выпрямленного сигнгша, выход же интегратора соединен с входом двухтактной схемы совпадения, двухтактный выход которой подсоеди- нен к одноименному входу двухтакт- - з:) ного формирователя импульсов., а од- j 1 i нЬтактнь 1й выход схемы совпадения подсоединен к цепи возбуждения реле, причем общая шина счета кольцевого коммутатора соединена с выходом Д формирователя импульсов, а шины счета, сброса и считывания соединены с соответствукндими счетными входами и шинами сброса двоичных счетчиков и шинами считывания устройств схем совпадения, одновременно выходы пост ледних одъединены поразрядно .на обобщенную систему шины, которая также поразрядно соединена с цепями возбуждения каналов коммутатора двоичного делителя напряжения.