Устройство для измерения уровня расплава в конвертере Советский патент 1985 года по МПК C21C5/30 

1 Изобретение относится к черной металлургии, к антоматизации выплавки стали в кислородных конвертерах. Известно устройство для контроля уровня ванны в конвертере, содержащее подвижную кислородную фурму с датчиком положения, микрофон, соеди ненный С усилителем, регистрирующий прибор и детектор скачкообразного изменения сигнала уровня шума 1J . Однако данное устройство имеет недостаточные точность и надежность и, кроме того, неудобно технологиче ки, так как требует для измерения уровня ванны подъема и последующего опускания фурмы, т.е. добавочных технологических операций, cн iжaюlциx ритм производства. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаем му эффекту является устройство, содержащее контейнер с источником изл чения и детектором, подсоединенный через усилитель к анализатору ампли туд, выход которого подсоединен к входам измерителя интенсивности излучения и счетчика уровня, поразрядно через регистр памяти соединен ного с цифровь&1 табло, таймерный счетчик и блок управления 2 . Основными недостатками известног устройства являются недостаточная точность при применяемых значениях экспозиции и мощностях источника излучения и принципиально нелинейна шкала радиометра, что затрудняет промышленное использование устройст ва. Интенсивность отраженного сигна ла экспоненциально убывает при удалении источника излучения от отражателя . Поскольку диапазон измеряемых уровней весьма велик (от 11 до 5 метров), интенсивность отражен ного сигнала при этом различается на два порядка. Поскольку отраженны сигнал имеет статический характер, достоверное измерение сигнала при малых значениях представляет значительные трудности и требует увеличе ния экспозиции до размеров, явно нецелесообразных, если иметь в виду измерение сигнала при его больших значениях. Цель изобретения - повьшение точ ности измерения и удобства эксплуатации. Поставленная цель Достигается те что в устройство для измерения 36 уровня расплава в конвертере, содержащее расположенные над горловиной конвертера источник и детектор -излучения, подсоединенный через усилитель к анализатору амплитуд, выход которого подсоединен к входам измерителя интенсивности излучения и счетчика уровня, поразрядно через регистр памяти соединенного с цифровым табло, таймерный счетчик и блок управления, дополнительно введен генератор переменной частоты, механически соединенный через лекало с осью двигателяизмерителя интенсивности, причем выход генератора подсоединен к счетчику входа таймерного счетчика. I Кроме того, в устройство дополнительно введены измерительная схема с реохордом-повторителем измерителя интенсивности и линеаризующим резистором, соединенным с валом двигателя измерителя интенсивности, усилитель и двигатель. Причем с валом двигателя уровня соединена шторка, расположенная между осветителем и прозрачньм силуэтом конвертера. . На фиг. 1 изображена блочно-кинематическая схема устройства; на фиг. 2-5 - схемы отдельных блоков. Устройство для измерения уровня расплава в конвертере содержит контейнер 1 с источником излучения и детектором, помещенным над горловиной конвертера 2 с расплавом 3. Контейнер 1 через линейный усилитель 4 и анализатор 5 амплитуд соединен с измерителем 6 интенсивности и счетчиком 7 уровня, поразрядно через регистр 8 памяти соединенного с цифpOBbw табло 9. С валом двигателя 10 измерителя 6 интенсивности соединены лекала 11 и 12. С лекалом 11 механически соединен жток генератора 13 переменной частоты, выход которого подсоединен к входу таймерного счетчика 14. Работу таймерного счетчика 14, счетчика 7 уровня и регистра 8 координирует блок 15 управления. Реохорд-повторитель 16 измерит еля 6, соединенный с валом двигателя 10, и линеаризующий резистор 17, механически соединенный с лекалом 12, составляет основу измерительной схемы 18, выход которой подсоединен к усилителю 19, работающему на двигатель 20 уровня. Вал двигателя 20 механически соединен со стрелкой 21 указания уровня и через тросик 22 со шторкой 23 расположенной между осветителем 24 и силуэтом 25 конвер тера 2, выполненным, например, из красного органического стекла. Тросик 22 движется по роликам 26 и сое динен со шторкой 23 скрепками 27. . Силуэт 25 конвертера 2 и шторка 23 расположены на передней панели прибора. Анализатор 5 амплитуд соединен со счетчиком 7 уровня через схему 28 совпадения. Измеритель 6 интенсивности (фиг. 2) состоит из одновибратора 29 соединенного с выходом анализатора 5 aмплитyДj выпрямителя 30, операционного усилителя 31, компенсаци онной схемы 32 с рабочим реохордом 33 и реохордом-повторителем 16, ,движки которых механически соединены с валом двигателя 10, подключенного к выходу усилителя 34. Измерительная схема 18 (фиг. 3) содержит реохорд 35, источник .36 ст бильного напряжения, линеаризующий резистор 17 и реохорд-повторитель 1 измерителя 6 интенсивности. Генератор 13 переменной частоты содержит неподвижную катушку 37 индуктивности и подвижную катушку 38, операционные усилители 39 и 40, фаз сдвигающую цепь из резистора R1 и емкости С1, транзистора Т1 стабилизации, амплитуды и буферного каскада на транзисторе Т2 (фиг. 4). Таймерный счетчик 14. (фиг. 5) со держит, например, схему 41 совпадения, счетчик 42, переключатель 43 коэффициента счета и управляющий триггер 44. Блок 15 управления содержит, наприме р, мультивибратор 45, инверторы 46-, 47 и 48, одновибратор 49, дифференцирующие цепочки на резисторах R2 и R3 и емкостях С2 и СЗ. Блокировочный контакт 50 через форми рователь 51 запрещает измерение при необходимостн, например при повороте конвертера 2. Устройство для измерения уровня расплава работает следующим образом Отраженные от поверхности расплава 3 у -лучи воспринимаются детектором, помещенные в, контейнере 1, располагаемом над горловиной конвертера 2. Линейный усилитель 4 усиливает импульсы детектора, а анализатор 5 амплитуд позволяет путем установления пороговых значений вьщелять регистрируемые импульсы от импульсов возможных помех. Выделенные анализатором 5 импульсы поступают на одновибратор 29, где нормируются по амплитуде и длительности, а затем выпрямитель 30 вьщеляет постоянную составляющую последовательности импульсов. С выхода выпрямителя 30 через операционный усилитель 31 сигнал постоянного тока поступает на компенсационную схему 32 с рабочим реохордом 33, движок которого перемещается двигателем 10, управляемым усилителем 34. Интенсивность регистрируемых импульсов З-г (имп./с) определяется формулой а- т 4. i - о цг где Цд - постоянная составляющая излучения или фон{ Н - расстояние от источника излучения до поверхности расплава 3; К - постоянный коэффициент. Угол поворота двигателя 10 и связанный с его валом реохорд-повторитель 16 по указанному квадратичному закону определяют уровень расплава 3 в конвертере 2. Каждому положению движка реохорда 16 соответствует некоторое положение движка линеаризующего резистора 17, также связанного с валом двигателя 10 через лекало 12, профиль которого подобран так, что сигнал, поступающий на вход усилителя 19, линейно -зависит от уровня расплава 3. Стрелка 21 указывает уровень ее линейной шкале. С дублирующего реохорда прибора уровня (не показан) может быть подан в ЭВМ токовый сигнал, соответствукяций уровню расплава 3. В прибор может быть встроен также конечный выключатель (на фиг,1 не показан) для принятия экстренных мер (прекращение или снижение дутья и др.) при чрезмерном повышении уровня расплава 3 в конвертере 2 Для удобства наблюдения уровня расплава 3 предусматривается подсвеченный осветителем 24 силуэт 25 конвертера 2, открываемый шторкой 23, вижущейся благодаря скрепкам 27 совместно с тросиком 22 при повышении уровня расплава 3.

Цифровой канал устройства работает следующим образом.

Двигатель 10 через лекало 11 воздействует на шток, перемещающий подвижную катушку 38 генератора 13 (фиг. 4) относительно неподвижной катутаки 37, благодаря чему частота генератора 13 изменяется. .

В качестве генератора 13 выбран стандартньш преобразователь ПГ, выходная частота которого может изменяться от 4000 до 8000 Гц.

Измерение производят следующим образом.

При снятии блокировки (фиг, 5) размыканием контакта 50 мультивибратор 45, входы а и Ь которого являются входами его внутренней схемы ИЛИ, переходит в режим автоколебаний первым же импульсом возбуждения управляющего триггера 44 таймерного счетчика 14. Дальнейшая работа мультивибратора 45 запрещается сигналом с инверсного выхода триггера 44.

Импульсы генератора 13, поступая через схему 41 совпадения на вход счетчика 42, заполняют последний, обеспечивая необходимую экспозицию для счетчика 7 уровня подачей разрешающего потенциала на схему 28 сонпадения.

На D-входах (не показаны) счетчика 7 предварительно записывают число, например, 1180, которое подачей импульса на С-вход заносится в счетчик 7.

Во время Экспозиции через схему 28 совпадения в счетчик 7, работающий в режиме вычитания, поступают импульсы с анализатора 5 амплитуд, число которых пропорционально времени экспозиции и интенсивности отраженного сигнала 3.

По заполнении счетчика 42 на Rвходе триггера .44 формируется импульс сброса, а через инверторы 46 и 47 поступает короткий ч пулъс для переписки содержимого счетчика 7 (т.е. результата измерения) в регистр 8 памяти и индикации на цифровом тябло 9.

Запрет с входа мультивибратора 45 снимается.

Импульс с выхода дифференцирующей цепочки RjC поступает также на одновибратор 49, вновь дифференцируется цепочкой , поступает 0 на С-вход;счетчика 7 и со счетчика 7 вновь записывается число 1180. Устройство готово к следующему изме. рению. .

Линеаризация кривой 3 f-(H) из мененнем времени экспозиции таймерНого счетчика улучшает одновременно метрологические характеристики, так как экспозиция для слабых сигналов увеличивается.

0 Если позволяет технология, то экспозиция может быть увеличена, например в 10 раз одновременньм увеличением уставок счетчиков 42 и 7 до номиналов, соответственно 5 60800 и 11800, чем достигается дальнейшее увеличение точности устройства с отсчетом высоты в миллиметрах.

Годовой экономический эффект сос0 тавйт при внедрении на трех конвертерах не менее 150 тыс. руб.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ РАСПЛАВА В КОНВЕРТЕРЕ, содержащее расположенные над горловиной конвертера источник и детектор jf -излучения, подсоединенный через усилитель к анализатору амплитуд, выход которого подсоединен к входам измерителя интенсивности излучения и счетчика уробня, поразрядно через регистр памяти соединенного с цифровым табло, таймерный счетчик и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и удобства эксплуатации, .в. него дополнительно введен генера-, тор переменной частоты, механически соединенный через лекало с осью двигателя измерителя интенсивности, причем выход .генератора подсоединен к счетчику входа таймерного счетчика. VO 2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что в него дополнительно введены измерительная схема с реохордом-повторителем измерителя интенсивности и линеаризукицим резистором, соединенным с валом двигателя измерителя интенсивности, усилитель и двигатель. 3.Устр01Йство по пп. 1 и 2, о тли чающееся тем, что с ва лом двигателя уровня соединена штор. ка, расположенная между осветителем DO Сдд CD и прозрачньм силуэтом конвертера.

фиг Л

и пит.

Unttm