Устройство для измерения температурного профиля вращающейся печи Советский патент 1992 года по МПК G01K13/08 

Изобретение относится к технике измерения температуры во вращающихся печах и может быть использовано в химической, целлюлозно-бумажной, металлургической промышленности, например, в процессах обжига извести, шлама, цемента, прокаливания кокса, сушки фтористых солей.

Известно устройство для измерения температуры во вращающейся печи, содержащее датчик температуры, блок коммутации сигналов, состоящий из контактного кольца с сегментами и токосъемника, в котором для повышения надежности работы в условиях агрессивной среды, т.е. высокой температуры и паров химических веществ, токосъемник выполнен в виде гибкого проводника, установленного с возможностью вращения вокруг оси. и расположен в диагональной плоскости параллелограмма, сторонами которого являются два одновременно контактирующих с ним сегмента, установленных большими гранями параллельно продольной оси контактного кольца, причем отношение ширины токосъемника к ширине сегмента составляет 1:80-1:120.

Основным недостатком устройства является сложная система кабельных трасс, Проложенных на вращающемся барабане печи. -3 .

При замере температурного профиля печи электрические сигналы от датчиков к

СО СА XI

ШПСЯ&

сегментному кольцу передаются по кабельным трассам. Эта трасса прокладывается по нагретой до значительной температуры поверхности вращающегося барабана печи. Обеспечение надежной защиты большого числа линий связи от механического и теплового воздействий представляет значительные технические трудности, а также снижает надежность устройства, затрудняет поиск неисправностей и ремонт.

Известна установка для измерения тем- . пературного профиля вращающейся печи, содержащая установленные в ряде сечений датчики температуры с выводами, два токо- съемных кольца, охватывающих барабан пе- чм и электроизолированных от нега; две неподвижные контактные щетки для съема сигналов с токосъемных колец, расположенные вне барабана печи; Шаговый искатель для осуществления поочередной коммута- ,ции датчиков температуры с токосъемным кольцом, установленным на барабане печи; две подвижные контактные щетки, расположенные н а барабане печи, и две неподвижные контактные щетки, расположенные вне барабана печи, для подвода электроэнергии к шаговому искателю; .источник питания шагового искателя; коммутационный аппарат, расположенный вне барабана печи, и расположенный на барабане печи исполни- тельный орган для управления работой шагового искателя, в котором первый вывод каждого датчика температур соединен с первым токосъемным кольцом, второй вывод через шаговый искатель подключен к второму токосьемному кольцу, причем подвижные контактные щетки и исполнительный орган коммутационного аппарата расположены на поверхности барабана печи в одной осевой плоскости, а неподвиж- ные контактные щетки и коммутационный аппарат - также в одной плоскости, но вне барабана печи.

Недостатком устройств является сложная система линий связи между элементами устройства, расположенными на барабане печи (датчики температуры, шаговый искатель, токосъемные кольца, токоеъемные щетки, исполнительный орган коммутационного аппарата). .

Обеспечение надежной защиты большого числа линий связи, расположенных на барабане печи, от механического и теплового воздействий представляет значительные трудности. Большое число линий связи сни- жает надежность и ремонтопригодность устройства.

Известно также устройство для измере- ния тянмперэтурного профиля вращающейся печи, содержащее установленные в ряды

сечений печи датчики температуры с выводами, закрепленными на наружной поверхности барабана печи, два подвижных контакта и шаговый искатель, через который выводы датчиков подключены к подвижным контактам, и два неподвижных контакта, расположенных вне барабана печи и соединенных с регистрирующим прибором. Для повышения надежности и упрощения конструкции шаговый искатель снабжен гравитационным переключателем, подвижные контакты выполнены в виде штанг, жестко закрепленных одна за другой параллельно оси барабана печи, а неподвижные контакты в виде штанг, установ- ленных на основании печи перпендикулярно ее оси, один конец которых шарнирно закреплен, а второй подпружинен, гравитационный переключатель выполнен в виде L-образного грузила, жестко закрепленного на длинном плече якоря шагового искателя.

Известная установка является наиболее близкой по технической сущности и принята за прототип.

Основной недостаток устройства заключается в значительном количестве линий связи от датчиков до шагового искателя, которые закреплены на наружной поверхности вращающегося барабана печи, которые вращаются вместе с ним. Поэтому линии связи необходимо тепло- и электро- изолировать от поверхности барабана печи, обеспечивая им жесткий крепеж и защиту от механических повреждений.

Длина трубчатых печей может достигать 300 м. количество датчиков - 20 и более, количество печей на предприятии - 10 и более штук.

Оснащение печей подобными устройствами требует большого количества термостойкого провода, крепежных элементов и т.п. и значительных материальных и трудовых затрат.

Большое число линий связи снижает также надежность устройства, затрудняет поиск неисправностей и ремонт. Поиск неисправностей и ремонт требует остановки печи, что накладывает жесткий лимит на время ремонта. Этот лимит времени исчисляется минутами из-за опасности прогиба (деформации) раскаленного барабана печи во время останова и выхода его из строя.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства, улучшение условий обслуживания и ремонта путем уменьшения количества линий связи.

Поставленная цель-достигается тем, что в устройстве для измерения температурного профиля вращающейся печи, содержащем установленные в ряде сечений печи датчики температуры с выводами, токосъемник, состоящий из двух подвижных контактов, закрепленных на наружной .поверхности барабана печи, гравитационный коммутатор для коммутации датчиков температуры к подвижным контактам, также закрепленный на наружной поверхности барабана печи, регистрирующий прибор, соединенный с неподвижными контактами токосъемника, коммутатор выполнен в виде нескольких гравитационных переключателей, установленных по длине печи в местах расположения датчиков температуры, причем каждый датчик температуры своими выводами подключен к -входу своего гравитационного переключателя, а выводы всех гравитационных переключателей соединены между собой и подключены к подвижным контактам токосъемника, причем каждый гравитационный переключатель закреплен на поверхности барабана печи с разворотом от положения срабатывания в сторону, противоположную направлению вращения печи, на угол, равный

;

360е N

( п- 1 ),

где N - количество датчиков в цикле опроса;

п - порядковый номер датчика в цикле опроса;

I - количество оборотов печи, необходимое для одного срабатывания гравитационного переключателя.

Характерной особенностью предлагаемого устройства является следующее.

Во-первых, применение в устройстве нескольких переключателей обеспечивает практически полное исключение линий связи от датчиков до коммутатора за счет раз- несения переключателей по длине барабана печи и закрепления их в непосредственной близости отдатчиков температуры.

В результате при любом количестве датчиков температуры кабельные трассы состоят из 1-2 проводов, соединяющих выводы переключателей с токосъемным устройством.

Это уменьшит количество кабельных линий, проложенных на барабане печи, по сравнению с известными техническими решениями, где минимально возможное количество проводов равно количеству датчиков плюс один (например, на 20 датчиков - 21 провод).

Во-вторых, выполнение коммутатора в виде нескольких переключателей гравитационного типа позволяет синхронизировать работу нескольких разнесенных по длине барабана печи переключателей в едином цикле последовательного переключения то- чек контроля за счет зависимости настроек переключателей на срабатывание от углов поворота барабана печи и постоянства направления действия силы гравитации (тяжести). В результате отпадает необходимость

введения в схему устройства элемента, синхронизирующего работу нескольких переключателей, расположенных на расстоянии один от другого..

Увеличение же количества переключателей по сравнению с прототипом оправдано следующим.

Во-первых, каждый переключатель работает только с одной термопарой, т.е. переключателиоднопозиционные.

Однопозиционные переключатели проще и надежнее многопозиционных (например, шаговых искателей), которые работают с несколькими датчиками и имеют несколько переключающих позиций.

Во-вторых, при отказе одного из нескольких переключателей теряется только одна точка контроля, при отказе многопозиционного - все.

В-третьих,- при отказе переключателей

их можно легко заменить на исправные посредством разъемных соединений (разъемов) без останова печи и ремонтировать отдельно от печи.

Таким образом целесообразно на барабане печи использовать несколько однопо- зиционных переключателей вместо нескольких кабельных линий и одного многопозиционного переключателя.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - гравитаци- онный переключатель; на фмг. 3 - однопроводная схема подключения гравитационных переключателей; на фиг. 4 двухпроводная схема подключения гравитационных переключателей.

Устройство содержит датчики 1 температуры, установленные в ряде сечений барабана 2 вращающейся печи и подключенные своими выводами к входам гравитационных

переключателей 3, закрепленных в непосредственной близости от датчиков температуры (например, на их колодках). Выводы 4 гравитационных переключателей соединены между собой и подключены к подвижным

контактам 5 токосъемника для передачи сигнала к двум неподвижным контактам 6, закрепленными вне барабана печи и соединенным с регистрирующим прибором 7.

Для подключения датчиков температуры к подвижным контактам служит гравитационный переключатель (фиг. 2), выполненный, например, в виде геркона 8 с перекидными контактами 9. Геркон уста- новлен на цилиндрическом основании 10, внутри которого расположен блок шестерен 11 и 12, свободно посаженных на оси 13 и 14. Осевая шестерня 11 механически связана со штангой 15 и с закрепленным на ее свободном конце постоянным магнитом 16. Вторая шестерня 12 механически связана со штангой 17, на свободном конце которой расположен груз 18.

В зависимости от условий производства гравитационные переключатели могут включаться по одно- и двухпроводной схемам.

При однопроводной схеме включения (фиг, 3) выходы гравитационных переключа- телей 3 шунтируются перекидными контактами 9 герконов. Один из выходов первого гравитационного переключателя 3 соединен с одним из двух подвижных контактов 5, другой выход первого гравитационного переключателя 3 подключен к первому выходу второго гравитационного переключателя и т.д., второй выход последнего гравитационного переключателя подключен к второму подвижному контакту 5.

Особенностью данной схемы подключения гравитационных переключателей является наличие только одного проводника, объединяющего выходы герконовых переключателей и соединяющего их с подвижны- ми контактами 5. В исходном состоянии (когда ни один датчик не подключен к регистрирующему прибору 7) электрическая цепь между подвижными контактами 5 закорочена. При срабатывании одного из нескольких гравитационных переключателей, за счет переключения контакта 9. в другое положение цепь разрывается и в разрыве цепи оказывается контролируемый датчик температуры; .

Описанная схема предполагает, что контролируемый участок барабана печи находится между контактами 6 токосъемника. В этом случае печь должна иметь две площадки для монтажа контактов 6 (например, в начале и конце печи)..

Однако не на всех трубчатых печах имеется возможность монтажа двух площадок с контактами 6 токосъемника „из-за ограниченного доступа к ним обслуживающего персонала и неблагоприятных условий эксплуатации (например, печь располагается высоко над землей, на высоких и узких под- бандажных опорах, на открытом воздухе, закрытие помещения только в месте расположения привода горячей и холодной головок),

В этом случае целесообразно монтировать одну токосъемную площадку, а контакты 6 токосъемника располагать рядом.

Для этого случая на фиг. 4 приведена двухпроводная схема-подключения гравитационных переключателей.

При двухпроводной схеме подключения

0 один из двух выводов каждого датчика 1 через гравитационные переключатели 3 соединен между собой и одним из двух подвижных контактов 5. Другие выводы датчиков 1 через нормально открытые кон5 такты 9 герконов также соединены между собой и вторым подвижным контактом 5.

В исходном состоянии контакты 9 гравитационных переключателей разомкнуты. Все датчики температуры отключены от по0 движных контактов 5. При срабатывании гравитационного переключателя контакты 9, замыкаются и датчик 1 подключается к подвижным контактам 5.

В целом устройство работает следую5 щим образом.

При вращении барабана печи гравитационные переключатели 3 (фиг. 1 и 2) вращаются совместно с ним. При этом (фиг. 2) шестерня 12 гравитационного переключате0 ля 3 под воздействием момента вращения, возникающего от воздействия ее со штангой 17 с грузом 18, вращается вокруг оси 14. Шестерня 11. находящаяся в зацеплении с шестерней 12, также вращается вокруг оси

5 13 при вращении шестерни 12. Совместно с шестерней 11 вращается штанга 15 с закрепленным на ее свободном конце постоянным магнитом 16. жестко связанная с шестерней 11. При вращении шестерен 11 и

0 1.2 постоянный магнит 16 описывает окружность вдоль образующей цилиндрического основания 10 с закрепленным на нем герко- нрм 8. При этом постоянный магнит 16, проходя мимо геркона 8, вызывает

5 переключение контактной группы 9 и срабатывание гравитационного переключателя, при котором датчик 1 подключается к выходу гравитационного переключателя 3. Моменты срабатывания гравитационных

0 переключателей 3 соответствуют углам поворота барабана 2 печи.

Гравитационные переключатели 3 настраиваются на срабатывание в соответствии с необходимым циклом опроса датчиков

5 1 передаточным отношением шестерен 11 и 12 и углом а , образованным штангой 15 и осевой линией, проходя щей. через контакты 9 геркона 8 и оси 13, 14. .

Например, при цикле опроса датчиков - одно переключение за один оборот печи при

пяти датчиках передаточное отношение шестерен 5:1. Угол «для первого гравитационного переключателя устанавливается равным

0°, для второго 72°, для третьего

2 36fJ°

144°, для четвертого 216°,

для пятого

4-360с

288°

Это равноценно тому, что первый переключатель находится в исходном состоянии й 0, у второго переключателя шестерня 12 с грузом 18 повернута на один оборот в сторону, противоположную вращению, у третьего - на два оборота, у четвертого - на три и у пятого - на четыре.

Варьируя настройку указанных элемён-; тов, можно организовать при любом количестве датчиков .практически любую последовательность их опроса.

В момент прохождения магнитом 16 контактов 9 геркона 8 подвижные контакты 5 (фиг. 1) входят во взаимодействие с неподвижными контактами 6 токосьемника. При этом один из датчиков 1 температуры, выводы 4 гравитационных переключателей 3, подвижные 5 и неподвижные 6 контакты токосъемника, регистрирующий прибор 7 образуют замкнутую электрическую цепь, в которой датчик 1 подключен к входу регистрирующего прибора 7. При появлении электрического сигнала на величину, соответствующую температуре в данной точке контроля, на диаграммной ленте прибора вычерчивается график температурного профиля по длине барабана печи. ; Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет.за

0

5

0

5

0

счет уменьшения количества линий связи на барабане печи упростить структуру кабельных трасс, повысить надежность и ремонтопригодность устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения температурного профиля вращающейся печи, содержащее датчики температуры, установленные в ряде сечений печи, токосъемник с двумя подвижными контактами; закрепленными на наружной поверхности барабана печи, и двумя неподвижными контактами, расположенными вне барабана печи и подключенными к входу регистрирующего прибора, и коммутатор, закрепленный на наружной поверхности барабана печи, отличаю щее- с я тем, что, с целью повышения надежности, в нем коммутатор выполнен в виде нескольких гравитационных переключателей, установленных по длине печи в местах размещения датчиков температуры, причем каждый датчик температуры своими выводами подключен к входу своего гравитационного переключателя, выходы всех гравитационных переключателей соединены между собой и подключены к подвижным контактам токосъемника, а каждый гравитационный переключатель закреплен на поверхности барабана печи с разворотом от положения срабатывания в сторону, противоположную направлению вращения печи, на угол, рав

(п-1)1, где N - количество датчи. 360° ныи -jqков в цикле опроса; п - порядковый номер датчика в цикле опроса; i - количество оборотов печи, необходимое для одного срабатывания гравитационного переключателя.

Изобретение относится к технике многоточечного измерения температуры во вращающихся печах и позволяет повысить надежность работы, улучшить условия обслуживания и ремонта путем уменьшения количества линий связи. Для этого коммутатор, расположенный на барабане печи, выполнен в виде нескольких гравитационных переключателей, установленных по длине барабана печи в местах расположения датчиков температуры. Каждый гравитационный переключатель закреплен на поверхности барабана печи с разворотим от положения срабатывания в сторону, противоположную направлению вращения печи на угол, равный-jq- х (n-1)-i, где N - количество датчиков в цикле опроса; п - порядковый номер датчика в цикле опроса; I - количество оборотов печи, необходимое для одного срабатывания гравитационного переключателя. 4 ил.

10

t Jr/rsl

,-&tt.J