Устройство для управления электрической мощностью стеклоплавильного сосуда Советский патент 1980 года по МПК C03B37/02 G05D23/19 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТЬЮ СТЕКЛОПЛАВИЛЬНОГО СОСУДА Изобрехение относится к произвоД ству стекловолокна и, в частности, к устройству для управления электрической мощностью стеклоплавильного сосуда путем программного управ ления электрической мощностью и может быть использовано на заводах сте ловолокна. Известно устройство для управления электрической мощностью стеклоплавильного сосуда, содержащее регулятор температуры, элемент сравнения блок управления тиристорами, дополни тельный источник питания и програм мно-логический блок .fll. Недостатком этого устройства является невысокое качество регулирования, обусловленное невысокой надежностью и низким быстродействием Известно также устройство для управления электрической мощностью стеклоплавильного сосуда, содержаще генератор, делитель частоты, первый триггер, блок питания, первый элеме задержки, усилитель, ключ и блок уп .равления Г2 Недостатком этого устройства является невозможность защиты устройства, в частности стеклоплавильного сосуда,от действия помех и, как следствие, невысокая продолжительность срока службы стеклоплавильного сосуда. Цель изобретения - повышение точности управления. Эта цель достигается тем, что устройство для управления электрической мощностью стеклоплавильного сосуда, содержащее генератор, делитель частоты, первый триггер, блок питания, первый элемент задержки, усилитель, ключ и блок управления, снабжено преобразователем, логическими элементами И и ИЛИ, регулятором, выключателем, трансформатором, двумя интеграторами, тремя компараторами-, вторым и третьим элементом задержки, коммутатором, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым триггерами и датчиком температуры, установленным на стеклоплавильном сосуде, причем блок питания через пог следовательно соединенные выключатель и блок управления подключен к трансформатору, который подключен к токопроводам стеклоплавильного сосуда и ко входам преобразователя, выход которого подключен к одному из входов коммутатора и ко входу первого элемента задержки, выход которого соединен с одним входом ключа, генератор подключен через последовательно соединенные делитель частоты, первый триггер к другому входу коммутатора, выход которого подключен ко входам первого и второго интеграторов, выходы которых соединены со входами усилителя, выход которого соединен через первый компаратор к другому входу ключа, выход которого подключен к одним входам второго, третьего, четвертого тр иггеров и ,ко входу пятого триггера, один из выходов которого соединен со входом второго элемента задержки и с одним из входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом шестого триг гера, выход второго элемента задержки подключен ко входу второго компаратора, выход которого подключен к одному входу шестого триггера и к . другому входу четвертого триггера, выход которого соединен с другим вхо дом шестого триггера, а другой выход пятого триггера подключен к другому входу четвертого триггера, выход третьего триггера соединен с одним входом элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом седьмого триггера, вход которого под ключен к выходу элемента И, выход элемента ИЛИ подключен к выключателю, выход регулятора соединен с соо ветствующим входом блока управления а вход регулятора подключен к датчику температуры, выход второго три гера соединен со входом третьего эл мента задержки, выход которого соед нен со входом третьего компаратора, выход которого подключен к другим входам второго и третьего триггеров На чертеже схематически показано предлагаемое устройство. Устройство содержит стеклоплавил ный сосуд 1, трансформатор 2, блок 3 управления, выключатель 4, блок 5 питания, регулятор б, преобразова таль 7,.элемент 8 задержки, ключ 9, коммутатор 10, генератор 11, делите 12 частоты, триггер 13, интеграторы 14 и 15, усилитель 16, компаратор 1 -триггеры 18-21, элемент 22 задержки компаратор 23, элемент И 2.4, тригге 25f элемент ИЛИ 26, элемент 27 заде ки, компаратор 28, триггер 29 и дат чик 30 температуры. Устройство работает следующим об разЬм. р процессе работы стеклоплавильный сосуд последовательно проходит три стадии эксплуатации: на первой стадии происходит разогрев сосуда и возведение его на заданный режим работы, на второй стадии должна обе печиваться нормальная эксплуатация, на третьей стадии - выход сосуда из строя и его замена новым. Первая стадия - разогрев - харак теризуется тем, что на токозажимах сосуда происходит повышение напряжения (за счет возрастания тока через сосуд) , Действие помех на сосуд на этой стадии не опасно. С другой стороны, величина производной по напряжению на токозажимах может иметь достаточно большое значение, соответствующее по величине действию помехи при работе сосуда на второй стадии. С целью исключения ложных срабатываний устройства на первой стадии предусмотрена блокировка канала, состоящего из блоков 8, 10, 14-17 и предназначенного для выявления помех, за счет введенных блоков (элемента 8 задержки и ключа 9). После перехода сосуда из режима разогрева в режим нормальной эксплуатации действие указанной блокировки прекращается . На втором этапе в режиме нормальной эксплуатации на сосуд возможно действие различного рода помех: импульсов мгновенного действия, импульсов многократного действия и постоянно действующих помех. Отдельные импульсные помехи при невысокой частоте повторения отрицательного действия на сосуд вследствие значительной его тепловой инерции влияния не оказывают и при их действии сосуд можно не отключать. С другой стороны, при превышении определенной пороговой ч.астоты, определяемой экспериментально (в зависимости от типа сосуда) , действием импульсных помех пренебрегать нельзя. Для выявления ,. импульсных помех по описанному принципу в устройстве предусмотрены блоки 20, 21, 24, 27-29. При этом блоки 27 и 28 предохраняют срабатывание выключателя 4 и, следовательно, ненужное отключение сосуда при действии отдельных помех частотой ниже допустимой. Для повышения надежности фиксации импульсных помех выше допустимой введен элемент 24. При постоянном действии помех (помехи нулевой частоты)предусмотрены блоки 18, 19, 22 и 23, причем наличие блоков 19, 22 и 23 предназначено для повышения надежности устройства вследствие исключения из режима работы устройства режима автоколебаний. Таким образом, в устройство функционально заложены операции по управлению сосудом при действии помех нулевой частоты, частоты помех ниже и выше допустимой а также блокировка устройства при разогреве сосуда. После преобразования в преобразователе 7 переменного напряжения в постоянное сигнал с выхода блока 7 с помощью коммутатора 1о коммутируется разнополярным опорным сигналом равной длительности,т.е. меандром. Меандр формируется генератором 11 частоты, делителем 12 частоты и триггером 13. Коммутация постоянного сигнала опорным сигналом меандром позволяет добиться исключения влияния высокочастотной составляющей (пульсаций), наложенной на постоянный сигнал с блока 7.вследствие неиде льности характеристики преобразования данного блока. Частота меандра должна быть значительно ниже (например, раз в 10-20)частоты пульсаций и значительно больше (примерно в то же число раз)частоты, определяемой инерционностью сопрягаемого со стеклоплавильным сосудом 1 трансформатором 2. На практике для существующих типов сосудов опорная частота меандра должна составлять 5-10 Гц.

Коммутируемые блоком 10 сигналы с блока 7 и управляемые опорной частотой с блоков 11-13 поступают соответственно со сдвигом в полпериода опорной частоты модуляции в интеграторы 14 и 15 (например, все четные полупериоды - в интегратор 14, все нечетные - в интегратор 15), где происходит накопление сигналов в процессе переходного процесса на нагрузке, т.е. на токоподводах сосуда 1.

Полученная на входе дифференциального усилителя 16 разность накопленных уровней напряжения интеграторов 14 и 15 усиливается этим усилителем. В случае, -если выходное напряжение усилителя превышает (по отрицательному или положительному уровню) порог срабатывания двухпорогового компаратора 17, последний изменяет полярность выходного напряжения, которое через ключ 9, триггер 18 и элемент ИЛИ 26 воздействует на электромагнитный выключатель 4 , обесточивая тем самым стеклоплавильный сосуд 1. Необходимость в этом может возникнуть, например, при потере управляемости блока 3 управления, внезапных скачках напряжения питающей сети и т.п. С другой стороны, установка в питающую цепь электромагнитного выключателя 4, рассчитанного на определенное превышение величины тока, в делом задачи не решает, так как в зависимости от режимов и времени работы стеклоплавильного сосуда 1 первоначальная установка выключателя 4 может значительно отличаться от требуемой, например, реакция выключателя 4 на кратковременные всплески питающего напряжения или обратимый выход из строя блока тиристоров 3.

С целью предотвращения ложного срабатывания выключателя 4 при пуске стеклоплавильного сосуда 1, когда велики значения пусковых токов, пред смотрен блок 8 задержек, который формирует запрещающий сигнал на управляющий вход ключа 9 на время пускового переходного процесса. Для предотвращения автоколебательного режима в устройстве, обусловленного срабатыванием компаратора-17, реагирующим

на это срабатывание выключателя 4, как следст вие этого возвра цение компаратора 17 в исходное состояние, включение выключателя 4, снова срабатыва.ние компаратора 17 и т.д., в устройстве предусмотрена цепочка -триггер 18, триггер 19, блок 22 задержек и компаратор 23. Вследствие Нсшичия этой цепочки выключатель 4 удерживается в отключенном состоянии при срабатывании компаратора 17

0 наперед заданное время, определяемое элементом 22 задержки.

Назначение блоков 20, 21, 27-29 заключается в обеспечении постоянного отключения выключателя 4 при дли5тельном действии помех или импульсных помехах частотой, выше допустимой. При этом триггеры 20 и 29 осуществляют функцию счета срабатываний компаратора 17 (в данном случае они рассчитаны на три срабатывания).назна0чение триггера 21 и элемента И 24 повышение надежности срабатывания устройства при фиксации триггерами 20 и 29 заданного числа помех. Назначение элемента 27 задержки и ком5паратора 28 - привести в исходное состояние триггеры 20, 21 и 29 при .действии помехи в течение короткого промежутка времени (меньше заданного). Назначение триггера 25 - отключить

0 стеклоплавильный сосуд при времени действия помехи, выше допустимого (после одновременного срабатывания триггеров 21 и 29). После устранения причины действия помехи устройство

5 приводится в исходное состояние посредством подачи сигнала PC (ручной сброс) на триггер 25.

Формула изобретения

Устройство для управления электрической мощностью стеклоплавильного сосуда, содержащее генератор, делитель частоты, первый т)иггер, блхэк питания, первый элемент задержки, усилитель, ключ и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности управления,оно снабжено преобразователем, логическими элементс1ми И и ИЛИ, регулятором, выключателем, трансформаTopOM, двумя интеграторсйли, тремя .компараторами, вторыми третьим элементом задержки, коммутатором, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым триггерами и датчиком температуры, установленным на стеклоплавильном сосуде, причем блок питания через последовательно соединенные выключатель и блок управления подключен к трансформатору, который подключен к токоподводам стеклоплавильного сосуда и ко входам преобразователя , выход которого подключен к одному из входов коммутатора ц ко входу первого элемента задержки, выход которого соединен с одним входом ключа, генератор подключен через последовательно соединенные делитель частоты, первый триггер к другому входу ко1«1мутатора выход которого подключен ко входам первого, и второго интеграторов, выходы которых соединены со входами усилителя, выход которого соединен через первый компаратор к другому входу ключа, выход которого подключен к одним входам второго, тре1 ьего, четвертого триггеров и ко входу пятого триггера один из выходов которого соединен со входом второго элемента задержки и с одним из входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом шестого триггера, выход второго элемента задержки подключен ко входу второго компаратора, выходкоторого подключен к одному входу шестого триггера и к другому входу четвертого триггера, выход которого соединен с другим входом шестого триггера, а другой выход пятого триггера подключен к другому входу четвертого триггера, выход третьего триггера соединен с одним входом элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом седьмого триггера, вход которого подключен к выходу элемента И, выход элемента ИЛИ подключен к выключателю, выход регулятора соединен с соответствующим входом блока управления, а вход регулятора подключен к датчику температуры, выход второго триггера соединен со входом третьего элемента задержки, выход которого соединен со входом третьего компаратора, выход которого подключен к другим входам второго и тре.тьего триггеров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 1540999, кл. 21 h 13/01, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР

по заявке №2528579/33,кл.С 03 В 37/02 1977.