Устройство для управления процессом смещения углеграфитовых материалов в смесителе периодического действия Советский патент 1982 года по МПК G05D11/13 

Изобретение относится к автомати-i ческому управлению технологическими процессами и может быть использовано для управления процессами дозировочно-смесительного передела в электрод ном производстве, в частности при подготовке углеграфитовой массы в смесителях периодического действия. И естно устройство для контроля за режимом смешения и работы смесительных машин периодического действия снабженное ваттметром, контролирующим мощность потребления электроэнергии приводом смесителя. По величине мощности контролируют периоды работы смесителя: холостой ход, прогрев и перемешивание шихты со связую щими и выгрузку массы Cl . Однако операции управления смесит лем (загрузка, контроль смешения, вы грузка ) осуществляются вручную смесильщиком. Дозировка связующего также осуществляется вручную. Известно также устройство для управления процессом смешивания углеграфических материалов в. смесителе периодического действия, которое снабжено блоком преобразования мощности двигателя с фильтром, нуль-органами загрузки шихты и связующего,блоком контроля производной, реле времени . холостого хода, прогрева шихты и исполнительными механизмами загрузки массы. Контроль и управление смешением осуществляется по величине мощности потребления двигателя, а момент готовности массы и выгрузки определяется по отсутствию сигнала производной в заданный промежуток времени 2. Недостатком известного устройства является то, что производный процесс подготовки углеграфитовой шихты осуществляется в цехах на нескольких смесителях периодического действия, объединенных в одну технологическую нитку. Дозирование сухой шихты и сея3938зующего осуществляется в различные периоды времени, предшествующие процессам смешения тех смесителей, для которых подготавливается исходное сырье. Периодические включения и отключения мощных (до 100 кВт) электродвигателей в цехе приводит к значительным колебаниям напряжения, а это, в свою очередь, приводят к тому, что известным устройством невозможно чет- ю ко определить моменты перехода режимов с холостого хода на прогрев шихты, окончания прогрева и начала загрузки связующего. При этом значение с на диаграмме мощности электропри-. вода из-за непостоянства физических и реологических свойств исходного сырь может изменяться.Неоднозначность опре деления значения точки q, (начала смешения) не дает возможность судить о законченности загрузки связующего в смесительную машину. Даже при часточной загрузке связующего в- смесительную машину (сбой работы дозатора сьязующего в процессе смешения) можно получить усреднение массы, которое определяется формально по си1- налу отсутствия производной. При этом фактически масса для дальнейшей обработки непригодна. Все перечисленные недостатки известного устройства приводят к снижению качества массы. , Кроме того, время смешения является важнейшим технологическим показ телем режима смешения. Для различных масс это время может иметь свое значение, определяемое из среднестатических значений обеспечения гарантированной готовности процесса смешения массы, в которой завершились все физико-химические процессы: смачивания, пропитки и взаимного усреднения компонентов. Известное устройство обеспечивает контроль только физикомеханических свойств приготовляемой массы (усреднение). Так как возможны случаи, когда физико-механические свойства массы стабилизируются раньше физико-химических процессов, то для полного завершения последних уп равление по производной сигнала мощности электродвигателя недостаточно. Цель изобретения - повы|иение каче ства приготавливаемой в смесителе массы за смет более точного управле,ния процессом дозирования и смешения компонентов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство,содержащее дозатор связующего с загрузочным, разгрузочным и запирающим вентилями, приводной электродвигатель смесителя, блок управления с исполнительными механизмами вентилей дозатора связующего, последовательно соединенные преобразователь момента на валу приводного электродвигателя, фильтр и блок контроля производной, а также реле вреени прогрева шихты, исполнительный еханизм выгрузки смеси и соединеное выходом с выключателем приводного электродвигателя реле времени хоостого хода, введены четыре элемена И, три блока памяти, элемент ЗАПРЕТ, датчики загрузки и выгрузки связующего, датчик выгрузки шихты и реле времени контроля смешения, причем датчик загрузки связующего первым выходом подключен к первому входу первого элемента И, а вторым выходом - к первому входу второго элемента И, второй вход которого связан с выходом реле времени прогрева шихты, а выход через последовательно соединенные первый блок памяти и элемент ЗАПРЕТ - с первым входом блока управления, выход датчика выгрузки связующего подключен к второму входу элемента ЗАПРЕТ и через третий элемент И к входу реле време-, ни контроля смешения, выход которого через четвертый элемент И соединен с вторым входом первого блока памяти и с первым входом второго блока памяти, первый вход третьего блог ка памяти связан с выходом датчика Выгрузки шихты и с вторым входом второго блока памяти, второй вход - с выходом первого блока памяти и с° вторым входом третьего элемента И, а выход - с вторым входом первого элемента И и с входом реле времени прогрева шихты, выход первого элемента И подключен к второму входу блока управления, выход второго элемента памяти соединен с входом исполнительного механизма выгрузки смеси и с входом реле времени холостого хода, третий вход третьего элемента И подключен к выходу блока управления, а выход блока контроля производной с вторым входом четвертого элемента И. При этом блок управления содержит элементы НЕ, ИЛИ, а также датчики положения загрузочного, разгрузочного и запирающего вейтилей, причем через

размыкающий контакт датчика положения загрузочного вентиля к шине питания подклочены исполнительный механизм запирающего вентиля и выход управления,через размыкающий контактз -датчика положения разгрузочного вентиля к шине питания подключены исполнительный механизм загрузочного вентиля и вход элемента НЕ, а через замыкающий контакт датчика положения запи- Ю рающего вентиля к шине питания подключён исполнительный механизм разгрузочного вентиля, первый вход блока управления связан с входом исполнитель ноге элемента разгрузочного вен- 15 тиля и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, а выход - к входу исполнительного элемента запирающего вентиля, вход исполнительного эле-20 мента загрузочного вентиля соединен с вторым входом блока управления.

Качество смешиваемой массы зависит от точного соблюдения последовательности и заданной длительности опера- 25 ции: загрузки шихты, прогрева ее, смешения, определения момента окончания смешения.

Наличие датчиков загрузки и выгрузки связующего и выгрузки сухой шихты,30 а также блока управления позволяет точно фиксировать моменты окончания операции загрузки смесителя компонентами, начало прогрева и начало контроля производной. Взаимосвязь этих 35 элементов с логической схемой управ-: ления, включающей реле времени, позволяет соблюдать строгую последовательность операций и более точное определение момента окончания процес-до са смешения.

I -

Наличие в блоке управления датчиков положения вентилей, их взаимосвязь с исполнительными механизмами 45 и логическими элементами, обеспечивает своевременную подготовку связующего непосредственно перед сливом его в смеситель без задержки в промежуточной емкости дозатора, что поз-, воляет сохранить пластические и физические свойства связующего с обеспечением заданной точности дозирования. Все это обеспечивает требуемое качество смешиваемой массы.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для управления процессом смешения углеграфитовых материалов в смесителе периодического действия в электродном производстве.

Процесс смешения осуществляется в смесителе 1, лопасти которого вращаются с помощью приводного электродвигателя 2, подклочаемого к сети выключателем 3.

В линию питания электродвигателя включен преобразователь момента на валу приводного электродвигателя k, соединенный через фильтр 5 с блоком контроля производной 6.

Дозировка связующего осуществляется дозатором, состоящим из напорного бака 7 с загрузочным венти/юм 8, до- зировочного бака 9, установленного на платформе весом 10 и снабженного разгрузочным вентилем 11, приемной воронки 12 с запорным вентилем 13. Датчик загрузки связующего 14 состоит из задатчика 15 дозы, датчика 16 веса, установленного на измерительной головке 17 весов, датчика 18 рассогласования с элементом НЕ 19 на выходе. С измерительной головкой весов связан также датчик 20 выгрузки связующего,представляющий собой сигнальный контакт, замыкающийся при установке стрелки измерительной головки на нуль.

Блок 21 управления состоит из исполнительных механизмов 22, 23, 2А загрузочного и запорного вентилей В, 11, 13 соответственно, соединенных с шиной питания через контакты датчиков положения вентилей 25, 26 и 27. При этом исполнительный механизм загрузочного вентиля 22 подсоединен к шине питания через контакт датчика 2б положения разгрузочного вентиля. Исполнительный механизм разгрузочного вентиля 23 - через контакт датчика положения запорного вентиля 27, а исполнительный механизм запорного вентиля - через контакт датчика положения загрузочного вентиля 25. Этот контакт подсоединен также к выходу блока управления. Блок управления также содержит элемент ИЛИ 28 и НЕ 29.

Выход датчика 18 рассогласования соединен через элемент И 30 с входом исполнительного механизма 22, а через элемент НЕ 19 с одним из входов элеента И 31

Под емкостью с сухой шихтой установлен датчик 32 выгрузки сухой шихты, представляющий собой обычный контакт, замыкающийся при полной раз793грузке емкости с сухой шихтой. Выход его соединен с входами блоков 33 и памяти. Один выход блока 33 памяти подключен к второму входу элемента И 30 и через реле 35 времени прогрева шихты и элемент И 31 к одному из входов блока 36 памяти. Выход блока Зб памяти соединен с сбросовым входом бутока 33 памяти, с входом элемен та И 37 и через элемент ЗАПРЕТ 33 с входом исполнительного механизма) 23 и вторым входом элемента ИЛИ 28. Второй вход элемента И 37 соединен с выходом блока управления (с шиной питания через контакт датчика положения загрузочного вентиля 25). Датчик выгрузки связующего соединен с вторым входом элемента ЗАПРЕТ 38. Через элемент И 37, реле 39 времени контроля смешения,элемент И kQ, второй вход которого соединен с блоком контроля производной 6, датчик 20 соединен с сбросовым входом блока 36 памяти и с блоком 3 памяти. Выход блок 3 памяти соединен с исполнительньи механизмом А1 выгрузки смеси и через реле 2. времени холостого хо да - с выключателем 3 электродвигате ля 2. Устройство работает следующим образом. Технологический процесс приготовления углеграфитовой массы в смесителях периодического действия осуществляется в циклическом режиме. Поэтому перед началом следующего цик ла состояние устройства определяется выполнением последней операции - выгрузкой массы и отключением электродвигателя. При этом остается включен ным блоком З памяти. Вентили дозато ра 8, 11 и 13 закрыты. Дозировочный блок 9 пустой, на выходе датчика 20 выгрузки связующего имеется сигнал. На прямом выходе датчика загрузки связующего также есть сигнал, на его инверсном выходе сигнал отсутствует. Контакты 25 и 26 датчиков положения вентиля загрузки В, разгрузки 11 замкнуты, контакт 27 датчика положе13 разомкНИЯ запирающего вентиля нут. По кратковременному сигналу датчи ка 32. выгрузки сухой шихты включается блок 33 памяти, а по сбросовому входу отключается блок 3 памяти. Ре яе 42 вргмс-ии холостого хода возвращается в ггходное по.гк;жение. Сигналом с выхода блока 33 памяти, поступающим на вход элемента И 30, включается подготовленный элемент И 30. Сигнал с его выхода включает исполнительный механизм 22, открывающий вентиль 8. Начинается операция набор дОзы в дозировочный бачок 9Одновременно сигналом с блока 33 памяти, запускается реле 35 времени прогрева сухой шихты. Набор дозы осуществляется до момента достижения веса дозы контролируемого датчика 16 заданному значению задатчиком 15, после чего на прямом выходе датчика рассогласования сигнал исчезает, отключает исполнительный механизм 22, загрузочный вентиль закрывается. Си1- нал на входе элемента И 37, который во время набора дозы связующего контактом 25 снимался, появляется вновь, так как контакт 25 опять замыкается при закрытом вентиле 8. На один из входов элемента И 31 с инверсного выхода датчика 14 загрузки связующего после набора дозы поступает сигнал. По истечению времени прогрева сухой шихты на выходе реле 35 времени появляется сигнал, который включает элемент И 31 по второму входу. При наличии обоих сигналов на входе элемента И 31, это свидетельствует о том, что набрана доза связующего и прогрета сухая шихта, включается блок 36 памяти, который -устанавливает блок 33 памяти в отклоченнре состояние и подает сигнал на один из входов элемента И 37. Одновременно через элемент ЗАПРЕТ 38 сигнал поступает на исполнительный механизм 2 через элемент ИЛИ 28 и исполнительный механизм 23. Вентиль 13 открывается исполнительным механизмом 2, замыкается контакт 27. После этого включается исполнитель)ый механизм 23, открывающий вентиль 11. Контакт 26 размыкается. Набранная доза из дозировочного бачка 9 выливается через приемную воронку 12 в смеситель 1. При полной разгрузке связующего из бачка 9 срабатывает датчик 20 выгрузки связующего, который дает отключающий сигнал на элемент ЗАПРЕТ 38 и вклочает элемент И 37, другие входы которого к этому времени подготовлены. При этом одновременно запускается реле 39 времени контроля смешения и отключается исполнительный механизм 23. Вентиль 11 закрывается, 9938 контакт 26 замыкается, после чего через элемент НЕ 29 и элемент ИЛИ 28 отключается исполнительный механизм 24, закрывающий запирающий вентиль 13. Таким образом, на время отсутствия сигнала на выходе элемента ЗАПРЕТ 38 обеспечивается поддержание во включенном состоянии исполнительного механизма 2Ц до тех пор, пока не зак- Ю рылся вентиль. Это обеспечивает полноту слива вязкого связующего сучастка 1 1 , 1 2 и 13. После загрузки связующегй за счет увеличения мощности потребления элект- 15 родвигателем 2,на выходе преобразователя k появляется увеличенный сигнал, который через фильтр 5 поступает на -блок контроля производной. При стабилизации (усреднение массы) мощности 20 потребления на выходе блока 6 появляется сигнал ( производная мощности потребления равна 0. Сигнал поступает на один из входов элемента И 10. По истечении времени смешения, необ ходимого для завершения физико-химиче ких процессов взаимодействия сухой шихты с связующим, на выходе реле 39 появляется сигнал, включающий по второму входу элемент И 40. Сигнал с выхода элемента И 40 включается блок З памяти и устанавливается в исходное состояние блок 36 памяти, отключающий элементы 37 и 38. Блок 3 памяти включает исполнительный механизм выгрузки массы (готовая масса выгружается ) запускает реле времени холостого хода электропривода k2. Поскольку для выгрузки массы необходимо вращение лопастей смесителя 1, то выключение привода 2 предусмат ривается через время, заданное реле k2 времени холостого хода. Если в этом промежутке времени после выгруз ки массы не было сигнала загрузки сухой шихты, то по истечении контрол ного времени холостого хода привод 2 отключается выключателем 3. Если за это время успели произвести выгрузку массы и загрузку сухой шихты,очередной цикл наминается без выключения элек родвигателя 2. На отечественных электродных заводах управление процессом смешения производится вручную или по величине производной. При этом дозирование связующего и его разгрузка производится вручную и автономно. Условия 8 труда на этом участке для оператора-дозировщика очень тяжелые (высокая температура, агрессивнгэя среда, запыленность). Использование предлагаемого устройства для управления процессом подготовки углеграфитовой массы в смесителе периодического действия позволит улучшить условия труда оператора, повысить качество и выход годной продукции в целом на Ц, сократить рас. ход сырья и выход брака, что скажется на повышении сортности товарной продукции и снижении трудозатрат на производство продукции, Формула изобретения 1. Устройство для управления процессом смешения углеграфитовых материалов в смесителе периодического действия, содержащее дозатор связующего с загрузочным,- разгрузочным и запирающим вентилями, приводной электродвиг тель смесителя ,блок управления с исполнительными механизмами вентилей дозатора связующего, последовательно соединенные преобразоват тель момента на валу приводного электродвигателя, фильтр и блок контроля производной, а также реле времени прогрева шихты, исполнительный механизм выгрузки смеси и соединенное выходом с выключателем приводного электродвигателя реле времени холостого хода, отлич.ающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит четыре элемента И, три блока памяти, элемент ЗАПРЕТ, датчики загрузки и выгрузки связующего, датчик выгрузки шихты и реле времени контроля смешения, причем датчик загрузки связующего первым выходом подклочен к первому входу элемента И, а вторым выходом - к первому входу второго элемента И, второй вход которого связан с выходом реле времени прогрева шихты, а выход через последовательно соединенные первый блок памяти и элемент ЗАПРЕТ с первым входом блока управления, выход датчика выгрузки связующего подключен к второму входу элемента ЗАПРЕТ и через третий элемент И к входу реле времени контроля смешения, выход которого через четвертый элемент И соединен с вторым входом первого блока памяти и с первым входом второго блока памяти, первый вход тре тьего блока памяти связан с выходом датчика выгрузки шихты и с вторым вхо дом второго блока памяти, второй вход - с выходом первого блока ти и с вторым входом третьего элемента И, а выход - с вторым входом первого элемента И и с входом реле времени прогрева шихты, выход первого элемента И подключен к второму входу блока управления, выход второго элемента памяти соединен с входом исполн;ительного механизма выгрузки смеси и с входом реле времени холостого хода, третий вход третьего элемента И подключен к выходу блока управления, а выход блока контроля производной к второму входу четвертого элемен та И. 2. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что блок управления содержит элементы НЕ, ИЛИ, а также датчики положения загрузочного, разгрузочного и запирающего вентилей, причем через размыкающий контакт датчика положения загрузочного вентиля к шине питания подключены исполнитель ный механизм запирающего вентиля и вы 93 ход блока управления, через размыкающий контакт датчика положения разгрузочного вентиля к шине питания подключены исполнительный механизм загрузочного вентиля и вход элемента НЕ, а через замыкающий контакт датчика положения запирающего вентиля к шине питания подключен исполнительный механизм разгрузочного вентиля, первый вход блока управления связан с входом исполнительного элемента разгрузочного вентиля и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, а выход - к входу исполнительного элемента запирающего вентиля, вход исполнительного элемента -загрузочного вентиля соединен с вторым входом блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Чалых Е. Ф. Технология и оборудование электродных и электроугольных предп(5иятий. М., изд-во Металлург, 1972, с. 270-2752.Авторское свидетельство СССР N° 82063, кл. G 05 В 11/58, 1970 (прототип) .