Система автоматического контроля качества псевдоожижения в печи кипящего слоя

 

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 подсоединен 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ЗШ С 22 В,5 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к втоесноММ СвиДктельСтВМ

",;7 4 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3528991/22-02 (22) 24. 12. 82 (46) 28.02. 84. Бюл. 9 8 (72) Н.С. Таутиев, Н. Е. Леонова и А.Л.Рутковский (71) Северо-Кавказский филиал

Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института

"Цветметавтоматика" (53) 622.927 (088 ° 8) (56) 1, Аэ ров M.Ý., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. Л., "Химия", 1968, с. 254-259 °

2. Роткоп Л.Л.Статистические методы.исследования на электронных моделях. М., "Энергия", 1967, с. 135142 °

3. Авторское свидетельство СССР

Р /62695, кл. G 01 N 9/36, 1964. (54)(57) 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 самьм достоверности контроля, блок усреднения в ней выпвлнен в виде 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, подсое- 1 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 нормально открытых контактов, и двоичного делителя напряжения с ком мутатором, количество управляемых входов которого соответствует коли- Е

C честву 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 сигнала, выход же интегратора соединен с вхо дом двухтактной схемы совпадения, двухтактный выход которой подсоединен к одноименному входу двухтактного формирователя импульсов, а однотактныу выход схемы совпадения подсоединен к цепи возбуждения реле, причем общая шина счета кольцевого коммутатора соединена с выходо формирователя импульсов, а шины сче та, сброса и считывания соединены с соответствующими счетными входами н шинами сброса двоичных счетчиков и шинами считывания устройств схем совпадения, одновременно выходы пос ледних одъ(.динены поразрядно,на обобщенную систему шины, которая также поразрядно соединена с цепями возбуждения каналов коммутатора двоичного делителя напряжения.

1076475

Изобретение относится к цветной металлургии и предназначено для автоматизации процессов в печах кипящего слоя.

Известна система автоматического контроля качества пеевдоожижения в печи кипящего слоя, содержащая датчик плотности или давления в слое, преобразователь плотности или давления 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 15 интеграторов подсоединены к выходу сумматора через встречно включенные диоды Г1) .

Недостаток этой системы состоит в том, что блок усреднения, выпол- 70 ненный 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 (Т®50 с) и без учета преемственности информации. В результате вариация дискретных периодических показаний системы превышает или соизмерима со средним значением их по всей выборке (последовательностиу.

Известно устройство на базе операционных усилителей, реализующее усреднение сигналов рассматриваемого типа с помощью схем измерения "текущих средних" и "средних, взвешенных по экспоненте" (2).

Однако указанное устройство не позволяет реализовать физически 40 фильтры "скользящего" усреднения, которые обеспечивали бы качествейный отсев случайных составляющих стохастических сигналов и существенно не искажали бы (в смысле смещенности и 45 деформации) полезный выходной сигнал. наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является система, .содержащая датчик плОтнОсти или давления 50 в слое, преобразователь плотности или давления в пропорциональное напряжение постоянного тока, блок центрирования пульсирующей составляющей

1в виде фильтра верхних частот и сумматора, выпрямитель центрированного напряжения пульсаций и блок усреднения в виде интегратора !33.

Известная система имеет тот же недостаток, что и описанная выше.

Цель изобретения - улучшение ка- 60 чества фильтрации случайных составляющих сигнала и повышение тем самым достоверности контроля.

Указанная цель достигается тем, что в системе, содержащей датчик 65 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, 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 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 нормально открытых контактов, и двоичного делителя напряжения с коммутатором, количество управляемых 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 сигнала, выход же интегратора соединен с входом двухтактной схемы совпадения, двухтактный выход которой подсоединен к одноименному входу двухтактного формирователя импульсов, а однотактный выход схемы совпадения подсоединен к цепи возбуждения реле, причем общая шина счета кольцевого коммутатора соединена с выходом формирователя 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 шины, которая также поразрядно соединена с цепями возбуждения каналов коммутатора двоичйого 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 пульсаций и его выпрямпения, преобразо1076475

Программно управляемый кольцевой коммутатор 4 содержит помимо упомянутых 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 e . Выходы кольцевого счетчика 28 соединены с цепями возбуждения выходных элементов

10 19 кольцевого коммутатора.

Система шин 18, являющаяся обобщенным выходом многоканального устройства 3 накопления, служит обобщенным входом для двоичного управ5 ляемого делителя 5 напряжения, который включает в себя коммутатор

29 и собственно делитель 30 напряжения.

Коммутатор 29 состоит из rn ключеО вых элементов 31 (типа схеиы совпадения, выполненной, например, на базе составного транзистора) и исполнительных реле К1-КЛ. Последние образуют две совокупности последовательно включенных 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 35 К 1-Вд, составляющими двоичный делитель напрят<е ния.

Сопротивления делителя напряжения имеют относительные коэффициенты веса в соответствии с двоичной сис темой исчисления, т.е. (iw) . = — - 2 ъ12 ... л

Rq

> с ватель 2 напряжения в дискретную посЗледовательность импульсов пропорцио-, нальной частоты, многоканальное устройство 3 накопления, программно управляемый кольцевой коммутатор 4 и двоичный управляемый делитель 5 напряжения.

Базовое устройство 1 включает датчик 6 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 KoToporo соединен с выходом базового устройства 1 1 через переключающий контакт реле 12 и инвертор 13 с единичным коэффициентом усиления, двухтактной схемы 14 совпадения и формирователя 15 импульсов. Выход интегратора 11 соединен с входом схемы 14 совпадения, причем встречно этому выходу на тактовые входы схемы совпадения введены эталонные сигналы (+ 9> и - ) 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. Последнее соединение является обратной связью преобразователя 2 напряжения.

Многоканальное устройство 3 накопления состоит из И одинаковых каналов, каждый из которых содержит пос-. З ледовательно соединенные двоичный

rn-разрядный счетчик 16 и устройство

17 схем совпадения, количество которых также равно tn . Все tl каналов устройства 3 объединены1через выходы схем совпадения и образуют систему 4О шин 18, причем количество шин равно количеству разрядов двоичных счетчиков п

Счетный вход каждого счетчика 16 45 через нормально закрытый контакт выходного элемента 19 канала программно управляемого кольцевого коммутатора 4 соединен с шиной 20 счета, которая, в свою очередь, 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,соединены к соответствующим обобщенным шинам 23 и 24 сброса и считывания соответственно.

Обобщенная шина 23 сброса подключена к выходу блока 25 формирования команд, а обобщенная шина 24 считывания — к источнику питания эмиттер-, ных цепей. 65 где - порядковый номер звена.

К двоичному делителю напряжения приложено постоянное по величине напряжение iA> . Выходной усредненный сигнал 5 f Ь) 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 3) .

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 функциоййрования аистемы могут быть произвольными.

Система работает следующим образом.

Датчик временных интервалов (генератор 26 импульсов и пересчетное устройство 27) через каждую минуту вы1076475 дает импульс на вход блока 25 формирования команд, который по этому импульсу формирует две команды: на сброс содержимого двоичного счетчика обслуживаемого канала через обобщенную шину 23 сброса и на переключение кольцевого коммутатора (на вход кольцевого счетчика 28} . Кольцевой счетчик 28 возбуждает только один выходной элемент 19 коммутато ра. Следовательно, в многоканальном 10 устройстве 3 накопления один канал (очередной) всегда находится в режиме опроса (выдачи накопленной информации): счетный вход автономного.двоичного счетчика 16 этого канала от- 15 ключен (в течение 1 мин} от шины 20 счета, устройство 17 схем совпадения возбуждено через шину 22 считывания и выдает на систему шин 18 со- держимое двоичного счетчика 16, шина 20

21 сброса двоичного счетчика 16 подключена 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 информацией: счетные входы автономных двоичных счетчиков

30 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. @осле десятой минуты накопленная инфор- 40 мация забывается, а цикл повторяет- . ся в течение следующих десяти минут и т.д.

Следовательно, на системе шин 18 информация имеется всегда, но меняет-45 ся через кажцую минуту (в зависимости от содержимого каждого из десяти автономных двоичных счетчиков 16) .

Эта информация, представленная на системе шин 18 в двоичном коде, с 50 помощью двоичного делителя напряжения (коммутатор 29 и собственно делитель 30) преобразуется в аналсфовый код - напряжение постоянного тока О (7).

Поскольку усредняемый сигнал с выхода базового блока 1 поступает в виде аналогового кода (напряжения постоянного тока переменной величины), то его необходимо преобразовать к виду, удобному для воспроизведения в дискретном (двоичном) 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 33.

В исходно.. состоянии, когда рсле

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. Следователь но, оно .растет в сторону уставки

-g>j. При достижении уровня уставки

-®вйходным 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 (+ 3 }. В 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 им-, пульсов.

Таким образом, напряжение на выходе интегратора 11 изменяется от (-Уз) до (+ j>}и обратно. A в моментй переключения (peaepca) 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 пропорциональности между количеством импульсов и среднеинтегральной величиной исход- ного сигнала.

Изрбретение позволяет реализовать наиболее достоверный метод "скользящего" усреднения (фильтрации) стохастического сигнала без ограничения на дискретность и длительность.

10 76475

Составитель Ю. Рыбьев

Редактор С. Квятковская Техред C,,Ëåãåçà Корректор А.Ференц

Заказ 661/24 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4