Тренажер оператора кислородного конвертера

 

I. ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА 1а1СЛОРОДНОГО КОНВЕРТЕРА, содержащий блок задания управляющих воздействий,, соединенный с блоком моделирования загрузки сыпучих материалов, блоком . моделирования процессов плавки, блоком имитации положения фурмы, блоком имитации положения конвертера и блоком оценки качества управления, подключенным к блоку моделирования процессов плавки, соединённому с блоком предъявления информации, связанным с блоком моделирования загрузки сыпучих, материалов, подключенным к дополнительному блоку предъявления информации , соединенному с блоком имитации положения конвертера и блоком имитаций положения фурмь:, подключенным к блоку имитац$ш положения конвертера и блоком предъявления информации и моделирования процессов плавки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обучения , он имеет блок имитации шума конвертера и блок имитации контролируемых параметров плавки, при этом дополнительные выходы блока задания управляющих воздействий соединены с первыми входами блока имитацин шума конвертера, второй вход роторого подключен к дополнительному выходу блока имитации положения фурмы , а третий вход связан с первым управлякицим выходом блока моделирования процессов плавки, -второй управляющий выход которого соединен с входом блока имитации контролируемых параметров плавки, подключённого выходом к дополнительному входу дополнительного блока предъявления информации . 2.Тренажер по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что блок имитации шума конвертера имеет генератор шума, сумматоры, узлы умножения, ключг, узел создания акустического зффекта включения кислорода и узел воспроизведения звука, при этом первый выход генератора шума соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого узла умножения, который 00 СХ) первым входом подключен к второму выходу генератора шума, а вторым вхоо ел ел дом связан с выходом второго сумматора , соединенного одним из входов с первым входом второго умножения , который вторым входом подключен к .вькоду первого сумматора, выход второго узла умножения через последовательно соединенные ключ и узел создания акустического эффекта включения кислорода связан с входом узла воспроизведения звука. 3.Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что блок имитации контролируемых параметров плав

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОВ Л

РЕСПУБЛИК

Зац С 09 В 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И Of ÍÐÛÒÈÉ (21) 3557547! 18-1.2 (22) 24.02.83 (46) 23.04.84. Бюл. 15 (72) С. П. 11очалов, Р, С. Айзатулов, В. П. Цымбал, Е. И. Ливерц, С.В. Клемашев, А. Г. Падалко, А. Ф. Сакун и С. А. Шипилов (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический инсти" тут им. Серго Орджоникидзе (53) 681.136.51(088.8) (56) I. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3313255, 02.07.81. (54)(57) !. ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА КИСЛОРОДНОГО КОНВЕРТЕРА, содержащий блок задания управляющих воздействий, соединенный с блоком моделирования загрузки сыпучих материалов, блоком моделирования процессов плавки, блоком имитации положения фурмы, блоком имитации положения конвертера и бло" ком оценки качества управления, подключенным к блоку моделирования процессов плавки, соединенному с блоком предъявления информации, связанным с блоком моделирования загрузки сыпучих материалов, подключенным к дополнительному блоку предъявления информации, соединенному с блоком имитации положения конвертера и блоком имитации положения фурми:, подключенным к блоку имитации положения конвертера, и. блоком предъявления информации и моделирования процессов плавки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обучения, он имеет блок имитации шума конвертера и блок имитации контролируемых параметров плавки, при этом дополнительные выходы блока эа..SU„„1088055 A дания управляющих воздействий соединены с первыми входами блока имитации шума конвертера, второй вход которого подключен к дополнительному выходу блока имитации положения фурмы, а третий вход связан с первым управляющим выходом блока моделирования процессов булавки, второй управляняций выход которого соединен с входом блока имитации контролируемых параметров плавки, подключенного выходом к дополнительному входу дополнительного блока предъявления информации.

2. Тренажер по и. 1, отличающийся тем, что блок ими- Я тации шума конвертера имеет генератор шума, сумматоры, узлы умножения, ключ, узел создания акустического эффекта включения кислорода и узел воспроизведения звука, при этом пер- д вый выход генератора шума соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого узла умножения, который первым входом подключен к второму выходу генератора шума, а вторым вхо- Я) дом связан с выходом второго сумматора, соединенного одним из входов Щ с первым входом второго узла умножения, который вторым входом подключен к .выходу первого сумматора, выход второго узла умножения через последовательно соединенные ключ и узел создания акустического эффекта включения кислорода связан с входом узла воспроизведения звука.

3. Тренажер по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок имитации контролируемых параметров плав1088055!

20

25 ки имеет узел пороговых элементов, узел генерации сигналов, узел логи-, ческих переключений, узел дешифрации, узел индикации контролируемых параметров, узел ключей и узел источников питания, при этом первые выходы узла пороговых элементов через последовательно соединенные узел генерации сигналов, узел логических переключений и узел дешифрации подключены к первым входам узла индикации контролируемых параметров, второй вход ко1

Изобретение относится к тренажерам операторов систем управления и может быть использовано для обучения операторов кислородных конвертеров.

Известен тренажер оператора киелородногб конвертера, содержащий блок задания управляющих воздействий, соединенный с блоком моделирования загрузки сыпучих материалов,.блоком моделирования процессов плавки, блоком имитации положения фурмы, блоком имитации положения конвертера и блоком оценки качества управления, подключенным к блоку моделирования процессов плавки, соединенному с блоком предъявления информации, связанным с блоком моделирования загрузки сыпучих материалов, подключенным к дополнительному блоку предъявления информации, соединенному с блоком положения конвертера и блоком имитации положения фурмы, подключенным к блоку имитации положения конвертера и блокам предъявления информации и моделирования процессов плавки Cl j.

Недостатком данного тренажера является невысокая эффективность обу чения.

Цель изобретения — повышение эффективности обучения.

Поставленная цепь достигается тем, что тренажер оператора кислородного конвертера, содержащий блок задания управляющих воздействий, соединенный с блоком моделирования загрузки сыпучих материалов, блоком моделирования процессов плавки, блоком имитаторого соединен с вторым выходом узп» пороговых элементов, причем первый выход узла индикации контролируемых параметров связан с первым входом узла источников питания, вторые входы которого соединены с выходами узла ключей, первые входы которого подключены к вторым выходам узла индикации контролируемых .параметров, причем первые входы узла ключей соединены с выходами узла пороговых элементов. ции положения фурми, блоком имитации положения конвертера и блоком оценки качества управления, подключенным к блоку моделирования процессов плавки, 5 соединенному с блоком предъявления информации, связанным с блоком моделирования загрузки сыпучих материалов, подключенным к дополнительному блоку предъявления информации, соединенному с блоком имитации положения конвертера и блоком имитации поло-, жения фурмы, подключенным к блоку имитации положения конвертера и блоком предъявления информации и модепирования процессов плавки, имеет блок имитации шума конвертера и клок имитации контролируемых параметров плавки, при этом дополнительные выходы блока задания управляющих воздействий соединены с первыми входами блока имитации шума конвертера,. второй вход которого подключен к дополнительному выходу блока имитации положения фурмы, а третий вход связан с первым управляющим выходом блока моделирования процессов плавки, второй управляющий выход которого соединен с входом блока имитации контролируемых параметров плавки, 30 подключенного выходом к дополнитель.ному входу дополнительного блока предъявления информации.

Блок имитации шума конвертера имеет генератор шума, сумматоры, уз35лы умножения, ключ, узел создания акустического эффекта включения кислорода и узел воспроизведения звука, при .этом первый выход генератора

1088055

Устройство содержит блок 1 моделирования процессов плавки, блок 2 предъявления информации, блок 3 имитации шума конвертера, блок 4 имита- 5О ции Контролируемых параметров плавки, блок 5 задания управляющих воздействий, блок 6 моделирования загрузки сыпучих материалов, блок 7 имитации положения фурми, блок 8 оценки качества управления, блок 9 имитации положения конвертера и дополнительный блок 10 предъявления информации. шума соединен с первым входом перво-: го сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого узла умно .жения, который первым входом подключен к второму выходу генератора шума, 5 а вторым входом связан с выходом второго сумматора, соединенного одним из входов с первым входом второго гзла умножения, который вторым входом подключен к выходу первого сумматора, !б выход второго узла умножения через последовательно соединенные ключ и узел создания акустического эффекта включения кислорода связан с входом узла воспроизведения звука.

Блок имитации контролируемых пара-. метров плавки имеет узел пороговых элементов, узел генерации сигналов, узел логических 1тереключений, узел дешифрации, узел индикации контролиру« емых параметров, узел ключей и узел источников питания, при этом первые выходы узла пороговых элементов через последовательно соединенные узел генерации сигналов, узел логических переключений и узел дешифрации подключены к первым входам узла индикации контролируемых параметров, второй вход которого соединен с вторым выходом узла пороговых элементов, причем первый выход узла индикации контролируемых параметров связан с первым входом узла источников питания, вторые входы которого соединены с выходами узла ключей, первые входы которого подключены к вторым

I выходам узла ийдикации контролиру- . емых параметров, причем первые входы узла ключей соединены с выходами узла пороговых элементов.

На фиг. l приведена блок-схема

40 тренажера; на фиг. 2 — структурная схема блока имитации шума конвертера; на фиг. 3 — структурная схема блока имитации контролируемых параметров плавки.

Блок 3 имитации шума конвертера содержит генератор 11 шума, сумматор

12, узел 13 умножения, сумматор !4, узел 15 умножения, ключ 16, схему

l.7 умножения сигналов, инерционное звено 18 первого порядка, усилитель

19 и узел 20 воспроизведения звука, причем схема 17 умножения сигналов, инерционное звено 18 первого порядка и усилитель 19 образуют узел создания акустического эффекта включения кислорода, При этом первый выход генератора 11 шума соединен с первым входом первого сумматора 12, второй вход которого подключен к выходу первого узла 13 умножения, который первым входом подключен к второму выходу генератора 11 шума, а вторым входом связан с выходом второго сумматора

14, соединенного одним .из входов с первым входом второго узла 15 умножения, который вторым входом подключен к выходу первого сумматора 12, выход второго узла 15 умножения через пос-. ледовательно соединенные ключ 16 и узел создания акустического эффекта включения кислорода связан с входом узла 20 воспроизведения звука. Блок

4 имитации контролируемых параметров плавки включает в себя пороговые элементы 21, генераторы 22 сигналов, триггеры 23 и 24, дешифраторы 25, усилители 26, индикаторы 27, ключи

28 и источники 29 питания. Узел пороговых элементов состоит из пороговых элементов 21. Узел генерации сигналов имеет генераторы 22 сигналов. Триггеры 23 и 24 образуют узел логических переключений. Узел дешифрации содержит дешифраторы 25. Узел индикации контролируемых параметров выполнен из усилителей 26 и индикаторов 27. Узел ключей состоит из ключей 28.

Узел источников питания содержит источники 29 питания, при этом первые выходы узла пороговых элементов через последовательно соединенные узел генерации сигналов, узел логических переключений и узел дешифрации подключены к первым входам узла индикации контролируемых параметров, второй вход которого соединен с вторым выходом узла пороговых элементов, причем первый выход узла индикации контролируемых параметров связан с первым входом узла источников питаниМ, вторые входы которого соединены

1088055 с выходами узла ключей, первые входы которого подключены к вторым выхо дам узла индикации контролируемых параметров, причем первые входы узла ключей соединены с выходами узла ло- 5 роговых элементов. -При этом дополнительные выходы блока 5 задания уп" равляющих воздействий соединены с первыми входами блока 3 имитации шума конвертера, второй вход которого под- 10 ключен к дополнительному выходу блока

7 имитации положения фурмы, а третий вход связан с первым управляющим Bfl» ходом блока 1 моделирования процессов плавки, второй управляющий выход ко 15 торого соединен с входом блока 4 имитации контролируемых параметров плавки, подключенного выходом к дополнительному входу дополнительного блока 10 предъявления информации. 20

Генератор l I шума выполнен на основе стереофонического магнитофона, воспроизводящего..бесконечную запись реального шума продувки одновременно по двум каналам. По первому каналу 25 воспроизводится запись шума, характерного для бесшлаковой продувки (свернутое состояние шлака), а ло другому — запись шума, сопровождающего продувку при нормально. вспененном 30 шлаке (уровень плака близок к горловине конвертера), Генератор 22 управляется отрицательным потенциалом на входе, причем

35 при нулевом входном напряжении генератор не работает, а с ростом отрицательного потенциала 0,5-15 В его частота возрастает от 0,5 до 3 Н2.

Процесс обучения на тренажере осуществляется следующим образом.

Перед началом моделирования процесса продувки металла в конвертере обучаемый выполняет ряд организационнотехнологических операций, связанных

45 с дозированием и подачей сыпучих материалов в конвертер, завалкой металлического лома и заливкой чугуна.

Команды на выполнение указанных операций обучаемым производятся с помо50 щью блока 5 задания управляющих воздействий, представлявшего собой совокупность переключателей и кнопок. Контроль за выполнением организационнотехнологических операций осуществляется с помощью контрольно-измеритель5S ных приборов блока 2 предъявления информации, расположенных на приборных панелях тренажера, а также с помощью световых индикаторов блока 6 моделирования загрузки сыпучих материалов и блока 9 имитации положения конвертера и организационно-технологических ситуаций, оптически связанных с дополнительным блоком 10 предъявления информации. Кроме того, с помощью блока 5 задают начальные условия плавки (масса чугуна, масса .и количество совков металлического лота, температура и химический состав чугуна ), а также производят включение генератора ll шума.

Процесс моделирования продувки металла в конвертере начинается с установки имитатора конвертера, входящего в состав блока 9, в вертикальное положение, опускание имитатора фурмы, являющегося составной частью блока 7, до необходимой величины и подачи кислоророда на продувку.

Все команды обучаемый задает с помощью блока 5 задания управляющих воздействий.

В момент включения кислорода на продувку с блока 5 поступает управляющий сигнал в блок 3 имитации шума конвертера (фиг, 2), который воспроизводит акустическую информацию, характеризующую ход плавки.

При подаче управляющего сигнала с блока 5 на вход ключа 1б обеспечивается подключение генератора 11 myма с помощью сумматора 12, узлов 13, 15, 17 умножения и усилителя 19 к акустической системе узла 20. При этом инерционное звено 18 первого порядка, включенное в обратную связь усилителя 19 через схему 17 умножения сигналов, создает акустический эффект включения кислорода. Сигнал, соответствующий шуму продувки при вспененном шлаке, поступает с первого выхода генератора ll шума на первый, вход сумматора 12 а сигнал, характеризующий шум продувки лри отсутствии шлака, подается с второго выхода генератора 11 шума на первый вход узла 13 умножения. Узел 13 умножения представляет собой амплитудный модулятор высоких частот, изменение которых происходит в зависимости от значения 611, которая характеризует величину заглубления фурмы.в шлак

ll lUA 1 ф

1088055 где 1. — высота слоя шлакометалли шл ческой эмульсии;

h+ — высота сложения кислородной фурмы.

Величина йЬ пассчитывается сумматором 14, на вых.>де которого формируется сигнал аh .>i О. Если йh < О, ro сумматор вырабатывает нулевой по:енциал. Конструктивно это реализует" ся путем установки в обратной "вязи сумматора 14 диодной ячейки. В зависимости от .степени заглубления хурмы в шлак вырабатывается сигнал hh изменяющийся от О до 1 и учитывающий свойство шлака фильтровать вы- 15 сокие частоты.

Сигнал с узла 13 умножения поступает на вход сумматора 12, где он складывается с сигналом, идущим с первого выхода генератора 11, Суммар- >0 ный сигнал, характеризующий шум продувки, умножается в узле 15 умножения на величину h . Этим учитывается изменение общей интенсивности шума в зависимости от положения фурмы в поло.2 сти конвертера. .Iоделирование (воспроизведение) физико-химических закономерностей протекания плавки осуществляется в 30 блоке I моделирования, реализованного на основе вычислительной машины. В этот блок поступает информация об управляющих воздействиях, значение которых контролируется на приборах блока 2 предъявления информации.

В ходе моделирования процесса плавки из блока 1 в блок 4 имитации контролируемых параметров плавки поступает сигнал, характеризующий вы- 40 соту шлакометаллической эмульсии в конвертере h > „..

При маном значении h л в кислородном конвертере наблюдается интен- 4 сивный вынос капель металла из агрегата вследствие больших расходов кислорода на продувку (3-5 мз/мин). В ходе плавки уровень шлака меняется в зависимости от принятия решений . 50 обучаемым. Для этого в конвертер подают известь, плавиковый шпат и изменяют содержание окислов железа в шлаке путем варьирования уровнем кислородной фурмы и расходом кислорода.

Технологически нормальный ход соот"

55 ветствует заполнению шлакометалли-. ческой эмульсией полости конвертера до горловины. При черезмерном заполнении конвертера шпаком возможны выбро сы, а также переливы через горлонину.

Указанные признаки состояния шлакометаллической эмульсии имитируются блоком 4, которьпЪ работает следующим образом.

При низком уровне сигнала h открыт один пороговый элемент 21, а другие пороговые элементы 21 закрыты.

В этом случае генератор 22 подает импульсы, которые переключают триггеры

23 и 24. При этом дешифратор 25 через усилители 26 последовательно включает индикаторы 27, запитанные от источника 29 через ключ 28. Таким образом, имитируется вынос капель металла из конвертера.

При повышении уровня сигнала h до.значения, соответствующего нормальному состоянию шлака, первый пороговый элемент 21 и ключ 28 закрываются,.индикаторы 27 гаснут. При дальнейшем повышении уровня сигнала

h „ до величины, соответствующей появлению незначительных выбросов, открывается второй пороговый элемент

21, начинает работать генератор 22, импульсы которого переключают последовательно соединенные соответствующие триггеры 23 и 24. Дешифратор 25 через усилители 26 попеременно включают оставшиеся индикаторы 27, запитанные от источника 29 через ключ 28, При этом чем больше величина h ù„ i тем больше частота генератора 21 и тем интенсивнее имитируются выбросы.

При дальнейшем повышении уровня сигнала, что соответствует ситуации появления интенсивных выбросов и переливов шлакометаллической эмульсии через горловину конвертера, срабатывает третий пороговый элемент 21 закрывается соответствующий ключ 28, гаснут индикаторы 27 и через усилитель 26 зажигается индикатор 27, запитанный от источника 29 питания, имитирующий интенсивный выброс или перелив шлакометаллической эмульсии через горловину конвертера.

Обучаемьп, анализируя состояние дутьевого и.шлакового режимов с помощью имитаторов шума и визуально наблюдаемых признаков, принимает соответствующие управляющие воздействия, обеспечивающие нормальный ход плавки.

Кроме того, у обучаемого формируются навыки управления в аварийных и предаварийных ситуациях (интенсивные вы9

1088055 бросы и переливы 1 яака через горловину конвертера), в результате которых в реальных условиях происходят большие потери металла.

В блоке 4 подсчитывается стоимость 5 энергоресурсов и сыпучих материалов, затраченных обучаемым на проведение плавки. Эта информация позволяет оценить эффективность управления, а также умение вести плавку с экономической точки зрения.

Таким образом, имитация в тренажере шума продувки и визуально наблюдаемых признаков повышает степень информационного подобия тренажера реальному объекту и обеспечивает формирование у обучаемого рациональных навыков ведения плавки °

Использование изобретения повышает эффективность обучения.

) 088055

1088055

ВНЗЫй Заказ 2679/49 Тирам 447 Подднсиое

4жизил ППП "Патеат", r. Уагород,ул .Проектааа, 4