Устройство для контроля крупности сыпучих материалов в потоке

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КРУПНОСТИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ в ПОТОКЕ, содержащее воспринимающий элемент в виде колеблющейся механической системы с упругой пластиной и электромагнитным демпфером с управляемым блокрм питания, вибропреобразователь, преобразователь статического перемещения воспринимающего элемента, датчик массы потока, три блока обработки сигналов, таймер и арифметический блок,соединенньш с блоком регистрации, о т л и ч а ющ ее с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено датчиком скорости воспринимающего элемента и блоком управления демпфером по скорости воспринимающего элемента, выполненньм в виде предварительного усилителя, з равляемого интегратора, узкополосового фипьтра , экстремум-регулятора, управляемого усилителя и элемента установки . экстремум-регулятора в начальное положение, причем выход предварительного усилителя соединен с входом управляемого усилителя и первым входом управляемого интегратора, выход управляемого интегратора соединен ,через узкополосовой фильтр с первым входом экстремум-регулятора, с вторым входом которого соединен выход элемента установки экстремум-регулятора в начальное положение, выход управляемого усилителя соединен с входом управляемого блока питания, вибропреобразователь, преобразова (Л тель статического перемещения воспринимающего элемента и датчик массы потока через соответствующие блоки обработки сигналов, соединены с первьы, вторым и третьим входами арифметического блока, четвертый вход которого подключен к первому выходу Ф таймера, второй выход таймера соедиРд нен с соответствзтощими входами блоков обработки сигналов, с вторым 00 Од входом управляемого шэт-егратора и с входом элемента установки экстремумрегулятора в начальное положение.

СОЮЗ СО8сТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) . 4(5t) В 02 С 25 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3704039/29-33 .(22) 15. 12.83 (46) 23.03.85. Бюл. 1Ф 11 (72) Г.Н.Кунаев, И.Н.Смурова, П.А.Новицкий, А.П.Годованик и В.Б.Бурлак (7 I ) Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт автоматизации черной металлургии, (53) 621.926(088.8) (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ .КРУПНОСТИ СЫПУЧИХ MATEPHAJIOB B

ПОТОКЕ, содержащее воспринимающий элемент в виде колеблющейся механической системы с упругой пластиной и электромагнитным демпфером с управляемым блоком питания, вибропреобразователь, преобразователь статического перемещения воспринимающего элемента, датчик массы потока, три блока обработки сигналов, таймер и арифметический блок, соединенный с блоком регистрации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено датчиком скорости воспринимающего элемента и блоком управления демпфером по скорости воспринимающего элемента, выполненным в виде предварительного усилителя, управляемого интегратора, узкополосового фильтра, экстремум-регулятора, управляемого усилителя и элемента установки, экстремум-регулятора в начальное положение, причем выход предварительного усилителя соединен с входом управляемого усилителя и первы@ вхо дом управляемого интегратора, выход управляемого интегратора соединен через узкополосовой фильтр с первьи входом экстремум-регулятора, с вторым входом которого соединен выход элемента ус ановки экстремум-регулятора в начальное положение, выход управляемого усилителя соединен с входом управляемого блока питания, вибропреобразователь, преобразователь статического перемещения воспринимающего элемента и датчик массы С потока через соответствующие блоки обработки сигналов. соединены с первьм, вторым и третьим входами арифметического блока, четвертый вход кото- >,,е рого подключен к первому выходу. таймера, второй выход таймера соединен с соответствующими входами бло-. ков обработки сигналов, с вторым входом управляемого интегратора и с О© входом элемента установки экстремум- ©Ъ регулятора в начальное положение.

1 11460

Изобретение относится к измерению

1 гранулометрическрго состава потока промьппленного сырья и может быть применено для контроля крупности дробленой железной руды в потоке на, перегрузке конвейеров дробильной фабрики, на конвейере обогатительной фабрики горно-обогатительного предприятия, для контроля крупности питания мельниц самоизмельчения железной руды, для контроля крупности дробленых нерудных материалов на предприятиях промьппленности стройматериалов при наличии участка свободного падения потока материала, а также может использоваться как в составе АСУ ТП предприятия, так и автономно, для оперативного контроля.

Известно устройство для автомати-. ческого контроля средней крупности потока сыпучего материала, в котором

1 воспринимающий элемент выполнен в виде виброизолированной балки, имеющей вибродатчик, подключенный на входы двух избирательных усилителей, настроенных на две соседние резонансные частоты колебаний воспринимающего органа, а выходы избирательных усилителей подключены к блоку сравнения, выход которого соединен с регистрирующим прибором.

Однако контроль крупности с помощью этого устройства имеет погрешность за счет того, что сигнал вибродатчика, стохастический по природе, анализируется как детерминированный.

Возмущающее воздействие на сигнал вибродатчика оказывают изменения производительности потока, физикомеханических свойств контролируемого материала (крепости), скорости подачи материала.

Ъ

Наиболее близким к изобретению ,по технической сущности является устройство контроля крупности сыпучих материалов в потоке, содержащее воспринимающий элемент в виде колеблющейся механической системы с упругой пластиной и электромагнитным демпфером с управляемым блоком питания, вибропреобразователь, преобразователь статического перемещения воспринимающего элемента, датчик массы пото ка, три блока обработки сигналов, таймер и арифметический блок, соеди- Ы ненный с блоком регистрации.

Однако в известном устройстве ком< пенсация влияющих воздействий производительности потока, скорости подачи материала н крепости материала происходит при обработке сигналов датчиков, в результате котор, и вычисляется величина, пропорциональная произведению среднего значения мощности потока на квадрат частного от деления среднего значения амплитуды ускорений на среднее значение статического перемещения воспринимающего элемента.

Найденная величина однозначно определяет гранулометрическую характеристику потока при условии поддержания резонансной частоты колебаний воспринимающего элемента постоянной, что предполагалось достигать при помощи элемента сравнения. В этом элементе происходит сравнение частоты, соответствующей экстремуму амплитудно-частотной характеристики сигнала вибропреобразователя с опорной (меньшей разонансной) частотой, результат сравнения преобразуется управляемым блоком питания в ток электромагнитного демпфера, т.е. изменяя демпфирование механической системы, поддерживают заданное значение резонансной частоты.

Кроме того, известное устройство также не может обеспечить повышение точности измерения из-за потери информации в цепи элемента сравнения: при установке вибропреобразователя на тонкой переходной пластине обнаруживается изменение ампл студио-частотной характеристики сигнала вибропреобразователя. Амплитуды составояющих сигнала, содержащих информацию о резонансной частоте механической системы, малы по сравнению с амплитудами составляющих, содержащих информацию о резонансной частоте переходной пластины, вследствие чего становится невозможно по сигналу вибропреобразователя судить об изменениях демпфирования механической системы, что и приводит к потерям точности измерения.

Цель изобретения — повышешие точности контроля.

Эта цель достигается тем, что устройство для контроля крупности сыпучих материалов в потоке, содержащее воспринимающий элемент в виде колеблющейся механической системы с упругой пластиной и электромагнитным демпфером с управляемым блоком питания, вибропреобразователь, пре3 1146086 4 обраэователь статического перемеще- три блока обработки ния воспринимающего элемента, дат- рения среднего задаче чик массы потока, три блока обработ- ускорений 9, измерен ки сигналов, таймер и арифметичес- чения перемещения во кий блок, соединенный с блоком ре- 5 элемента 10, измерен гистрации, снабжено датчиком скорос- значения массы поток ти воспринимающего элемента и бло- блок 12 управления д ком управления демпфером по скорос- рости воспринимающег ти воспринимающего элемента, выпол- Каждый из каналов ненным в виде предварительного уси- 10 включает в себя пре лителя, управляемого интегратора, литель 13-15, фильтр узкополосового фильтра, экстремум- усилитель 1 9-2 I, .де т регулятора, управляемого усилителя зователь 22-24 и уср и элемента установки экстремум-ре- ратор 25-27. гулятора в начальное положение, при- 15 Блок управления д чем выход предварительного усилителя чает в себя предвари соединен с входом управляемого.уси- тель 28, управляемый

>лителя и первым входом управляемого уз к о поло сов ой филь тр интегратора, выход управляемого ин- на резонансную часто тегратора соединен через узкополосо- gp принимающего элемент вой фильтр с первым входом экстре- гулятор 31 сигнала у мум-регулятора, с вторым входом ко- фильтра, управ.пяемый торого соединен выход элемента уста- регулятором коэффици новки экстремум-регулятора в началь- элемент 33 установки ное положение, выход управляемого 5 лятора в начальное и усилителя соединен с входом управ- Выход индукционно ляемого блока питания, вибропреобра- рости через предвари эователь, преобразователь статическо — тель 28 соединен с в го перемещения воспринимающего эле- емого усилителя 32 с мента и датчик массы потока через

30 фициента усиления и соответствующие блоки обработки сиг- тегратора 2- выход налов соединены с первым, вторьМ и с входом уэкополосов третьим входами арифметического бло- выход фильтра 30 — с ка, четвертый вход которого подклю — муи-регулятора 31, в чен к первому выходу таймера, второй та 33 установки экст выход таймера соединен с соответст- 5 в начальное положени вующими входами блоков обработки ным входом экстремум сигналов, с вторым входом управляемо- выход экстремум †ре

ro интегратора и с входом элемента лятором коэффициента установки экстремум-регулятора в ляемого усилителя 32 начальное положение.

40 ляемого усилителя 32

На чертеже приведена блок-схема ка 4 питания демпфер устройства. также включает в себ

Основу устройства контроля крупности сыпучих материалов составляет воспринимающий элемент, представляющий собой колеблущуюся механическую ,систему, состоящую из приемника 1, упругой пластины (пружины) 2 и электромагнитного демпфера 3 с управляе- 5Р мым блоком 4 питания. Устройство имеет вибропреобразователь 5 на тонкой переходной пластине, преобразователь 6 статического перемещения воспринимающего элемента, датчик 7 55 массы потока и индукционный датчик 8 скорости воспринимающего элемента.

Кроме того, устройство содержит сигналов: измения амплитуды ия среднего знаспринимающе ro ия среднего а t1, а также емпфером по скоо элемента. измерения дварительный уси16-18 помех, ектор преобра» едняющий интегемпфером вклютельный усилиинтегратор 29, 30, настроенный ту колебаний воса, экстремум-.резкополосового усилитель 32 с ента усиления и экстремум- регуоложение.. го датчика 8 скотельный усилиходами управлярегулятором коэфуправляемого ининтегратора 29— ого фильтра 30, входом экстреыход элеменремум-регулятора е — с установоч-регулятора 31, лятора 31 с регуусиления управа выход управ — с входом блоа. Устройство я таймер 34, арифметический блок 35 и регистрирующий блок 36. Таймер 34 связан с управляемыми входами интеграторов 25-29, . элементом 33 установки экстремум-регулятора в начальное положение и арифметическим блоком 35.

Устройство работает следующим образом.

Контроль крупности сыпучего материала осуществляется в потоке падаю-.. щего материала, для чего помещают в поток приемники 1 воспринимающего элемента.

В первичных измерителях 5-7 устройства вырабатываются сигналы, про1146086 порциональные соответственно ускорению колебаний воспринимающего элемента в потоке материала, статическому перемещению воспринимающего элемента и массе контролируемого потока. Каждый из этих сигналов в отдельном канале измерения в общем случае преобразуется в следующей последовательности: предварительное усиление и передача по кабелю, фильт- 1О рация промышленных помех, усиление, детектирование и усреднение (интегрирование). Эти операции выполняются в следующих блоках и узлах каждоге K H H MepeHH ; предваритель- 15

"ных 28 и 13- I5, фильтрах 16-18 помех, усилителях 19-21, детекторахпреобразователях 22-24 и усредняющих интеграторах 25-27, В детекторах-преобразователях 22- И

24 сигнал, помимо детектирования, преобразуется в унифицированный (аналоговый или код) удобный для дальнейшего интегрирования вид.

В первичном измерителе 8 вырабатывается сигнал, пропорциональный . скоростч колебаний воспринимаемого элемента. Этот сигнал преобразуется в блоке 12 управления демпфером 3О по скорости воспринимающего элемента следующим образом: после усиления предварительным усилителем 28 сигнал поступает на вход управляемого усилителя 32 с регулятором коэффициента усиления, выходной сигнал усилителя 32 подается на управляющий !вход блока 4 питания электромагнитного демпфера в фазе, обеспечивающей увеличение тока электромагнитного: демпфера 3 при удалении из него сер- дечника и наоборот, тем самым образуется цепь обратной связи, обеспечивающая вве,"ение дополнительного демпфирования в систему. Выходной сигнал предварительного усилителя 28 также поступает на вход управляемого интегратора 29, преобразующего сигнал в аналоговый, пропорциональный амплитуде колебаний воспринимающего элемента и поступающий на вход узкополосового фильтра 30, настроенного на резонансную частоту колебаний воспринимающего элемента, выходной сигнал узкополосового фильтра 30 поступает, на вход экстремум-регулятора 31, вы- 5 ход которого соединен с регулятором коэффициента усиления управляемого усилителя 32. Экстремум-регулятор 31 воздействуя на коэффициент усиления, устанавливает глубину обратной связи, обеспечивающую максимальный выходной сигнал узкополосового фильтра 30, т.е. неизменную резонансную частоту воспринимающего элемента.

Управление работой интегратора 2527 и 29, элемента 33 установки экстремум-регулятора в начальное положение и арифметического блока 35 осуществляется таймером 34, в котором формируются управляющие сигналы saпуска, остановки и сброса результатов.

Цикл измерения в устройстве начинается с подачи сигналов с таймера 34на интеграторы 10 и 11 каналов, в которых осуществляется интегрирование сигналов, пропорциональных статическому перемещению воспринимающего элемента и массе потока. Интегри- . рование заканчивается при подаче на интеграторы 10 и 11 каналов сигнала остановки, приводящего интеграторы в режим запоминания, после чего выдается запускающий сигнал на интегратор 29, выходной сигнал которого поступает на узкополосовый фильтр 30, а сигнал с фильтра — на экстремумрегулятор 31, который в начале каждого цикла измерения находится в начальном положении, соответствующем наименьшему демпфированию. Через время, достаточное для перехода процесса колебаний в установившееся состояние, по демпфированию с таймера 34 подается сигнал запуска на интегратор 9 канала, в котором осуществляется интегрирование сигйала, пропорционального ускорениям колебаний. Ин тегрирование заканчивается при подаче на интегратор 9 канала сигнала остановки, приводящего интегратор в режим запоминания,.после чего вьг дается запускающий сигнал на арифме(тический блок 35. В арифметическом блоке 35 вычисляется величина, пропорциональная произведению среднего значения мощности потока на квадрат частного от деления среднего значения амплитуды ускорений на среднее значение статического перемещения воспринимающего,элемента. Через время, достаточное для осуществления вычисления, с таймера 34 подается сигнал на запоминание полученного результата, на интеграторы — сигнал сброса информации, на элемент 33 установки — сигнал запуска для перевода. экстремум-регулятора 31 в начальное положение.

7 1346086 8

По найденной величине оп е пределяется устройству. Преимущество предлагаемогранулометрическая характеристика по- ro устройства состоит в повышении тока. Результат вычислений ий регистри- точности контроля за счет дачтика руется на регистрирующем блоке рующ оке 36. скорости и блока управления демпфером Результат вычислений свобо ен ободен от S но скорости воспринимающего элемента, возмущающих воздействий из е в и изменения при помощи которых неизменное знапроизводительности потока ско скорости чение резонансной частоты механичесподачи мате нала к е р, р пости материала кой системы полдерживается с большей за счет статистической обработки сигна точност ю Э точностью. то позволяет с большей лов в каналах изме ения и р расчета 10 точностью определять амплитуду ускопо формуле, заложенной в арифчетичес- рений следовател л довательно, и выходная веком устройстве. Эта положительная ха- личина определяется с большей точносрактеристика присуща и известно звестному тью, чем в известном устройстве.

BHHHHH Заказ 1254/8 Тираж 584 По писно е

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