Устройство для измерения уровня расплава в конвертере

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ РАСПЛАВА В КОНВЕРТЕРЕ, содержащее расположенные над горловиной конвертера источник и детектор jf -излучения , подсоединенный через усилитель к анализатору амплитуд, выход которого подсоединен к входам измерителя интенсивности излучения и счетчика уробня, поразрядно через регистр памяти соединенного с цифровым табло , таймерный счетчик и блок управления , отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и удобства эксплуатации, .в. него дополнительно введен генера-, тор переменной частоты, механически соединенный через лекало с осью двигателя измерителя интенсивности, причем выход .генератора подсоединен к счетчику входа таймерного счетчика. VO 2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что в него дополнительно введены измерительная схема с реохордом-повторителем измерителя интенсивности и линеаризукицим резистором, соединенным с валом двигателя измерителя интенсивности, усилитель и двигатель. 3.Устр01Йство по пп. 1 и 2, о тли чающееся тем, что с ва лом двигателя уровня соединена штор . ка, расположенная между осветителем DO Сдд CD и прозрачньм силуэтом конвертера.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I 1!

4 (51i С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A8TOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3665785/22-02 (22) 06. 10.83 (46) 07.05.85. Бюл. В 17 (72) Э.Ф.Драчук, И.И.Клугерман, В.Г.Умрихин, В.Д.Жидков и Н.А.Кудрин (71) Челябинский металлургический завод и Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда и техники безопасности черной металлургии (53) 669.046.564(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 367151, кл. С 21 С 5/30, 1971.

2. Исследование опасных производ ственных факторов при выплавке стали в конвертерах и разработка технических мероприятий по их снижению.- Отсчет Всесоюзного научно-исследовательского института охраны труда ,и техники безопасности черной металлургии У 11.1-2-Б-12-30-P.. Челябинск, 1981. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УРОВНЯ РАСПЛАВА В КОНВЕРТЕРЕ, содержащее расположенные иад горловиной конвертера источник и детектор / -излучения, подсоединенный через усилитель к анализатору амплитуд, выход которого подсоединен к входам измерителя интенсивности излучения и счетчика уровня, поразрядно через регистр памяти соединенного с цифровым табло, таймерный счетчик и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ковьпнения точности измерения и удобства эксплуатации, в. него дополнительно введен генера-. тор переменной час оты, механически соединенный через лекало с осью двигателя измерителя интенсивности, . причем выход генератора подсоединен к счетчику входа таймерного счетчика. 3

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в него дополнительно введены измерительная схема с реохордом-повторителем измен рителя интенсивности и линеариэующим резистором, соединенным с валом двигателя измерителя интенсивности, усилитель и двигатель.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что с валом двигателя уровня соединена штор ка, расположенная между осветителем и прозрачнъм силуэтом конвертера.

1 1154336 2

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения

Изобретение относится к черной металлургии, к автоматизации выплавки стали н кислородных конвертерах.

Известно устройство для контроля уровня ванны в конвертере, содержащее подвижную кислородную фурму с датчиком положения, микрофон, соединенныи с усилителем, регистрирующий прибор и детектор скачкообразного изменения сигнала уровня шума Ц .

Однако данное устройство имеет недостаточные точность и надежность и, кроме того, неудобно технологически, так как требует для измерения уровня ванны подъема и последующего опускания фурмы, т.е. добавочных технологических операций, снижающих ритм производства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо- 20 му эффекту является устройство, содержащее контейнер с источником излучения и детектором, подсоединенный через усилитель к анализатору амплитуд, выход которого подсоединен к входам измерителя интенсивности излучения и счетчика уровня, поразрядно через регистр памяти соединенного с цифровым табло, таймерный счетчик и блок управления (2) .

Основными недостатками изьестного устройства являются недостаточная точность при применяемых значениях экспозиции и мощностях источника излучения и принципиально нелинейная шкала радиометра, что затрудняет промышленное использование устройства. Интенсивность отраженного сигнала экспоненциально убывает при удалении источника излучения от отра40 жателя. Поскольку диапазон измеряемых уровней весьма велик (от 11 до 5 метров), интенсивность отраженного сигнала при этом различается на дна порядка. Поскольку отраженный

45 сигнал имеет статический характер, достоверное измерение сигнала при малых значениях представляет значительные трудности и требует увеличения экспозиции до размеров, явно

50 нецелесообразных, если иметь в виду измерение сигнала при его больших значениях.

Цель изобретения — повышение точности измерения и удобства эксплуатации. уровня расплава н конвертере, содержащее расположенные над горловиной конвертера источник и детектор / -излучения, подсоединенный через усилитель к анализатору амплитуд, выход которого подсоединен к входам измерителя интенсивности излучения и счетчика уровня, поразрядно через регистр памяти соединенного с цифровым табло, таймерный счетчик и блок управления, дополнительно введен генератор переменной частоты, механически соединенный через лекало с осью двигателя измерителя интенсивности, причем выход генератора подсоединен к счетчику входа таймерного счетчика.

Кроме того, в устройство дополнительно внедены измерительная схема с реохордом-повторителем измерителя интенсивности и линеаризующим резистором, соединенным с валом двигателя измерителя интенсивности, усили— тель и двигатель.

Причем с валом двигателя уровня соединена шторка, расположенная между осветителем и прозрачным силуэтом конвертера.

На фиг. 1 изображена блочно-кинематическая схема устройства; на фиг. 2-5 — схемы отдельных блоков.

Устройство для измерения уровня расплава в конвертере содержит контейнер 1 с источником излучения и детектором, помещенным над горловиной конвертера 2 с расплавом 3. Контейнер 1 через линейный усилитель 4 и анализатор 5 амплитуд соединен с измерителем 6 интенсивности и счетчиком 7 уровня, поразрядно через регистр.8 памяти соединенного с цифровым табло 9.

С валом двигателя 10 измерителя 6 интенсивности соединены лекала 11 и 12.

С лекалом 11 механически соединен шток генератора 13 переменной частоты, выход которого подсоединен к входу таймерного счетчика 14. Работу таймерного счетчика 14, счетчика 7 уровня и регистра 8 координирует блок 15 управления.

Реохорд-повторитель 16 измерителя 6, соединенный с валом двигателя 10,è линеаризующий резистор 17, механически соединенный с лекалом 12, составляет основу измерительной схемы 18, выход которой подсоединен з 1154336 к усилителю 19, работающему на двигатель 20 уровня. Вал двигателя 20 механически соединен со стрелкой 21 указания уровня и через тросик 22 со шторкой 23, расположенной между осветителем 24 и силуэтом 25 конвертера 2, выполненным, например, из красного органического стекла. Тросик 22 движется по роликам 26 и соединен со шторкой 23 скрепками 27.

Силуэт 25 конвертера 2 и шторка 23 расположены на передней панели прибора.

Анапизатор 5 амплитуд соединен со счетчиком 7 уровня через схему 28 совпадения.

Измеритель 6 интенсивности (фиг. 2) состоит из одновибратора 29, соединенного с выходом анализатора 5 амплитуд, выпрямителя 30, операционного усилителя 31, компенсационной схемы 32 с рабочим реохордом 33 и реохордом-повторителем 16,,движки которых механически соединены с валом двигателя 10, подключенчого к выходу усилителя 34.

Измерительная схема 18 (фнг. 3) содержит реохорд 35, источник .36 стабильного напряжения, линеаризующий резистор 17 и реохорд-повторитель 16

30 измерителя б интенсивности..

Генератор 13 переменной частоты содержит неподвижную катушку 37 индуктивности и подвижную катушку 38, операционные усилители 39 и 40, фазосдвигающую цепь из резистора R1 и емкости С1, транзистора Т1 стабилизации. амплитуды и буферного каскада на транзисторе Т2 (фиг. 4).

Таймерный счетчик 14. (фиг. 5) содержит, например, схему 41 совпаде40 ния, счетчик 42, переключатель 43 коэффициента счета и управляющий триггер 44.

Блок 15 управления содержит, например, мультивибратор 45, инверторы 46., 47 и 48, одновнбратор 49, дифференцирующие цепочки на резисторах R2 и R3 и емкостях С2 и СЗ.

Блокировочный контакт 50 через формирователь.51 запрещает измерение при 0 необходимости, например при повороте, :конвертера 2.

Устройство для измерения уровня расплава работает следующим образом. 55

Отраженные от поверхности распла. ва 3 / -лучи воспринимаются детектором, помещеHHbM в,контейнере 1, располагаемом над горловиной конвертера 2. Линейный усилитель 4 усиливает импульсы детектора, а анализатор 5 амплитуд позволяет путем установления пороговых значений вьщелять регистрируемые импульсы от импульсов возможных помех, Выделенные анализатором 5 импульсы поступают на одновибратор 29, где нормируются по амплитуде и длительности, а затем выпрямитель 30 вьщеляет постоянную составляющую последовательности импульсов. С выхода выпрямителя 30 через операционный уси- литель 31 сигнал постоянного тока поступает на компенсационную схему 32 с рабочим реохордом 33, движок которого перемещается двигателем 10, управляемым усилителем 34.

Интенсивность регистрируемых импульсов .1т (имп./с) определяется формулой

К

= 3 + т 0 Н2 где о — постоянная составляющая излучения или фон, Н - расстояние от источника излучения до поверхности расплава 3;

К вЂ” постоянный коэффициент.

Угол поворота двигателя 10 и связанный с его валом реохорд-повторитель 16 по указанному квадратичному закону определяют уровень расплава 3 в конвертере 2.

Каждому положению движка реохорда 16 соответствует некоторое положение движка линеаризующего резистора 17, также связанного с валом двигателя 10 через лекало 12, профиль которого подобран так, что сигнал, поступающий на вход усилителя 19 линейно -зависит от уровня расплава 3.

Стрелка 21 указывает уровень ее линейной шкале. С дублирующего реохорда прибора уровня (не показан) может быть подан в ЭВМ токовый сигнал, соответствующий уровню расплава 3. В прибор может быть встроен также конечный выключатель (на фиг. 1 не показан) для принятия экстренных мер (прекращение или снижение дутья и др.) при черезмерном повышении уровня расплава 3 в конвертере,2.

Для удобства наблюдения уровня расплава 3 предусматривается подсвеченный осветителем 24 силуэт 25 конвертера 2, открываемый шторкой 23, движущейся благодаря скрепкам 27 сов<

i 154336 местно с тросиком 22 при повышении уровня расплава 3.

Цифровой канал устройства работает следующим образом.

Двигатель 10 через лекало 11 воздействует на шток, перемещающий подвижную катушку 38 генератора 13 (фиг. 4) относительно неподвижной катушки 37, благодаря чему частота генератора 13 изменяется.

В качестве генератора 13 выбран стандартный преобразователь ПГ, выходная частота которого может изменяться от 4000 до 8000 Гц.

Измерение производят следующим образом, При снятии блокировки (фиг. 5) размыканием контакта 50 мультивибратор 45, входы а и b которого являются входами его внутренней схемы ИЛИ, переходит в режим автоколебаний первым же импульсом возбужде- . ния управляющего триггера 44 таймерного счетчика 14. Дальнейшая работа мультивибратора 45 запрещается сигналом с инверсного выхода триггера 44.

Импульсы генератора 13, поступая через схему 41 совпадения на вход счетчика 42, заполняют последний, обеспечивая необходимую экспозицию для счетчика 7 уровня подачей разрешающегб потенциала на схему 28 совпадения.

На D-входах (не показаны) счетчика 7 предварительно записывают число, например, 1180, которое подачей импульса на С-вход заносится в счетчик 7.

Во время экспозиции через схему 28 совпадения в счетчик 7, работающий в режиме вычитания, поступают импульсы с анализатора 5 амплитуд, число которых пропорционально времени экспозиции и интенсивности отраженного сигнала 3 ..

По заполнении счетчика 42 на Rвходе триггера 44 формируется импульс! сброса, а через инверторы 46 и 47 поступает короткий импульс для переписки содержимого счетчика 7 (т.е. результата измерения) в регистр 8 памяти и индикации на цифровом табло 9.

Запрет с входа мультивибратора 45 снимается.

Импульс с выхода дифференцирующей цепочки R>C поступает также на одновибратор 49, вновь дифференцируется цепочкой R С, поступает на С-вход. счетчика. 7 и со счетчика 7 вновь записывается число 1180.

Устройство готово к следующему изме. рению.

Линеаризация кривой 3 = f(H) изменением времени экспозиции таймерного счетчика улучшает одновременно метрологические характеристики, так как экспозиция для слабых сигналов увеличивается.

30 Если позволяет технология, то экспозиция может быть увеличена, например в 10 раэ одновременным увеличением уставок счетчиков 42 и 7 до номиналов, соответственно

60800 и 11800, чем достигается дальнейшее увеличение точности устройства с отсчетом высоты в миллииетраъ.

Годовой экономический эффект ссссо тавит при внедрении на трех конвертерах не менее 150 тыс. руб.

3354336

47иа. 1

1154336

Составитель Ю.Рыбьев

Техред Л.Микещ Корректор Г.Решетиик.

Редактор Н.Тупица

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

Заказ 2636/25 Тнрак 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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