Устройство для измерения температурного профиля вращающейся печи

 

Изобретение относится к технике многоточечного измерения температуры во вращающихся печах и позволяет повысить надежность работы, улучшить условия обслуживания и ремонта путем уменьшения количества линий связи. Для этого коммутатор , расположенный на барабане печи, выполнен в виде нескольких гравитационных переключателей, установленных по длине барабана печи в местах расположения датчиков температуры. Каждый гравитационный переключатель закреплен на поверхности барабана печи с разворотим от положения срабатывания в сторону, противоположную направлению вращения печи на угол, равный-jq- х (n-1)-i, где N - количество датчиков в цикле опроса; п - порядковый номер датчика в цикле опроса; I - количество оборотов печи, необходимое для одного срабатывания гравитационного переключателя . 4 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 К 13/08

ГОСУДАРСТ8ЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

j К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4626658/10 (22) 27.12,88 (46) 29.02.92. Бюл. N 8 .(71) Иркутский филиал Всесоюзного научноисследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности и Иркутский государст.венный педагогический институт (72) А.Ю.Ипполитов, Л.А,Иванцов, Ю.А. Будаев, В.И. Крылепов и Т.Г.Варламова (53) 536.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1107012, кл. G 01 К 13/08, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N. 440546, кл. F 27 б 19/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

М 1362963, кл. G 01 К 13/08, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМ:ПЕРАТУРНОГО ПРОФИЛЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ

Изобретение относится к технике измерения температуры во вращающихся печах и может быть использовано в химическ0й, целлюлозно-бумажной, металлургической промышленности, например, в процессах обжига извести, шлама, цемента, прокаливания кокса, сушки фтористых солей.

Известно устройство для измерения температуры во вращающейся печи, содержащее датчик температуры, блок коммутации сигналов, состоящий из контактного кольца с сегментами и токосъемника, в котором для повышения надежности работы в условиях агрессивной среды, т.е. высокой температуры и паров химических веществ, токосъемник выполнен в виде гибкого про„„SU „„1716337 А1 (57) Изобретение относится к технике многоточечного измерения температуры во вращающихся печах и позволяет повысить надежность работы, улучшить условия обслуживания и ремонта йутем уменьшения количества линий связи. Для этого коммутатор; расположенный на барабане печи, выполнен в виде нескольких гравитационных переключателей, установленных по длине барабана печи в местах расположения датчиков температуры, Каждый гравитационный переключатель закреплен на поверхности барабана печи с разворотом от положения срабатывания в сторону, противоположную направлению вращения печи на угол, равный „х (и-1) i, где N — коли3600 чество датчиков в цикле опроса; и — порядковый номер датчика в цикле опроса; !количество оборотов печи, необходимое для одного срабатывания гравитационного переключателя. 4 ил. водника, установленного с возможностью вращения вокруг оси, и расположен в диагональной плоскости параллелограмма, сторонами которого являются два одновременно контактирующих с ним сегмента, установленных большими гранями параллельно продольной оси контактного кольца, причем отношение ширины токосъемника к ширине сегмента составляет

1:80 — 1:120.

Основным недостатком устройства является сложная система кабельных трасс, проложенных на вращающемся барабане печи.

При замере температурного профиля печи электрические сигналы от датчиков к

1716337

10 сегментному кольцу передаются по кабельным трассам. Эта трасса прокладывается по нагретой до значительной температуры поверхности вращающегося барабана печи, Обеспечение надежной защиты большого числа линий связи от механического и теплового воздействий представляет значительные технические трудности, а также снижает надежность устройства, затрудняет поиск неисправностей и ремонт.

Известна установка для измерения тем. пературного профиля вращающейся печи, содержащая установленные в ряде сечений датчики температуры с выводами, два токосьемных кольца, охватывающих барабан печи и электроизолированных от него; две неподвижные контактные щетки для съема сигналов с токосьемн ых колец, расположенные вне барабана печи; и1аговый искатель

1 для осуществления поочередной коммута,ции датчиков температуры с токосьемным кольцом, установленным на барабане печи; две подвижные контактные щетки, расположенные на барабане печи. и две неподвижные контактные щетки, расположенные вне барабана печи, для подвода электроэнергии к шаговому искателю;.источник питания шагового искателя; коммутационный аппарат, расположенный вне барабана печи, и расположенный на барабане печи исполнительный орган для управления работой шагового искателя, в котором первый вывод каждого датчика температур соединен с с первым токосьемным кольцом, второй вывод через шаговый искатель подключен к второму токосьемному кольцу, причем подвижные контактные щетки и исполнительный орган коммутационного аппарата расположены на поверхности барабана печи в одной осевой плоскости, а неподвижные контактные щетки и коммутационный аппарат — также в одной плоскости, но вне барабана печи.

Недостатком устройств является сложная система линий связи между элементами устройства, располо>кенными на барабане печи (датчики температуры, шаговый искатель, токосьемные кольца, токосьемные щетки, исполнительный орган коммутационного аппарата), Обеспечение надежной защиты большого числа линий связи, располо>кенных на барабане печи, от механического и теплового воздействий представляет значительные трудности. Большое число линий связи снижает надежность и ремонтопригодность устройства.

Известно также устройство для измерения твгпературного профиля вращающейся печи, содержащее установленные в ряды

55 сечений печи датчики температуры с выводами, закрепленными на наружной поверхности барабана печи, два подвижных контакта и шаговый искатель, через который выводы датчиков подключены к подвижным контактам, и два неподвижных контакта, расположенных вне барабана печи и соединенных с регистрирующим прибором. Для повышения надежности и упрощения конструкции шаговый искатель снабжен гравитационным переключателем, подвижные контакты выполнены в виде штанг, жестко закрепленнь:х одна за другой параллельно оси барабана печи, а неподвижные контакты — в виде штанг, установленных на основании печи перпендикулярно ее оси, один конец которых шарнирно закреплен, а второй подпружинен, гравитационный переключатель выполнен в виде L-образного грузила,жестко закрепленного на длинном плече якоря шагового искателя.

Известная установка является наиболее близкой по технической сущности и принята за прототип.

Основной недостаток устройства заключается в значительном количестве линий связи от датчиков до шагового искателя, которые закреплены на наружной поверхности вращающегося барабана печи, которые вращаются вместе с ним. Поэтому линии связи необходимо тепло- и электроизолировать от поверхности барабана печи, обеспечивая им жесткий к репеж и защиту от механических повреждений.

Длина трубчатых печей может достигать

300 м, количество датчиков — 20 и более, количество печей на предприятии — 10 и более штук.

Оснащение печей подобными устройствами требует большого количества термостойкого провода, крепежных элементов и т.п. и значительных материальных и трудовых затрат.

Большое число линий связи снижает также надежность устройства, затрудняет поиск неисправностей и ремонт, Поиск неисправностей и ремонт требует остановки печи, что накладывает жесткий лимит на время ремонта. Этот лимит времени исчисляется минутами из-за опасности "прогиба" (деформации) раскаленного барабана печи во время останова и выхода его из строя.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства, улучшение условий обслуживания и ремонта путем уменьшения количества линий связи.

Поставленная цель. достигается тем, что в устройстве для измерения температурного профиля вращающейся печи, содержа1716337 щем установленные в ряде сечений печи датчики температуры с выводами, токосьемник, состоящий из двух подвижных контактов, закрепленных на наружной поверхности барабана печи, гравитационный коммутатор для коммутации датчиков температуры к подвижным контактам, также закрепленный на наружной поверхности барабана печи, регистрирующий прибор, соединенный с неподвижными контактами токосъемника, коммутатор выполнен в виде нескольких гравитационных переключателей, установленных по длине печи в местах расположения датчиков температуры, причем каждый датчик температуры своими выводами подключен к входу своего гравитационного переключателя, а. выводы всех гравитационных переключателей соединены между собой и подключены к по5

15 движным контактам токосьемника, причем 20 каждый гравитационный переключатель закреплен нэ поверхности барабана печи с разворотом от положения срабатывания в сторону, противоположную направлению

25 вращения печи, на угол, равный

360,(„ 1)

N где N — количество датчиков в цикле опроса; п — порядковый номер датчика в цикле опроса; ! — количество оборотов печи, необходимое для одного срабатывания гравитационного переключателя.

Характерной особенностью предлагаемого устройства является следующее, Во-первых, применение в устройстве нескольких переключателей обеспечивает практически полное исключение линий свя- 40 зи QT датчиков до коммутатора за счет разнесения переключателей по длине барабана печи и закрепления их в непос- редственной близости от датчиков температуры.

В результате прилюбом количестведатчиков температуры кабельные трассы состоят из 1-2 проводов, соединяющих выводы переключателей с токосъемным устройством.

Это уменьшит количество кабельных линий, проложенных на барабане печи,.по сравнению с известными техническими решениями, где минимально возможное количество проводов Равно количеству датчиков 55 плюс один (например, на 20 датчиков — 21 провод).

Во-вторых, выполнение коммутатора в . виде нескольких переключателей гравитэционного типа позволяет синхронизировать работу нескольких разнесенных по длине барабана печи переключателей в едином цикле последовательного переключения точек контроля за счет зависимости настроек переключателей на срабатывание от углов поворота барабана печи и постоянства направления действия силы гравитации (тяжести), В результате отпадает необходимость введения в схему устройства элемента, синхронизирующего работу нескольких переключателей, расположенных на расстоянии один от другого, Увеличение же количества переключателей по сравнению с прототипом оправдано следующим.

Во-первых, каждый переключатель работает только с одной термопарой, т.е. переключатели однопозиционные.

Однопозиционные переключатели проще и надежнее многопозиционных (например, шаговых искателей), которые работают с несколькими датчиками и имеют несколько переключающих позиций, Во-вторых, при отказе одного из нескольких переключателей теряется только одна точка контроля, при отказе многопозиционного — ece.

В-третьих, при отказе переключателей их можно легко заменить на исправные посредством разъемных соединений (разъемов) без останова печи и ремонтировать отдельно от печи.

Таким образом целесообразно на барабане печи использовать несколько однопозиционных переключателей вместо нескольких кабельных линий и одного многопозиционного переключателя, На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 — гравитационный переключатель; на фиг, 3 однопроводная схема подключения гравитационных переключателей; на фиг. 4— двухпроводная схема подключения гравитационных переключателей.

Устройство содержит датчики 1 температуры, установленные в ряде сечений барабана 2 вращающейся печи и подключенные своими выводами к входам гравитационных переключателей 3, закрепленных в непосредственной близости от датчиков температуры (например, на их колодках). Выводы 4 гравитационных переключателей соединены между собой и подключены к подвижным контактам 5 токосъемника для передачи сигнала к двум неподвижным контактам б, закрепленными вне барабана печи и соединенным с регистрирующим прибором

7, 1716337

10

Для подключения датчиков температуры к подвижным контактам служит гравитационный переключатель (фиг, 2), выполненный, например, в виде геркона 8 с перекидными контактами 9, Геркон уста. новлен на цилиндрическом основании 10, внутри которого расположен блок шестерен

11 и 12, свободно посаженных на оси 13 и

14. Осевая шестерня 11 механически связана со штангой 15 и с закрепленным на ее свободном конце постоянным магнитом 16, Вторая шестерня 12 механически связана со штангой 17, на свободном конце которой расположен груз 18.

В зависимости от условий производства гравитационные переключатели могут включаться по одно- и двухпроводной схемам.

При однопроводной схеме включения

{фиг.. 3) выходы гравитационных переключа. телей 3 шунтируются перекидными контактами 9 герконов, Один из выходов первого гравитационного переключателя 3 соединен с одним из двух подвижных контактов

5, другой выход первого гравитационного переключателя 3 подключен к первому выходу второго гравитационного переключателя и т.д„второй выход последнего гравитационного переключателя подключен к второму подвижному контакту 5, Особенностью данной схемы подключения гравитационных переключателей является наличие только одного проводника, объединяющего выходы герконовых переключателей и соединяющего их с подвижны. ми контактами 5. В исходном состоянии (когда ни один датчик не подключен к регистрирующему прибору 7) электрическая цепь между подвижными контактами 5 закорочена. При срабатывании одного из нескольких гравитационных переключателей, за счет переключения контакта 9 в другое положение цепь разрывается и в разрыве цепи оказывается контролируемый датчик температуры.

Описанная схема предполагает, что контролируемый участок барабана печи находится между контактами 6 токосъемника.

В этом случае печь должна иметь две площадки для монтажа контактов 6 (например, в начале и конце печи).

Однако не на всех трубчатых печах имеется возможность монтажа двух площадок с . контактами 6 токосъемника „из-за ограниченного доступа к ним обслуживающего персонала и неблагоприятных условий эксплуатации {например, печь располагается высоко над землей, на высоких и узких подбандажных опорах, на открытом воздухе, закрытие помещения только в месте распо 5

55 ложения привода "горячей" и "холодной" головок), В этом случае целесообразно монтировать одну токосьемную площадку, а контакты 6 токосъемника располагать рядом.

Для этого случая на фиг. 4 приведена двухпроводная схема-подключения гравитационных переключателей.

При двухпроводной схеме подключения один из двух выводов каждого датчика 1 через гравитационные переключатели 3 соединен между собой и одним из двух подвижных контактов 5. Другие выводы датчиков 1 через нормально открытые контакты 9 герконов также соединены между собой и вторым подвижным контактом 5.

В исходном состоянии контакты 9 гравитационных переключателей разомкнуты.

Все датчики температуры отключены от подвижных контактов 5. При срабатывании гравитационного переключателя контакты 9 замыкаются и датчик 1 подключается к подвижным контактам 5, В целом устройство работает следующим образом.

При вращении барабана печи гравитационные переключатели 3 (фиг, 1 и 2) вращаются совместно с ним. При этом (фиг. 2) шестерня 12 гравитационного переключателя 3 под воздействием момента вращения, возникающего от воздействия ее со штангой 17 с грузом 18, вращается вокруг оси 14.

Шестерня 11, находящаяся в зацеплении с шестерней 12, также вращается вокруг оси

13 при вращении шестерни 12. Совместно с шестерней 11 вращается штанга l5 с закрепленным на ее свободном конце постоянным магнитом 16, жестко связанная с шестерней 11. При вращении шестерен 11 и

12 постоянный магнит 16 описывает окружность вдоль образующей цилиндрического основания 10 с закрепленным на нем герконом 8. При этом постоянный магнит 16,.проходя мимо геркона 8, вызывает переключение контактной группы 9 и срабатывание гравитационного переключателя, при котором датчик 1 подключается к выходу гравитационного переключателя 3. Моменты срабатывания гравитационных переключателей 3 соответствуют углам поворота барабана 2 печи.

Гравитационные переключатели 3 настраиваются на срабатывание в соответствии с необходимым циклом опроса датчиков

1 передаточным отношением шестерен 11 и

12 и углом Q, образованным штангой 15 и осевой линией, проходящей через контакты

9 геркона 8 и оси 13, 14..

Например, при цикле опроса датчиководно переключение за один оборот печи при

1716337

10 пяти датчиках передаточное отношение шестерен 5;1, Угол а для первого гравитационного переключателя устанавливается равным

О, для второго 5 = 72, для третьего о

360 о

2 360 о

= 144о, для четвертого = 216о, 3360 о для пятого 5 = 288 .

4 360о о

Это равноценно тому, что первый переключатель находится в исходном состоянии а= О, у второго переключателя шестерня 12 с грузом 18 повернута на один оборот в сторону, противрположную вращению, у третьего 15 — на два оборота, у четвертрго — на три и у пятого — на четыре.

Варьируя настройку указанных элементов, можно организовать при любом количестве датчиков . практически любую 20 последовательность их опроса.

В момент прохождения магнитом 16 контактов 9 геркона 8 подвижные контакты

5(фиг. 1) входят во взаимодействие с неподвижными контактами 6 токосъемника. При 25 этом один из датчиков 1 температуры, выводы 4 гравитационных переключателей 3, подвижные 5 и неподвижные 6 контакты токосъемника, регистрирующий прибор 7 образуют замкнутую электрическую цепь, в 30 которой датчик 1 подключен к входу регистрирующего прибора 7. При появленииэЛектрического сигнала на величину, соответствующую температуре в данной точке контроля, на диаграммной ленте при- 35 бора 7 вычерчивается график температурного профиля по длине барабана печи.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет.за счет уменьшения количества линий связи на барабане печи упростить структуру кабельных трасс, повысить надежность и ремонтоп ригодность устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения температурного профиля вращающейся печи, содержащее датчики температуры, установленные в ряде сечений печи, токосъемник с двумя подвижными контактами; закрепленными на наружной поверхности барабана печи, и двумя неподвижными контактами, расположенными вне барабана печи и подключенными к входу регистрирующего прибора, и коммутатор, закрепленный на наружной поверхности барабана печи, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что,. с целью повышения надежности, в нем коммутатор выполнен в виде нескольких гравитационных переключателей, установленных по длине печи в местах раз- мещения датчиков температуры, причем каждый датчик температуры своими выводами подключен к входу своего гравитационного переключателя, выходы всех гравитационных переключателей соединены между собой и подключены к подвижным контактам токосъемника, а каждый гравитационный переключатель Закреплен на поверхности барабана печи с разворотом от положения срабатывания в сторону, противоположную направлению вращения печи, на угол, равный (п-1)1, где Й вЂ” количество датчи360 ков в цикле опроса; и — порядковый номер датчика a K e 0 ac ; I — количество оборотов печи, необходимое для одного срабатыванияя гравитационного переключателя.

1716337

1716337

Составитель А.Ипполитов

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор А.Маковская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 604 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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