Устройство для автоматического управления процессом магнитотермического восстановления тетрахлорида титана

 

СОюз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 885317 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) За к влено 1 I . 0! . 79 (21) 27 1 1872/22 02 с присоединением заявки М (512л%. Кл.

С 22 В 53/00

Гоеудврстмнный квинтет

В.А, Иванов, M. P. Шапировский, В. В. Кишнев, 3. Г. Салихов, В.И. Зарубинский, В. Я.Фатеев, В.А.Михайлов и А. Н. Никонов

C (72) Авторы изобретения

Московский ордена Октябрьской Рево 1юции и ордена Трудового

Красного Знамени институт стали и сплавов и Институт,.:

1 проблем п ав ения АН СССР (7I) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ МАГНИЕТЕРМИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ТЕТРАХЛОРИДА ТИТАНА

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом магниетермического восстановления тетрахлорида титана и может найти применение для получения химически агрессив-. ных расплавов в автоматизированной редкометаллической промьппненности.

Известно устройство автоматического управления процессом магниетермического восстановления тетрахлорида

10 титана, содержащее датчик расхода тетрахлорида титана в реактор, выход которого подключен,к интегратору, запорный элемент с исполнительным механизмом, блок разрешения на слив

15 расплава из реактора, выход которого соединен с первым входом блока управления запорным элементом (lg.

Недостаток известного устройстванизкая точность управления процессом из-за отсутствия возможности непрерывного точного контроля уровней расплава в реакторе и низкого срока службы функциональных элементов устройств, приводящие к возрастанию интегральной (или накапливающихся от цикла к циклу сливов) ошибки управления процессом, что снижает эффективность и надежность работы технологической установки в целом.

Цель изобретения — снижение интегральной ошибки управления процессом восстановления тетрахлорида титана и повышение надежности работы оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для .автоматического управления процессом магниетермического восстановления тетрахлорида титана, содержащее датчик расхода тетрахлорида титана в реактор, выход которого подключен к интегратору, эапорный элемент с исполнительным механизмом, блок разрешения на слив расплава из реактора, выход которого соединен с первым входом блока управления запорным элементом, дополнительно снабжено тремя сумматорами, блоком

885317

15

20 задания эталонных верхнего и нижне го значений уровня расплава, двумя пороговыми элементами соответственно значениям верхнего и нижнего уровня, датчиком уровня расплава в реакторе, блоком управления выходным сигналом датчика уровня, блоком корректировки заданного уровня расплава, при этом выход датчика тетрахлорида титана последовательно через первые входы интегратора, первого сумматора, второй пороговый элемент и второй вход блока управления запорным элементом соединен с одним входом исполнительного механизма запорного элемента, а первый выход блока задания эталонных верхнего и нижнего значений уровня расплава последова тельно через один вход второго сумматора и через первый выход первого порогового элемента соединен с другим входом исполнительного механизма запорного элемента, второй — через один вход третьего сумматора и блок корректировки заданного уровня расплава соединен со вторым входом первого сумматора, третий соединен с третьим входом первого сумматора и выход датчика уровня расплава в реакторе через первый выход блока управления выходным сигналом датчика уровня расплава одновременно соединен с другими входами второго и третьего сумматоров, причем второй выход первого порогового элемента соединен со вторым входом интегратора, а третий — со вторым входом блока управления выходным сигналом датчика уровня расплава в реакторе, к третьему входу которого подключен третий выход блока управления запор- ным элементом.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 расхода тетрахлорида титана в реактор, интегратор 2, первый сумматор З,блок

4 задания эталонных значений верхнего и нижнего уровня расплава в реакторе, второй сумматор 5, первый пороговый элемент 6, запорный элемент 7 с исполнительным механизмом, датчик

8 уровня расплава в реакторе, блок

9 управления выходным сигналом датчика уровня, третий сумматор 10, блок

ll корректировки заданного уровня расплава, второй пороговый элемент .

12, блок 13 управления запорным эле25

4 ментом и блок 14 разрешения на слив расплава из реактора.

Выход датчика 1 расхода тетрахлорида титана последовательно через первые входы интегратора 2, первого сумматора 3, второй пороговый элемент

12 и второй вход блока 13 управления запорным элементом соединен с одним входом исполнительного механизма запорного элемента 7. Первый выход блока 4 задания эталонных верхнего и нижнего значений уровня расплава в реакторе последовательно через один вход второго сумматора 5 и через первый выход первого порогового элемента 6 соединен с другим входом исполнительного механизма запорного элемента 7. Второй выход блока 4 задания эталонного верхнего и нижнего значений уровня расплава в реакторе через один вход третьего сумматора 10 и блок !1 корректировки заданного уровня расплава соединен со вторым входом первого сумматора

3, а третий выход блока 4 соединен с третьим входом первого сумматора 3 °

Выход датчика 8 уровня расплава в реакторе одновременно соединен с другими входами второго 5 и третьего

10 сумматоров. Второй выход первого порогового элемента 6 соединен со вторым входом интегратора 2 (или со входом сброса интегрального сигнала), а третий его выход соединен со вторым входом блока 9 управления выходным сигналом датчика уровня расплава в реакторе. Выход блока 9 одновременно соединен со входами второго 5 и третьего IO сумматоров, первый вход соединен с выходом датчика 8 уровня расплава, второй вход соединен с третьим входом первого порогового элемента 6, а третий вход — с третьим выходом блока 13 управления запорным элементом;

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал датчика I расхода тетрахлорида титана интегрируется на интеграторе 2 с заданным коэффйциентом

К и подается на вход первого сумматора 3. Этот сигнал является приращиванием уровня расплава,в реакторе, т.е. косвенной информацией изменения уровня расплава в реакторе во времени. На сумматоре 3 выходной сигнал интегратора 2 сравнивается с заданным вчходным сигналом блока 4 задания эталонных верхнего и нижнего значе!

Ф

IS

ЬЬ

ЬО

5 8 ний уровня расплава в реакторе, Отметим также, что до этого момента выходные сигналы элементов 5-14 не участвуют в функционировании устройства. При равенстве упомянутых сигналов сравнения в элементе 3 на выходе порогового элемента 12 появляется сигнал, который является первичной информацией для подготовки вспомогательного оборудования (ковша) к сливу расплава из реактора.

После получения сигнала от элемента 12 на одном из выходов блока 13 появляется сигнал, который вводит выходной сигнал датчика 8 уровня в элементы 10 и 5 через блок 9. Это позволяет вводить датчик 8 в агрессивную среду, т.е. в реактор лишь на время слива расплава. В элементе .:

10 сравниваются, таким образом,эталонное значение (допустим верхнее значение уровня расплава в реакторе) сигнала уровня из блока 4 и сигнал о фактическом значении уровня расплава в реакторе, поступающий от датчика 8 через блок 9. Если выходной сигнал интегратора 2 не соответствует фактическому значению приращения уровня расплава в реакторе, то на выходе элемента 10 появляется разностный сигнал, пропорциональный ошибке первичной информации об уровне

Тогда на выходе блока ll тоже появляется сигнал, пропорциональный ошибке (блок 11 желательно выполнить с ..глубокой отрицательной обратной связью, например, в виде усилителя с отрицательной связью, вход которого управляется реле времени), и вход его отключается от выхода элемента 10. Это обеспечивает уточнение задания срабатывания порогового элемента 12 для получения следующего сигнала на слив расплава. Из изложенного принципа действия перечисленных узлов и их связей видно, что они обеспечивают точное управление по верхнему уровню расплава в реакторе.

Рассмотрим далее управление по нижнему уровню расплава в реакторе.

Так как быстродействие блока ll в

100-1000 раз выше быстродействия элемента 7, то одновременно с получением информации о готовности вспомогательногоi оборудования (ковша) к приему расплава появляются сигналы на всех выходах блоков 14-13 и вклю чается элемент 7, обеспечивая тем

853!7 4 самым начало слива расплава из реактора, На элементе 5 сравнивается эталонное значение уровня (имеется в виду нижнее или минимальное значение) расплава - сигнал на выходе блока 4 и текущее значение уровня — сигнал на выходе блока 9. При их равенстве срабатывает пороговый элемент 6 и одновременно сбрасывает выходной сигнал интегратора 2, отключает элемент

7 (прекращается слив расплава) и приводит в исходное состояние блок

9, т.е. сигнал с выхода элемента 8 прекращает свое участие в формировании операций при управлении процессом, Предлагаемое устройство позволяет получить высокую точность управления процессом магниетермического восстановления тетрахлорида титана за счет исключения возможности накопления интегральной составляющей ошибки от цикла к циклу слива расплава. Если учесть, что время слива расплава из реактора в !5-20 раз меньше периода накопления его в реакторе, то очевидно так же, что срок службы датчика фактического значения уровня расплава в реакторе увеличивается настолько же.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления процессом магниетермического восстановления тетрахлорида титана, содержащее датчик расхода тетрахлорида титана в реактор, выход которого подключен к интегратору; запорный элемент с исполнительным механизмом, блок разрешения на слив расплава из реактора, выход которого соединен с первым входом блока управления запорным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью снижения интегральной ошибки управления процессом и повышения надежности :работы оборудования, оно дополнительно снабжено тремя сумматорами, блоком задания эталонных верхнего и нижнего значений уровня расплава, двумя пороговыми элементами соответственно значениями верхнего и нижнего уровня, датчиком уровня расплава в реакторе, блоком управления выходным сигналом датчика уров.ня, блоком корректировки заданного уровня расплава, при этом выход дат885317

ВНИИПИ Заказ 10453/36

Тираж 684 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 чика тетрахлорида титана последовательно через первые входы интегратора, первого сумматора, второй пороговый элемент и второй вход блока управления запорным элементом соединен с одним входом последовательного механизма запорного элемента, а первый выход блока задания эталбнных верхнего и нижнего значений уровня расплава последовательно через один вход второго сумматора и через первый выход первоro порогового элемента соединен с другим входом исполнительного механизма запорного элемента, второй — через один вход третьего сумматора и блок корректировки заданного уровня расплава соединен со вторым входом первого сумматора, третий соединен с третьим входом первого сумматора и выход датчика уров-, ня расплава в реакторе через первый выход блока управления выходным сигналом датчика уровня расплава одновременно соединен с другими входами второго и третьего сумматоров, причем второй выход первого порогового. элемента соединен со вторым входом интегратора, а третий — со вторым входом блока управления выходным сигналом датчика уровня расплава в реакторе, к третьему входу которого подключен третий выход блока управления запорным элементом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 16 1489, кл. С 22 В 53/00,1968.