Устройство для автоматического измерения степени заполнения барабанной мельницы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СОюз СОеетскиз

СОЦиаЛИСтИЧЕаКИЗ

Республик

<>904779 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 110480 (21) 2911455/29-33 .с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.02Я2. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 15.02.82 (31)М Кп з

В 02 С 25/00

Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий

ДЗ) УДК 621.926.5 (088.8) (72) Ав торы изобретения

В.Я.Ободан, Г.Н.Куваев, A.Ê.Ïàâëåíêo и Н.И,Ободан

E с

i !

I !

Научно-исследовательский и опытно-констфук1орский.:-... -;.. " институт автоматизации черной металлургйи и Днепропетровск и государственный университет им. 300-летйя воссоединeíèÿ (Украины с Россией (71) Заявители (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ

СТЕПЕНИ ЗАПОЛНЕНИЯ BAPABAHHOH МЕЛЬНИЦЫ

Изобретение предназначено для автоматического измерения заполнения барабанной мельницы мелющими телами и рудой и может быть использовано для автоматического управления технологическими циклами измельчения в черной и цветной металлургии, промышленности стройматериалов и других областях техники.

Известно устройство для автоматического измерения заполнения барабанной мельнйцы, содержащее датчик динамического воздействиями воспринимающий и усилительно-формирующие блоки, блок Формирования команд, соединенные со входом усилительноформирующего блока, блок запрета и блок разрешения, связанные со входом блока формирования команд (1).

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает достаточной точности измерения и надежности из-за необходимости введения датчика в зону динамического воздействия внутри измельченной загрузки.

Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматического измерения степени заполнения барабанной мельницы, содержащее источник света с фотоприемником, заслонку с профилем спирали

Архимеда, усилитель-инвертор, измеритель длительности импульса, блок усреднения и блок управления (2) .

Однако крутизна характеристики устройства недостаточно стабильна, так как длительность импульсов определяется не только. положением светящейся точки, но зависит и от скорости вращения обтюратора. Этот недостаток не является существенным в оптических следящих системах, цель которых — уменьшение рассогласования, но становится недопустиьбим в измерительных системах. Кроме того, на длительность импульсов в устройстве значительно влияют изменения яркости источника, прозрачности оптики и другие амплитудные факторы. .Они оказываются особенно ощутимыми в тяжелых условиях эксплуатации иэмельчительного оборудования, харак25 теризующихся большой запыленностью, влажностью, динамическими нагрузками и другими неблагоприятными факторами.

Цель изобретения — повышение точ30 ности измерения и надежности работы.

904779

Цель достигается тем, что устройство для автоматического измерения степени заполнения барабанной мельницы, содержаШее источник света с фотоприемником, заслонку с профилем спирали Архимеда, усилительинвертор, измеритель длительности импульса, блок усреднения и блок управления, снабжено дополнительной . заслонкой, датчиком углового положения барабана, переключателем, блоком вычитания, дополнительным измерителем длительности импульса, и блоком деления, причем фотоприемник через усилитель-инвертор и переключатель соединен с измерителем длительности импульса, выходы измерителей длительности импульсов подключены к соответствующим входам блока вычитания, один «:з выходов которого подключен к одному из входов блока деления, другой вход которого соединен с выходом дополнительного измерителя длительности импульса, датчик углового положения барабана подключен ко входу блока управления, выходы которого соединены с переключателем, с другим выходом блока вычитания, с одним выходом блока деления и с выходом блока усреднения, вход которого подключен к другому выходу блока деления, а допблнительная заслонка выполнена в виде сектора.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — осциллограммы основных импульсов в функции угла поворота отсчитываемого по положению передней грани основной заслонки относительно вертикальной оси. на схеме изображены барабан мельницы 1, основная заслонка 2, дополнительная заслонка 3, источник света 4, луч света 5, фотоприемник б, усилитель-инвертор 7, переключатель

8, датчик углового положения барабана 9, блок управления 10, измерители длительностей импульсов 11 и

12, блок вычитания 13, блок деления 14, блок усреднения 15.

На поверхности барабана 1 укреплены непрозрачные заслонки 2 и,3 так, что они находятся в плоскости, перпендикулярной оси вращения барабана посредине его длины. Основная заслонка 2 имеет профиль спирали

Архимеда с центральным углом основания Ф, . Дополнительная заслонка выполнена как часть сектора с углом

o(,, центр которого совпадает с.осью барабана. Источник света 4, например, лазер, установлен так, что его луч 5 параллелен образуюшей барабана и может перекрываться заслонками

2 и 3, с другой стороны которых установлен фотоприемник б, Плоскость, проходящая через ось луча и ось барабана, отклонена от вертикали на угол У, в сторону вращения барабана. Источник света 4 имеет в своем составе фокусирующие элементы, которые обеспечивают минимальное сечение луча в плоскости врацения

5 устройство работает следующим образом.

Свет от источника 4 попадает на фотоприемник б и вызывает на его выходе напряжение U„ (cM. фиг. 2а). (При врашении барабана луч света 5 перекрывается заслонками поочередно, при этом на выходе фотоприемника б и усилителя-инвертора 7 возникают импульсы напряжения. Вначале

15 луч света перекрывает основная заслонка 2, имеющая профиль спирали

Архимеда. Передний фронт импульса формируется в момент времени, когда переднее ребро заслонки 2, движущейЯ0 ся снизу вверх, отклоняется от вертикали на угол Ч . Задний фронт импульса формируется через время „ определяемое степенью деформации барабана (на фиг. 26 этот фронт отме25 чен стрелкой). При дальнейшем повороте барабана свет перекрывается дополнительной заслонкой 3, имеющей форму сектора с центральным углом о(, . При такой форме заслонки дли30 тельности импульса (. не зависит от степени деформации барабана.

d0

Длительность каждого иэ импульсов измеряется при помоШи измерителей длительностей импульсов 11 и 12.

Вследствие того, что работа переключателя 8 синхронизирована с угловым положением барабана 1 при помощи датчика углового положения барабана

9 и блока управления 10, измеритель длительностей импульсов 11 соединен с усилителем-инвертором 7 в течение промежутка времени 0- (Ю вЂ” угловая скорость барабана), охватываюшего импульс, сформированный при перекрытии луча света основной заслонкой 2 (см. фиг. 2в). Аналогично измеритель длительностей 12 соединен с усилителем-инвертором 7 в течение промежутка времени 0-,, охватывающего импульс Cp., сформированный при перекрытии луча света дополнительной заслонкой 3 (см.фиг. 2г).

Поэтому по окончании времени 0-Йв измерителях длительностей импульсов 11 и 12 имеется информация о длительностях импульсов „ и Далее на промежутке времени „, — эти дли1р, тельности сравниваются путем вычитания в схеме вычитания 13 (cM.ôèã.

2д) . При вычитании компенсируются погрешности измерения длительности импульсов, связанные с амплитудными факторами (изменением яркости источника, прозрачности оптики, чувствительности фотоприемника и т. д.), так как эти факторы совершенно одина904779 формула изобретения

Н».А (а- с1 — 7 — ково влияют на длительности обоих импульсов (аддитивные погрешности) .

Полученная разность длительностей импульсов 7„ H 7, поступает в блок деления 14, на второй вход которой поступает делитель — длитель-.

/ ность импульса (, . Результат деления образуется на выходе блока деления

;14 в промежутке времени -Й--Д(см. фиг. 2е) ° Он не зависит от угловой скорости барабана, так как разность длительностей импульсов (à — () и длительность импульса Г обратно пропорциональны угловой скорости барабана. Полученный результат в дальнейшем усредняется эа несколько оборотов барабана в промежутках времени между †-у . При этом исключается влиянйе на результат измерения случайных флуктуаций, вызванных наличием вибраций барабана мельницы. Если центральный угол дополнительной заслонки 3 выбрать так, что где Н вЂ” высота основной заслонки;

A — расстояние между лучом и наружной поверхностью барабана. при номинальном заполнении, то результат измерения

aCq ь

Н

Здесь 1 — деформация барабана, вызванная отклонением заполнения от номинального.

Таким образом, между величиной изменения заполнения барабана и выходным сигналом предлагаемого устройства существует линейная зависимость, причем погрешность измерения деформации барабана примерно в 500 раз меньше погрешности измерения деформации барабана известным устройством.

Кроме того, устройство может быть реализовано с использованием стандартных элементов, например, лазера ЛГ-13, фотоприемника КФДМ, блока измерений длительностей, вычитания, деления и усреднения на субблоках агрегатированного комплек10

50 са КТС ЛИУС или интегральных микросхемах средней или большой степени интеграции серии К-155, а также на микро-ЭВМ типа Электроника С5-11 .

Предлагаемое устройство поэволяет повысить точность измерения и надежность работы.

1. Устройство для автоматического измерения степени заполнения барабанной мельницы, содержащее источник света с фотоприемником, заслонку с профилем спирали Архимеда, усилитель-инвертор, измеритель длительности импульса, блок усреднения и блок управления, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности ра боты, оно снабжено дополнительной заслонкой, датчиком углового положения барабана, переключателем, блоком вычитания, дополнительным измерителем длительности импульса, и блоком деления, причем фотоприемник через усилитель-инвертор и переключатель соединен с измерителем длительности импульса, выходы измерителей длительности импульсов подключены к соответствующим входам блока вычитания, один из выходов которого подключен к одному из входов блока деления, другой вход которого соединен с выходом дополнительного измерителя длительности импульса, датчик углового положения барабана подключен ко входу блока управления, выходы которого сОединены с переключателем, с другим выходом блока вычитания, с одним выходом блока деления и .с выходом блока усреднения, вход которого подключен к другому выходу блока деления.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что дополнительная заслонка выполнена в виде сектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 268147, кл. В 02 С 25/00, 1968.

2. Катыс Г.Л. Оптико-электрбнная обработка информации. М., Машиностроение, 1973, с ° 269-270.

904779

4(Составитель Л.Шарова

Редактор Н.Роижа ТехредМ. Рейвес Корректор Г.Огар

Заказ 204/13 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4