Устройство для прогнозирования выбросов из кислородного конвертора

ОПИСАНИЕИЗОВРЕтЕНИЯ ДЗ 905 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 011177 (21) 2540505/22-02с присоединением заявки Ио(51)М. Кл.з С 21 С 5/30 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 669. 184. 65, .ОХ 1.56(088.8) Дата опубликования описания 100880 А. М. Анохин, В. М. Афанасьев, Л. П. Варэин, Р. Н. Галлямов, В. Г. Гришин и В. ф. Стародубцев(72) Авторы изобретения Ордена Ленина институт проблем управления(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВЫБРОСОВ ИЗ КИСЛОРОДНОГО КОНВЕРТОРАИзобретение относится к черной металлургии, а именно к автоматизации кислородно-конверторного процесса, и предназначено для использования в конверторных цехах металлургических заводов. В настоящее время контроль выбросов в кислородно-конверторном процессе осуществляется с помощью известных устройств, предназначенных 10 для измерения уровня ванны в конверторе.Известно устройство, содержащее датчик звукового давления, блок выделения огибающей звукового давления, функциональный преобразователь и индикатор. В этом устройстве для оценки уровня ванны используется известная зависимость между огибающей шума в некоторой полосе частот и уров нем ванны в конверторе Ц . Ближайшим к изобретению техническим решением является устройство для прогнозирования выбросов из кислородного конвертора, содержащее последо вательно соединенные датчик звукового давления, блок выделения огибающей, функциональный преобразователь и сумматор, выход которого подсоединен к индикатору 12), 30 Однако, располагая, только текущей информацией об уровне ванны, оператор конвертора далеко не всегда может предупредить выбросы шлако-металлической массы, так как кислородно-конверторный процесс характеризуется большой инерционностью к управляющим воздействиям, порядка 2 - 3 минут, и случайным распределением выбросов во времени, часто слабо коррелированным с уровнем ванны. Для эффективного подавления выбросов необходимо иметь их своевременный и достоверный прогноз по крайней мере эа 2-3 минуты до их проявления. Но ни одно из вышеназванных устройств такого прогноза не обеспечивает, что в конечном счете, приводит к потерям готового продукта.Цель изобретения - обеспечение повышения выхода готового продукта за счет прогнозирования выбросов в кислородно-конверторном процессе.Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство дополни" тельно содержит блок накопления производной, блок нормировки огибающей и блок выделения знака огибающей, подсоединенные своими первыми входами к. выходу функционального преобразователя, а выходами к соответствующим входам сумматора, блок памяти, выход которого подсоединен к вторым входам Функционального преобразователя, блока нормировки огибающей.и блока выделения знака огибающей, а первый вход к выходу функционального преобразователя и блок временной сегментации, подсоединенный первымвходом к выхо- ду функционального преобразователя, вторым входом - к выходу блока памяти, а выходами соответственно - к втброму входу блока памяти, второму входу блока накопления производной и третьему входу блока выделения знака огйбающейющей.На Фиг. 1 изображена Функциональная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - типовая зависимость сигнала, на выходе функционального преобразователя от времени.Устройство содержит датчик 1 звукового давления (микрофон), блок 2 выделения огибающей, функциональный преобразователь 3, блок 4 памяти, блок 5 накопления производной, блок б нормировки огибающей, блок 7 выделения знака огибающей, блок 8 времен. ной сегментации, сумматор 9, индикатор 10Выход датчика 1 звукового давления соединен с входом блока 2 выделения огибающей, выход которого соединен с первым входом функционального преобразователя 3, Выход Функционального преобразователя соединен со входами блока 4 памяти, блока 5 накопления производной, блока б нормировки огибающей, блока 7 выделения знака огибающей и блока 8 временной сегментации.Выходы блока 5 накопления производной и блока б нормировки огибающей и два выхода блока 7 выделения ,знака огибающей подсоединены к соответствующим входам сумматора 9, выход которого соединен с индикатором 10.Выход блока 4 памяти подсоединен к вторым входам Функционального преобразователя 3, блока б нормировки огибающей, блока 7 выделения знака огибающей и блока 8 временной сегментации. Три выхода блока 8 временной сегментации подсоединены соответственно к вторым входам блока 4 памяти и блока 5 накопления производной, а также к третьему входу блока 7 выделения знака огибающей.Устройство работает следующим образом.Сигнал с микрофона поступает в блок выделения огибающей, где Фильтруется узкополосным Фильтром с центральной частотой 1 = 900 Гц, детек тируется и сглаживается. С выхода блока выделения огибающей сигнал поступает иа функциональный преобразователь, на выходе которого он превращается в сигнал, функционально связанный с разностью между уровнем ванны и уровнем фурмы относительно постоянной Отметки.По второму входу функциональногопреобразователя обеспечивается нормировка сигнала по выбранному масштабу шкалы индикатора и по максимальному значению огибающей, снимаемомус выхода блока памяти.На протяжении периодов . и Ц (периода разогрева и периода вспениванияшлака) (см. Фиг. 2) в кислородно-конверторном процессе формируются предпосылки появления выбросных ситуаций,15 которые определяют "предрасположенность" данного процесса к выбросам,и сказываются на протяжении всего периода продувки с постепенным ослаблением к концу плавки.20 Количественно информация этого явления содержащаяся в сигнале на выходе функционального преобразователя,реализуется указанными выше блокамиследующим образом,5 В течение 1 периода процесса блок4 памяти запоминает максимальное значение сигнала на выходе,функционального преобразователя, и в дальнейшемнапряжение на выходе этого блока исОпользуется в качестве нормирующейвеличины в блоках нормировки огибающей и функционального преобразователя, а также в качестве опорного уровня в блоках 7 и 8. выделения знакаогибающей и временной сегментации.На выходе блока 5 накопления производной формируется и запоминается- сИс экспоненциальным весом б = есигнал, пропорциональный среднему значению производной на втором периоде40 процесса и длительности первых двухпериодов. Этот сигнал подается в течение третьего периода на первый входсумматора 9.Блок б нормировки огибающей форми 4 рует на выходе сигнал, пропорциональный текущему значению уровня ванны,отнормированный к напряжению на выходе блока 4 памяти. С выхода блока бсигнал в течение Р периода (период50 установившегося режима) поступет навторой вход сумматора.На двух выходах блока 7 выделениязнака огибающей формируются сигналы,пропорциональные соответственно времени нахождения огибающей выше постоянного уровня, задаваемого с выхода блока 4 памяти, и ниже того жеуровня. Значение постоянного уровняустанавливается в процессе тарировкиустройства при установке его на кон 60кретном конверторе.Сигналы с выходов блока 7 выделения знака огибающей подаются на соответствующие входы сумматора с зкспоненциальными весами 6= 8и1. Здановский В. В. и др. Управление процессом шлакообразования в кислородном конвертере по акустическим характеристикам продувки. - Бюллетень ЦНИИ ЧМ, Р 5, (625), 1970.2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2440306/22-02,кл. С 21 С 5/30, 1977 (прототип).Таким образом, к началу ф периодапроцесса на выходе сумматора 9 формируется сигнал, состоящий из постоянной составляющей, определяемой наи Ъ периодах блоком 5 накопленияпроизводной и блоком 8 временной сегментации, и переменной составляющей,формируемой блоком 6 нормировки огибающей и. блоком 7 выделения знакаогибающей.Причем постоянная составляющаяотражает вероятность возможных выбросов в будущем, т. е. "предрасположенность" процесса к выбросам, на основе информации, заключенной в 1 и )периодах процесса, а переменная составляющая складывается иэ сигнала,пропорционального текущему значениюуровня ванны (сигнал на выходе блоканормировки огибающей) и сигнала, про"порционального скорости изменениявероятности возможных выбросов (сигналы на выходах блока выделения знака огибающей) .Сигнал с выхода сумматора 9 поступает на линейный индикатор 10, показания которого оператор используетв процессе плавки для предупреждениявозможных выбросов. Влок .8 временнойсегментации осуществляет последовательность функционирования всех узловсхемы и обеспечивает сброс напряжений 30с интегрирующих цепей после окончанияпроцесса продувки,Внедрение устройства в кислородноконверторных цехах позволит существенно сократить потери годного металла эа счет своевременного преду-преждения выбросов,Формула изобретенияУстройство для прогнозированиявыбросов иэ кислородного конвертора,содержащее последовательно соединенные датчик звукового давления, блоквыделения огибающей, функциональныйпреобразователь и сумматор, выходкоторого подсоединен к индикатору,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения выхода готового продукта эа счет прогнозирования выбросов, он дополнительно содержит блокнакопления производной, блок нормировки огибающей и блок выделения знака огибающей, подсоединенные своимипервыми входами к выходу функционального преобразователя, а выходами ксоответствующим входам сумматора,блок памяти, выход которого подсоединен к вторым входам функциональногопреобразователя, блока нормировкиогибающей и блока выделениязнакаогибающей, а первый вход к выходуфункционального преобразователя, иблок временной сегментации, подсоединенный первым входом к выходу функционального преобразователя, вторымвходом - к выходу блока памяти, авыходами соответственно - к второмувходу блока накопления производнойи третьему входу блока выделения знака огибающей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе753905нииарв гю гг гФиг 2Составитель Ю. РомановРедактор С, Титова Техред н,вабурка Корректор Е. Папп Заказ 4849/22 Тираж 608 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений;и открытий113035, Москва, 3-35, Рауюская наб., д. 4/5филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4