Устройство для контроля крупности сыпучих материалов в потоке

,че ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт автоматизации черной металлургии , (53) 621,926(088.8)(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КРУПНОСТИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ПОТОКЕ, содержащее воспринимающий элемент в виде колеблющейся механической системы с упругой пластиной и электромагнитным демпфером с управляемым блоком питания, вибропреобразователь, фпреобразователь статического перемещения воспринимающего элемента, датчик массы потока, три блока обработки сигналов, таймер и арифметический блок, соединенный с блоком регистрации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено датчиком скорости воспринимающего элемента и блоком управления демпфером по скорости воспринимающего элемента, выполненным в виде предварительного усилителя, управляемого интегратора, узкополосового фильтра, экстремум-регулятора, управляемого усилителя и элемента установки, экстремум-регулятора в начальное положение, причем выход предварительного усилителя соединен с входом управляемого усилителя и первьм вхо- дом управляемого интегратора, выход управляемого интегратора соединенрез узкополосовой Фильтр с первьи входом экстремум-регулятора, с вторым входом которого соединен выход элемента ус ановки экстремум-регулятора в .начальное положение, выход управляемого усилителя соединен с входом управляемого блока питания, вибропреобразователь, преобразователь статического перемещения воспринимающего элемента и датчик массы потока через соответствующие блоки обработки сигналов, соединены с первьм вторым и третьим входами арифметического блока, четвертый вход которого подключен к первому выходу таймера, второй выход таймера соединен с соответствующими входами бло-, ков обработки сигналов, с вторым входом управляемого интегратора и с входом элемента установки экстремум- регулятора в начальное положение.111460Изобретение относится к измерению 1гранулометрическрго состава потока промьппленного сырья и может быть применено для контроля крупности дробленой железной руды в потоке на , перегрузке конвейеров дробильной фабрики, на конвейере обогатительной фабрики горно-обогатительного предприятия, для контроля крупности питания мельниц самоизмельчения железной руды, для контроля крупности дробленых нерудных материалов на предприятиях промьппленности стройматериалов при наличии участка свободного падения потока материала, а также может использоваться как в составе АСУ ТП предприятия, так и автономно, для оперативного контроля.Известно устройство для автомати-, ческого контроля средней крупности потока сыпучего материала, в котором воспринимающий элемент выполнен в виде виброизолированной балки, имеющей вибродатчик, подключенный на входы двух избирательных усилителей, настроенных на две соседние резонансные чаетоты колебаний воспринимающего органа, а выходы избирательных усилителей подключены к блоку сравнения, выход которого соединен с регистрирующим прибором.Однако контроль крупности с помощью этого устройства имеет погрешность за счет того, что сигнал вибродатчика, стохастический по природе, анализируется как детерминированный. Возмущающее воздействие на сигнал вибродатчика оказывают изменения производительности потока, физико- механических свойств контролируемого материала (крепости), скорости подачи материала. Наиболее близким к изобретению ,по технической сущности является устройство контроля крупности сыпучих ф материалов в потоке, содержащее воспринимающий элемент в виде колеблющейся механической системы с упругой пластиной и электромагнитным демпфером с управляемым блоком питания, ф вибропреобразователь, преобразователь статического перемещения воспринимающего элемента, датчик массы пото ка, три блока обработки сигналов, таймер и арифметический блок, соеди- Ы ненный с блоком регистрации.Однако в известном устройстве компенсация влияющих воздействий производительности потока, скорости подачи материала н крепости материалапроисходит при обработке сигналовдатчиков, в результате котор,й вычисляется величина, пропорциональнаяпроизведению среднего значения мощности потока на квадрат частного отделения среднего значения амплитудыускорений на среднее значение статического перемещения воспринимающегоэлемента,Найденная величина однозначно определяет гранулометрическую характеристику потока при условии поддержания резонансной частоты колебанийвоспринимающего элемента постоянной,что предполагалось достигать при помощи элемента сравнения. В этом элементе происходит сравнение частоты,соответствующей экстремуму амплитудно-частотной характеристики сигнала вибропреобразователя с опорной меньшей разонансной) частотой, результат сравнения преобразуется управляемым блоком питания в ток электромагнитного демпфера, т,е. изменяя демпфирование механической системы, поддерживают заданное значение резонансной частоты.Кроме того, известное устройство также не может обеспечить повышение точности измерения из-за потери информации в цепи элемента сравнения:при установке вибропреобразователя на тонкой переходной пластине обнаруживается изменение амплитудно-частотной характеристики. сигнала вибропреобразователя. Амплитуды составояющих сигнала, содержащих информацию о резонансной частоте механической системы, малы по сравнению с амплитудами составляющих, содержащихинформацию о резонансной частоте переходной пластины, вследствие чего становится невозможно по сигналу вибропреобразователя судить об изменениях демпфирования механическойсистемы, что и приводит к потерям точности измерения.Цель изобретения - повышешие точности контроля,Эта цель достигается тем, чтоустройство для контроля крупностисыпучих материалов в потоке, содержащее воспринимающий элемент в виде колебгпощейся механической системы с упругой пластиной и электромагнитным демпфером с управляемым блоком питания, вибропреобразователь, пре3 1146086 4обраэователь статического перемеще- три блока обработкиния воспринимающего элемента, дат- рения среднего задачечик массы потока, три блока обработ- ускорений 9, измеренки сигналов, таймер и арифметичес- чения перемещения вокий блок, соединенный с блоком ре элемента 10, измеренгистрации, снабжено датчиком скорос- значения массы потокти воспринимающего элемента и бло- блок 12 управления дком управления демпфером по скорос- рости воспринимающегти воспринимающего элемента, выпол- Каждый из каналовненным в виде предварительного уси включает в себя прелителя, управляемого интегратора,литель 13-15, фильтрузкополосового фильтра, экстремум- усилитель 19-2 1, .детрегулятора, управляемого усилителя зователь 22-24 и усри элемента установки экстремум-ре- ратор 25-27.гулятора в начальное положение, при Блок управления дчем выход предварительного усилителя чает в себя предварисоединен с входом управляемого.уси- тель 28, управляемыйлителя и первым входом управляемогоуз к о поло сов ой филь тринтегратора, выход управляемого ин- на резонансную частотегратора соединен через узкополосо" 20 принимающего элементвой фильтр с первым входом экстре- гулятор 31 сигнала умум-регулятора, с вторым входом ко- фильтра, управ.пяемыйторого соединен выход элемента уста- регулятором коэффициновки экстремум-регулятора в началь- элемент 33 установкиное положение, выход управляемого 5 лятора в начальное иусилителя соединен с входом управ- Выход индукционноляемого блока питания, вибропреобра- рости через предвариэователь, преобразователь статическо - тель 28 соединен с вго перемещения воспринимающего эле- емого усилителя 32 смента и датчик массы потока через30фициента усиления исоответствующие блоки обработки сиг- тегратора 29, выходналов соединены с первым, вторьй и с входом уэкополосовтретьим входами арифметического бло- выход фильтра 30 - ска, четвертый вход которого подклю- муи-регулятора 31, вчен к первому выходу таймера, второй та 33 установки экствыход таймера соединен с соответст в начальное положенивующими входами блоков обработки ным входом экстремумсигналов, с вторым входом управляемо- выход экстремум в рего интегратора и с входом элемента лятором коэффициентаустановки экстремум-регулятора в ляемого усилителя 32начальное положение.40ляемого усилителя 32На чертеже приведена блок-схема ка 4 питания демпферустройства. также включает в себ Основу устройства контроля крупности сыпучих материалов составляет 45 воспринимающий элемент, представляющий собой колеблущуюся механическую ,систему, состоящую из приемника 1, упругой пластины (пружины) 2 и электромагнитного демпфера 3 с управляе мым блоком 4 питания. Устройство имеет вибропреобразователь 5 на тонкой переходной пластине, преобразователь 6 статического перемещения воспринимающего элемента, датчик 7 55 массы потока и индукционный датчик 8 скорости воспринимающего элемента. Кроме того, устройство содержит сигналов: измения амплитудыия среднего знаспринимающегоия среднегоа 11, а такжеемпфером по скоо элемента.измерениядварительный уси 16-18 помех,ектор преобраедняющий интег%емпфером вклютельный усилиинтегратор 29,30, настроенныйту колебаний воса, экстремум-резкополосовогоусилитель 32 сента усиления иэкстремум-регуоложениего датчика 8 скотельный усилиходами управлярегулятором коэфуправляемого ининтегратора 29 -ого фильтра 30,входом экстреыход элеменремум-регуляторае - с установоч-регулятора 31,лятора 31 с регуусиления управа вьпсод управ"- с входом блоа. Устройствоя таймер 34,арифметический блок 35 и регистрирующий блок 36. Таймер 34 связан с управляемыми входами интеграторов 25-29,элементом 33 установки экстремум-регулятора в начальное положение иарифметическим блоком 35. Устройство работает следующим образом,Контроль крупности сыпучего материала осуществляется в потоке падаю- щего материала, для чего помещают в поток приемники 1 воспринимающего элемента.В первичных измерителях 5-7 устройства вырабатываются сигналы, про 1146086порциональные соответственно ускорению колебаний воспринимающего элемента в потоке материала, статическому перемещению воспринимающегоэлемента и массе контролируемого потока. Каждый из этих сигналов в отдельном канале измерения в общемслучае преобразуется в следующейпоследовательности: предварительноеусиление и передача по кабелю, фильтрация промышленных помех, усиление,детектирование и усреднение (интегрирование). Эти операции выполняются в следующих блоках и узлах каждого канала измерения; предварительных 28 и 13-15, фильтрах 16-18 помех, усилителях 19-21, детекторахпреобразователях 22-24 и усредняющихинтеграторах 25-27,В детекторах-преобразователях 22- 2 О24 сигнал, помимо детектирования,преобразуется в унифицированный (аналоговый или код) удобный для дальнейшего интегрирования вид,25В первичном измерителе 8 вырабатывается сигнал, пропорциональный, скоростч колебаний воспринимаемогоэлемента, Этот сигнал преобразуется в блоке 12 управления демпФеромпо скорости воспринимающего элемента следующим образом: после усиления предварительным усилителем 28сигнал поступает на вход управляемого усилителя 32 с регулятором коэфФициента усиления, выходной сигналусилителя 32 подается на управляющий1 вход блока 4 питания электромагнитного демпфера в фазе, обеспечивающейувеличение тока электромагнитногодемпфера 3 при удалении из него сер- фдечника и наоборот, тем самым образуется цепь обратной связи, обеспечивающая вве,"ение дополнительного демпфирования в систему. Выходной сигналпредварительного усилителя 28 такжепоступает на вход управляемого интегратора 29, преобразующего сигнал ваналоговый, пропорциональный амплитуде колебаний воспринимающего элемента и поступающий на вход узкополосового фильтра 30, настроенного на резонансную частоту колебаний воспринимающего блемента, выходной сигналузкополосового фильтра 30 поступает, на вход экстремум-регулятора 31, вы-ход которого соединен с регуляторомкоэффициента усиления управляемогоусилителя 32. Экстремум-регулятор 31,воздействуя на коэффициент усиления, устанавливает глубину обратной связи, обеспечивающую максимальный выходной сигнал узкополосового фильтра 30, т.е, неизменную резонансную частоту воспринимающего элемента.Управление работой интегратора 25- 27 и 29, элемента 33 установки экстремум-регулятора в начальное положение и арифметического блока 35 осуществляется таймером 34, в котором формируются управляющие сигналы запуска, остановки и сброса результатов.Цикл измерения в устройстве начинается с подачи сигналов с таймера 34 . на интеграторы 10 и 11 каналов, в которых осуществляется интегрирование сигналов, пропорциональных статическому перемещению воспринимающего элемента и массе потока. Интегри- . рование заканчивается при подаче на интеграторы 10 и 11 каналов сигнала остановки, приводящего интеграторы в режим запоминания, после чего выдается запускающий сигнал на интегратор 29, выходной сигнал которого поступает на узкополосовый фильтр 30, а сигнал с фильтра - на экстремум- регулятор 31, который в начале каждого цикла измерения находится в начальном положении, соответствующем наименьшему демпфированию. Через время, достаточное для перехода процесса колебаний в установившееся состояние, по демпфированию с таймера 34 подается сигнал запуска на интегра" тор 9 канала, в котором осуществляется интегрирование сигйала, пропорционального ускорениям колебаний. Ин тегрирование заканчивается при подаче на интегратор 9 канала сигнала остановки, приводящего интегратор в режим запоминания, после чего вьг дается запускающий сигнал на арифметический блок 35, В арифметическом блоке 35 вычисляется величина, пропорциональная произведению среднего значения мощности потока на квадрат частного от деления среднего значения амплитуды ускорений на среднее значение статического перемещения воспринимающего,элемента. Через время, достаточное для осуществления вычисления, с таймера 34 подается сигнал на запоминание полученного результата, на интеграторы - сигнал сброса информации, на элемент 33 установки - сигнал запуска для перевода, экстремум-регулятора 31 в начальное положение.7 1346086 8По найденной величине оп епределяется устройству. Преимущество предлагаемогранулометрическая характеристика по- го устройства состоит в повышении тока. Результат вычисленийий регистри- точности контроля за счет дачтика руется на регистрирующем блокерующ оке 36. скорости и блока управления демпферомРезультат вычислений свобо енободен ото скорости воспринимающего элемента, возмущающих воздействий из ев й изменения при помощи которых неизменное знапроизводительности потока скоскорости чение резонансной частоты механичесподачи мате нала к ер , р пости материала кой системы поддерживается с большей за счет статистической обработки сигна- точност ю Эточностью. то позволяет с большей лов в каналах изме ения ир расчета 10 точностью определять амплитуду ускопо формуле, заложенной в арифчетичес- рений следователл довательно, и выходная веком устройстве. Эта положительная ха- личина определяется с большей точносрактеристика присуща и известнозвестному тью, чем в известном устройстве.з 1254/8 Тираж 584 По писн НИИПИ е ал ППП "Патент,", г,Ужгород, ул.Проектная, 4