Система автоматического контроля качества псевдоожижения в печи кипящего слоя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) И 1) А Ш С 22 В,5 ЕТ филиаледователнститута ско. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ к двтоесноММ СвиДстельСТВ(56) 1, Аэ ров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. Л., "Химия", 1968; с, 254-2592. Роткоп Л.Л.Статистические мето ды.исследования на электронных моделях. М., "Энергия", 1967, с. 135- 142 3. Авторское свидетельство СССР 9 62695, кл. С 01 Х 9/36, 1964. (54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ В ПЕЧИ КИПЯЦЕГО СЛОЯ, содержащая датчик плотности или давления в слое, преобразователь плотности или давления в пропорциональное напряжение постоянного тока, блок центрирования пульсирующей составляющей в виде фильтра верхних частот и сумматора, выпрямитель центрированного напряжения пульсаций и блок усреднения о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества фильтрации случайных составляющих сигнала и повышения тем самьм достоверности контроля, блок усреднения в ней выпвлнен в виде преобразователя напряжения в дискретную последовательность импульсов пропорциональной частоты, многоканального устройства накопления, каждый канал которого включает двоичный счетчик с автономным счетным входом и шиной сброса и устройство схем совпадения, подсое диненных своими входными цепями к выходам единичных каскадов счетных триггеров и снабженных обобщенной автономной шиной считывания, программно управляемого кольцевого коммутатора с количеством каналов, равным количеству автономных двоичных счетчиков в многоканальном устройстве накопления, содержащего в каждом своем канале цепь счета в виде нормально закрытого контакта, а также выходы сброса и считывания в виде нормально открытых контактов, и двоичного делителя напряжения с коммутатором, количество управляемых входов которого соответствует коли- Ей честву разрядов автономного двоичного счетчика, при этом преобразователь напряжения выполнен в виде интегратора, вход которого через переключающий контакт реле подсоединен соответственно к входу и выходу инвертора выпрямленного сигнала, выход же интегратора соединен с вхо дом двухтактной схемы совпадения, двухтактный выход которой подсоединен к одноименному входу двухтактного формирователя импульсов, а однотактныу выход схемы совпадения подсоединен к цепи возбуждения реле, причем общая шина счета кольцевого коммутатора соединена с выходо формирователя импульсов, а шины сче та, сброса и считывания соединены с соответствующими счетными входами и шинами сброса двоичных счетчиков и шинами считывания устройств схем совпадения, одновременно выходы пос. ледних одъединены поразрядно,на обобщенную систему шины, которая также поразрядно соединена с цепями возбуждения каналов коммутатора двоичного делителя напряжения.Изобретение относится к цветнойметаллургии и предназначено для автоматизации процессов в печах кипящегослоя.Известна система автоматическогоконтроля качества пеевдоожижения впечи кипящего слоя, содержащая датчик плотности или давления в слое,преобразователь плотности или давления в пропорциональное напряжениепостоянного тока, усилители, блокцентрирования пульсирующей составляющей в виде фильтра верхних час- .тот и сумматора, два параллельноработающих интегратора с выходамина измерительные приборы, а входы 15интеграторов подсоединены к выходусумматора через встречно включенныедиоды Г 1) .Недостаток этой системы состоитв том, что блок усреднения, выпол Оненный на двух параллельно работающих интеграторах, не позволяетдостоверно выделять полезный сигнална выходе, Обусловлено это тем, чтоусреднение в системе производит- г" 25ся периодически, причем на довольнобольшой период времени Т 50 с) ибез учета преемственности информации. В результате вариация дискретных периодических показаний системыпревышает или соизмерима со средним значением их по всей выборкепоследовательностиу.Известно устройство на базе операционных усилителей, реализующееусреднение сигналов рассматриваемоготипа с помощью схем измерения фтекущих средних" и "средних, взвешенныхпо экспоненте" 23.Однако указанное устройство непозволяет реализовать физически 40фильтры "скользящего" усреднения,которые обеспечивали бы качествейныйотсев случайных составляющих стохастических сигналов и существенно неискажали бы (в смысле смещенности и 45деформации) полезный выходной сигнал.наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности и достигаемому эффекту является система, .содержащая датчик плотности или давленияв слое, преобразователь плотностиили давления в пропорциональное напряжение постоянного тока, блок центрирования пульсирующей составляющей1 в виде фильтра верхних частот исумматора, выпрямитель центрированно"го напряжения пульсаций и блок усреднения в виде интегратора 33,Известная система имеет тот женедостаток, что и описанная выше.Цель изобретения - улучшение ка- бОчества фильтрации случайных составляющих сигнала и повышение тем самым достоверности контроля.Указанная цель достигается тем,что в системе, содержащей датчик 65 плотности или давления в слое, пре- образователь плотности или давления в пропорциональное напряжение постоянного тока, блок центрирования пульсирующей составляющей в виде фильтра верхних частот и сумматора, выпрямитель центрированного напряжения пульсаций и блок усреднения, блок усреднения выполнен из преобразователя напряжения в дискретную последовательность импульсов пропорциональной частоты, многоканального устройства накопления, каждый канал которого включает двоичный счетчик с автономным счетным входом и шиной сброса и устройство схем совпадения, подсоединенных своими входными цепями к выходам единичных каскадов счетных триггеров и снабженных обобщенной автономной шиной считывания, программно управляемого кольцевого коммутатора с количеством каналов, равным количеству автономных двоичных счетчиков в многоканальном устройстве накопления, содержащего у каждом своем канале цепь счета в виде нормально закрытого контакта, а также выходы сброса и считывания в виде нормально открытых контактов, и двоичного делителя напряжения с коммутатором, количество управляемых входов которого соответствует количеству разрядов автономного двоичного счетчика, при этом преобразователь напряжения выполнен в виде интегратора, вход которого через переключающий контакт реле подсоединен соответственно к входу и выходу инвертора выпрямленного сигнала, выход же интегратора соединен с входом двухтактной схемы совпадения, двухтактный выход которой подсоединен к одноименному входу двухтактного формирователя импульсов, а однотактный выход схемы совпадения подсоединен к цепи возбуждения реле, причем общая шина счета кольцевого коммутатора соединена с выходом формирователя импульсов, а шины счета, сброса и считывания соединены с соответствующими счетными входами .и шинами сброса двоичных счетчиков и шинами считывания устройств схем совпадения, одновременно выходы последних объединены поразрядно на обобщенную систему шины, которая также поразрядно соединена с цепями возбуждения каналов коммутатора двоичйого делителя напряжения.На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемой системы, на фиг.2 принципиальная схема двоичного делителя напряжения с коммутатором. Система содержитбазовое устройство 1, предназначенное для выделения центрированного напряжения пульсаций и его выпрямпения, преобразо1076475 Программно управляемый кольцевойкоммутатор 4 содержит помимо упомянутых о выходных элементов 19 каналов и блока 25 формирования командгенератор 26 импульсов постоянной 5 частоты, пересчетное устройство 271 и кольцевой счетчик 28 с количеством выходов равным и . Выходы кольцевого счетчика 28 соединены с цепями возбуждения выходных элементов 10 19 кольцевого коммутатора.Система шин 18, являющаяся обобщенным выходом многоканальногоустройства 3 накопления, служит обобщенным входом для двоичного управ ляемого делителя 5 напряжения, который включает в себя коммутатор29 и собственно делитель 30 напряжения.Коммутатор 29 состоит из гп ключе вых элементов 31 (типа схеиы совпадения, выполненной, например, на базесоставного транзистора) и исполнительных реле К 1-КП. Последние образуют две совокупности последователь.но включенных контактов - нормальнооткрытых контактов 32 и нормальнозакрытых контактов 33 Эти совокупности позвенно соединены (на шунти.рование) с двумя одинаковыми совокупностями последовательно включенныхсопротивлений 34 и 35 В 1-8 п, составляющими двоичный делитель напряжения.Сопротивления делителя напряжения имеют относительные коэффициентывеса в соответствии с двоичной системой исчисления, т.е.(ч) .= 212л11" ватель 2 напряжения в дискретную посЗ. ледовательность импульсов пропорцио-, нальной частоты, многоканальное устройство 3 накопления, программно управляемый кольцевой коммутатор 4 и двоичный управляемый делитель 5 напряжения.Базовое устройство 1 включает датчик Б и преобразователь 7 плотности или давления в напряжение постоянного тока, фильтр 8 верхних частот, сумматор 9 и выпрямитель 10 центрированного напряжения пульсаций.Преобразователь 2 состоит из интегратора 11, вход которого соединен с выходом базового устройства 1 1 через переключающий контакт реле 12 и инвертор 13 с единичным коэффициентом усиления, двухтактной схемы 14 совпадения и формирователя 15 импульсов. Выход интегратора 11 соединен с входом схемы 14 совпадения, причем встречно этому выходу на тактовые входы схемы совпадения введены эталонные сигнал.ы (+9 и -9 э) в качестве уставок на срабатывание, Двухтактный выход схемы 14 совпадения подсоединен к соответствующему входу двухтактного Формирователя 15 импульсов, а однотактный выход - к цепи возбуждения реле 12. Последнее соединение является обратной связью преобразователя 2 напряжения.Многоканальное устройство 3 накопления состоит из и одинаковых каналов, каждый из которых содержит пос-. З ледовательно соединенные двоичный е-разрядный счетчик 16 и устройство 17 схем совпадения, количество которых также равно п 1 . Все И каналов устройства 3 объединены 1 через выходы схем совпадения и образуют систему 40 шин 18, причем количество шин равно количеству разрядов двоичных счетчиков щ Счетный вход каждого счетчика 16 45 через нормально закрытый контакт выходного элемента 19 канала программно управляемого кольцевого коммутатора 4 соединен с шиной 20 счета, которая, в свою Очередь, подсоединена к выходу двухтактного формирователя 15 импульсов. Автономные шины 21 сброса двоичных счетчиков 16 и .22 считывания устройств 17 схем совпадения через нормально открытые контакты выходных элементов 19 каналов кольцевого коммутатора 4 под,срединены к соответствующим обобщенным шинам 23 и 24 сброса и считывания соответственно.60Обобщенная шина 23 сброса подключена к выходу блока 25 формирования команд, а обобщенная шина 24 считывания - к источнику питания эмиттер-, ных цепей. 65 где- порядковый номер звена.К двоичному делителю напряженияприложено постоянное по величиненапряжение И . Выходной усредненныйсигнал 5 ( Ь) снимается со среднейточки двоичного делителянапряжения.Существенным в системе являетсявыбор двух параметров. - темпа работыкольцевого коммутатора и количестваего каналов (а следовательно, иколичества каналов в устройстве 3),В совокупности эти параметры определяют длительность фскользящего"усреднения, В целом, чем короче темпработы коммутатора и больше количество каналов, тем монотоннее меняетсяполезный сигнал на выходе системы.Следует однако заметить, что комбинации этих параметров с точки зренияфункциоййрования аистемы могут бытьпроизвольными,Система работает следующим образом.Датчик временных интервалов (генератор 26 импульсов и пересчетное устройство 27) через каждую минуту вы 1076475дает импульс на вход блока 25 формирования команд, который по этому импульсу формирует две команды: на сброс содержимого двоичного счетчика обслуживаемого канала через обобщенную шину 23 сброса и на переключение кольцевого коммутатора (на вход кольцевого счетчика 28) . Кольцевой счетчик 28 возбуждает только один выходной элемент 19 коммутато ра, Следовательно, в многоканальном 10 устройстве 3 накопления один канал (очередной) всегда находится в режиме опроса (выдачи накопленной информации): счетный вход автономного.двоичного счетчика 16 этого канала от ключен (в течение 1 мин) от шины 20 счета, устройство 17 схем совпадения возбуждено через шину 22 считывания и выдает на систему шин 18 со- держимое двоичного счетчика 16, шина 20 21 сброса двоичного счетчика 16 подключена к обобщенной шине 23 сброса и готова к приему команды от блока 25, которая должна последовать на исходе отведенной минуты. Все остальные. девять каналов устройства 3 накопления в течение этого отрезка времени находятся в режиме слежения . за текущей информацией: счетные входы автономных двоичных счетчиков30 подключены к шине 20 счета, автономные шины 21 и 22 (сброса и считывания) отключены от соответствующих одноименных шин 23 и 24.Таким образом, каждый из десяти каналов устройства накопления 3 в течение девяти минут накапливает,информацию об исходном сигнале, которую выдает на систему шин 18 в течение следующей (десятой) минуты. Восле десятой кинуты накопленная инфор мация забывается, а цикл повторяет- . ся в течение следующих десяти минут и т.д.Следовательно, на системе шин 18 информация имеется всегда, но меняется через кажцую минуту (в зависимости от содержимого каждого из десяти автономных двоичных счетчиков 16), Эта информация, представленная на системе шин 18 в двоичном коде, с 50 помощью двоичного делителя напряжения (коммутатор 29 и собственно делитель 30) преобразуется в аналфовый код - напряжение постоянного тока О (Ц.55Поскольку усредняемый сигнал с выхода базового блока 1 поступает в виде аналогового кода (напряжения постоянного тока переменной величины), то его необходимо преобразовать к виду, удобному Для воспроизведения в дискретном двоичном)коде. С этой целью используется интегратор конечной (нормированной)памяти с обратной логической связью.Он реализован с помощью интегратора11, двухтактной схемы 14 совпадения,релейного элемента 12 и инвертора 33.В исходно состоянии, когда реле12 не возбуждено, напряжение ( усредняемый сигнал) на вход интегратора11 подается через инвертор 13. Предположим, что на выходе инверторанапряжение положительно. В этом случае напряжение на выходе интегратора будет отрицательныц. Следовательно, оно .растет в сторону уставки-Ц). При достижении уровня уставки-вйходным напряжением интегратора11 срабатывает отрицательный тактсхемы 14 совпадения. Он возбуждаетреле 12 и одновременно воздействуетна отрицательный такт формирователя15 импульсов. Реле 12 переключаетвход интегратора на усредняемый сигнал противоположной полярности. Сэтого момента напряжение на выходе,интегратора начинает изменяться впротивоположном направлении, проходячерез нуль, до достижения уровня уставки + Я. В момент достижения выходным напряжением интегратора этогоуровня срабатывает положительный такт.схемы 14 совпадения. Этот такт возвращает реле 12 в исходное состояниеи одновременно воздействует на положительный такт формирователя 15 им-,пульсов.Таким образом, напряжение на выходе интегратора 11 изменяется от(-9 з) до .+ Я и обратно. А в моментйпереключения (реверса) входа интегратора формирователь 15 импульсовформирует одиночные импульсы, поступающие на шину 20 счета,Уставки могут иметь один .знакполярности. При этом принцип работыпреобразователя 2 не меняется. Выборвеличины алгебраической разности уставок влияет на абсолютное количество импульсов на отрезке времениусреднения сигнала (например, за9 мин), но не нарушает пропорциональности между количеством импульсов исреднеинтегральной величиной исход-ного сигнала.Изрбретение позволяет реализоватьнаиболее достоверный метод "скользящегоф усреднения (Фильтрации) стохастического сигнала без ограниченияна дискретность и длительность.е ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,аказ 661/24 Ти ВНИИПИ Государс по делам изо 113035, Москва, Ж-35, Р комииск Подпистета СССРкрытийнаб д.4/5