Устройство для измерения температурного профиля вращающейся печи

(19) 3/ я)5 6 0 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН са; и - поряде опроса; - бходимое для ционного печество датчик ковый номер количество об одного сраба реключателя,ов в цикле опро датчика в цикл оротов печи, не ывания гравит 4 ил. рофиля чиков к АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(71) Иркутский филиал Всесоюзного научноисследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности и Иркутский государст.- венный педагогический институт(56) Авторское свидетельство СССР М 1107012, кл. 6 01 К 13/08, 1983.Авторское свидетельство СССР М 440546, кл. Р 27 б 19/00,. 1972.Авторское свидетельство СССР М 1362963, кл. 6 01 К 13/08, 1986.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМ:ПЕРАТУРНОГО ПРОФИЛЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ Изобретение относится к технике измерения температуры во вращающихся печах и может быть использовано в химическ 0 й; целлюлозно-бумажной, металлургической промышленности, например, в процессах обжига извести, шлама, цемента, прокаливания кокса, сушки фтористых солей.Известно устройство для измерения температуры во вращающейся печи, содержащее датчик температуры, блок коммутации сигналов, состоящий из контактного кольца с сегментами и токосъемника, в котором для повышения надежности работы в условиях агрессивной среды, т.е. высокой температуры и паров химических веществ, токосъемник выполнен в виде гибкого про(57) Изобретение относится к технике многоточечного измерения температуры во вращающихся печах и позволяет повыситьс надежность работы, улучшить условия обслуживания и ремонта йутем уменьшения количества линий связи. Для этого коммутатор; расположенный на барабане печи, выполнен в виде нескольких гравитационных переключателей, установленных по длине барабана печи в местах расположения датчиков температуры, Каждый гравитационный переключатель закреплен на поверхности барабана печи с разворотОм от положения срабатывания в сторону, противоположную направлению вращения печи на угол, равный - х (и) 1, где М - коли 3600 водника, установленного с возможностью вращения вокруг оси, и расположен в диагональной плоскости параллелограмма, сторонами которого являются два одновременно контактирующих с ним сегмента, установленных большими гранями параллельно продольной оси контактного кольца, причем отношение ширины токосъемника к ширине сегмента составляет 1:80 - 1:120,Основным недостатком устройства является сложнаясистема кабельных трасс, проложенных на вращающемся барабане печи.При замере температурного п печи электрические сигналы от дат10 сегментному кольцу передаются по кабельным трассам. Эта трасса прокладывается по нагретой до значительной температуры поверхности вращающегося барабана печи, Обеспечение надежной защиты большого числа линий связи от механического и теплового воздействий представляет значительные технические трудности, а также снижает надежность устройства, затрудняет поиск неисправностей и ремонт.Известна установка для измерения тем. пературного профиля вращающейся печи, содержащая установленные в ряде сечений датчики температуры с выводами, два токосьемных кольца, охватывающих барабан печи и электроизолированных от него; две неподвижные контактные щетки для съема сигналов с токосъемн ых колец, расположенные вне барабана печи; ц 1 аговый искатель для осуществления поочередной коммута,ции датчиков температуры с токосьемным кольцом, установленным на барабане печи; две подвижные контактные щетки, расположеннь 1 е на барабане печи, и две неподвижные контактные щетки, расположенные вне барабана печи, для подвода электроэнергии к шаговому искателю;.источник питания шагового искателя; коммутационный аппарат, расположенный вне барабана печи, и расположенный на барабане печи исполнительный орган для управления работой шагового искателя, в котором первый вывод каждого датчика температур соединен с спервым токосьемным кольцом, второй вывод через шаговый искатель подключен к второму токосьемному кольцу, причем подвижные контактные щетки и исполнительный орган коммутационного аппарата расположены на поверхности барабана печи в одной осевой плоскости, а неподвижные контактные щетки и коммутационный аппарат - также в одной плоскости, но вне барабана печи,Недостатком устройств является сложная система линий связи между элементами устройства, располокенными на барабане печи (датчики температуры, шаговый искатель, токосьемные кольца, токосьемные щетки, исполнительный орган коммутационного аппарата),Обеспечение надежной защиты большого числа линий связи, располокенных на барабане печи, от механического и теплового воздействий представляет значительные трудности, Большое число линий связи снижает надежность и ремонтопригодность устройства.Известно также устройство для измерения твчпературного профиля вращающейся печи, содержащее установленные в ряды 15 20 25 30 35 40 50 55 сечений печи датчики температуры с выводами, закрепленными на наружной поверхности барабана печи, два подвижных контакта и шаговый искатель, через который выводы датчиков подключены к подвижным контактам, и два неподвижных контакта, расположенных вне барабана печи и соединенных с регистрирующим прибором. Для повышения надежности и упрощения конструкции шаговый искатель снабжен гравитационным переключателем, подвижные контакты выполнены в виде штанг, жестко закрепленнь:х одна за другой параллельно оси барабана печи, а неподвижные контакты - в виде штанг, установленных на основании печи перпендикулярно ее оси, один конец которых шарнирно закреплен, а второй подпружинен, гравитационный переключатель выполнен в виде-образного грузила, жестко закрепленного на длинном плече якоря шагового искателя.Известная установка является наиболее близкой по технической сущности и принята за прототип.Основной недостаток устройства заключается в значительном количестве линий связи от датчиков до шагового искателя, которые закреплены на наружной поверхности вращающегося барабана печи, которые вращаются вместе с ним, Поэтому линии связи необходимо тепло- и электро- изолировать от поверхности барабана печи, обеспечивая им жесткий к репеж и защиту от механических повреждений.Длина трубчатых печей может достигать 300 м, количество датчиков - 20 и более, количество печей на предприятии - 10 и более штук,Оснащение печей подобными устройствами требует большого количества термостойкого провода, крепежных элементов и т.п, и значительных материальных и трудовых затрат.Большое число линий связи снижает также надежность устройства, затрудняет поиск неисправностей и ремонт, Поиск неисправностей и ремонт требует остановки печи, что накладывает жесткий лимит на время ремонта. Этот лимит времени исчисляется минутами из-за опасности "прогиба" (деформации) раскаленного барабана печи во время останова и выхода его из строя.Целью изобретения является повышение надежности работы устройства, улучшение условий обслуживания и ремонта путем уменьшения количества линий связи.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температурного профиля вращающейся печи, содержащем установленные в ряде сечений печи датчики температуры с выводами, токосьемник, состоящий из двух подвижных контактов, закрепленных на наружной поверхности барабана печи, гравитационный коммутатор для коммутации датчиков температуры к подвижным контактам, также закрепленный на наружной поверхности барабана печи, регистрирующий прибор, соединенный с неподвижными контактами токосъемника, коммутатор выполнен в виде нескольких гравитационных переключателей, установленных по длине печи в местах расположения датчиков температуры, причем каждый датчик температуры своими выводами подключен к входу своего гравитационного переключателя, а, выводы всех гравитационных переключателей соединены между собой и подключены к по 5 10 15 движным контактам токосьемника, причем 20 каждый гравитационный переключатель закреплен нэ поверхности барабана печи с разворотом от положения срабатывания в сторону, противоположную направлению 25 вращения печи, на угол, равный( и )й где Й - количество датчиков в цикле опроса;п - порядковый номер датчика в циклеопроса;- количество оборотов печи, необходимое для одного срабатывания гравитационного переключателя,35Характерной особенностью предлагаемого устройства является следующее,Во-первых, применение в устройственескольких переключателей обеспечиваетпрактически полное исключение линий связи от датчиков до коммутатора за счет разнесения переключателей по длинебарабана печи и закрепления их в непос-редственной близости от датчиков температуры.45В результате прилюбом количеСтведатчиков температуры кабельные трассы состоят из 1-2 проводов, соединяющихвыводы переключателей с токосъемным устройством.50Это уменьшит количество кабельныхлиний, проложенных на барабане печи,.посравнению с известными техническими решениями, где минимально возможное количество проводов Равно количеству датчиков 55плюс один (например, на 20 датчиков - 21провод).Во-вторых, выполнение коммутатора ввиде нескольких переключателей гравитэционного типа позволяет синхронизироватьработу нескольких разнесенных по длинебарабана печи переключателей в единомцикле последовательного переключения точек контроля за счет зависимости настроекпереключателей на срабатывание от угловповорота барабана печи и постоянства направления действия силы гравитации (тяжести), В результате отпадает необходимостьвведения в схему устройства элемента, синхронизирующего работу нескольких переключателей, расположенных на расстоянииодин от другого,Увеличение же количества переключателей по сравнению с прототипом оправдано следующим,Во-первых, каждый переключатель работает только с одной термопарой, т.е, переключатели однопозиционные.Однопозиционные переключатели проще инадежнее многопозиционных (например,щаговых искателей), которые работают с несколькими датчиками и имеют несколько переключающих позиций,Во-вторых, при отказе одного из нескольких переключателей теряется толькоодна точка контроля, при отказе многопозицион ного - все,В-третьих, при отказе переключателейих можно легко заменить на исправные посредством разъемных соединений (разъемов) без останова печи и ремонтироватьотдельно от печи.Таким образом целесообразно на барабане печи использовать несколько однопозиционных переключателей вместонескольких кабельных линий и одного многопозиционного переключателя,На фиг, 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - гравитационный переключатель; на фиг, 3однопроводная схема подключения гравитационных переключателей; на фиг, 4 -двухпроводная схема подключения гравитационных переключателей,Устройство содержит датчики 1 температуры, установленные в ряде сечений барабана 2 вращающейся печи и подключенныесвоими выводами к входам гравитационныхпереключателей 3, закрепленных в непосредственной близости от датчиков температуры (например, на их колодках), Выводы 4гравитационных переключателей соединены между собой и подключены к подвижнымконтактам 5 токосъемника для передачи сигнала к двум неподвижным контактам б, закрепленными вне барабана печи исоединенным с регистрирующим прибором7,510 20 Для подключения датчиков температуры к подвижным контактам служит гравитационный переключатель (фиг, 2), выполненный, например, в виде геркона 8 с перекидными контактами 9, Геркон уста. новлен на цилиндрическом основании 10, внутри которого расположен блок шестерен 11 и 12, свободно посаженных на оси 13 и 14. Осевая шестерня 11 механически связана со штангой 15 и с закрепленным на ее свободном конце постоянным магнитом 16, Вторая шестерня 12 механически связана со штангой 17, на свободном конце которой расположен груз 18.Взависимости от условий производства гравитационные переключатели могут включаться по одно- и двухпроводной схемам.При однопроводной схеме включения (фиг,. 3) выходы гравитационных переключателей 3 шунтируются перекидными контактами 9 герконов, Один из выходов первого гравитационного переключателя 3 соединен с одним из двух подвижных контактов 5, другой выход первого гравитационного переключателя 3 подключен к первому выходу второго гравитационного переключателя и т.двторой выход последнего гравитационного переключателя подключен к второму подвижному контакту 5,Особенностью данной схемы подключения гравитационных переключателей является наличие только одного проводника, объединяющего выходы герконовых переключателей и соединяющего их с подвижны, ми контактами 5, В исходном состоянии (когда ни один датчик не подключен к регистрирующему прибору 7) электрическая цепь между подвижными контактами 5 закорочена, При срабатывании одного из нескольких гравитационных переключателей, за счет переключения контакта 9 в другое положение цепь разрывается и в разрыве цепи оказывается контролируемый датчик температуры.Описанная схема предполагает, что контролируемый участок барабана печи находится между контактами б токосъемника, В этом случае печь должна иметь две площадки для монтажа контактов б(например, в начале и конце печи).Однако не на всех трубчатых печах имеется возможность монтажа двух площадок с . контактами б токосъемника из-за ограниченного доступа к ним обслуживающего персонала и неблагоприятных условий эксплуатации (например, печь располагается высоко над землей, на высоких и узких подбандажных опорах, на открытом воздухе, закрытие помещения только в месте распоф 5 30 35 40 45 50 55 ложения привода "горячей" и "холодной" головок),В этом случае целесообразно монтировать одну токосьемную площадку, а контакты б токосъемника располагать рядом.Для этого случая на фиг. 4 приведена двухпроводная схема подключения гравитационных переключателей.При двухпроводной схеме подключения один из двух выводов каждого датчика 1 через гравитационные переключатели 3 соединен между собой и одним из двух подвижных контактов 5. Другие выводы датчиков 1 через нормально открытые контакты 9 герконов также соединены между собой и вторым подвижным контактом 5.В исходном состоянии контакты 9 гравитационных переключателей разомкнуты. Все датчики температуры отключены от подвижных контактов 5. При срабатываниигравитационного переключателя контакты 9замыкаются и датчик 1 подключается к подвижным контактам 5,В целом устройство работает следующим образомПри вращении барабана печи гравитационные переключатели 3 (фиг, 1 и 2) вращаются совместно с ним. При этом (фиг. 2) шестерня 12 гравитационного переключателя 3 под воздействием момента вращения, возникающего от воздействия ее со штангой 17 с грузом 18, вращается вокруг оси 14. Шестерня 11, находящаяся в зацеплении с шестерней 12, также вращается вокруг оси 13 при вращении шестерни 12. Совместно с шестерней 11 вращается штанга 15 с закрепленным на ее свободном конце постоянным магнитом 16, жестко связанная с шестерней 11, При вращении шестерен 11 и 12 постоянный магнит 16 описывает окружность вдоль образующей цилиндрического основания 10 с закрепленным на нем герконом 8. При этом постоянный магнит 16,.проходя мимо геркона 8, вызывает переключение контактной группы 9 и срабатывание гравитационного переключателя, при котором датчик 1 подключается к выходу гравитационного переключателя 3. Моменты срабатывания гравитационных переключателей 3 соответствуют углам поворота барабана 2 печи,Гравитационные переключатели 3 настраиваются на срабатывание в соответствии с необходимым циклом опроса датчиков 1 передаточным отношением шестерен 11 и 12 и углом й, образованным штангой 15 и осевой линией, проходящей через контакты 9 геркона 8 и оси 13, 14Например, при цикле опроса датчиков- одно переключение за один оборот печи припяти датчиках передаточное отношение шестерен 5;1, Угол а для первого гравитационного переключателя устанавливается равным О, для второго 5 =72, для третьего о3 ба о2 ф 360 о= 144, для четвертого 5 = 216.,3360 одля пятого 5 =288,4 360 О о10Это равноценно тому, что первый переключатель находится в исходном состоянииа= О, у второго переключателя шестерня 12 сгрузом 18 повернута на один оборот в сторону, противрположную вращению, у третьего 15- на два оборота, у четвертого - на три и упятого - на четыре.Варьируя настройку указанных элементов, можно организовать при любом количестве датчиков, практически любую 20последовательность их опроса.В момент прохождения магнитом 16контактов 9 геркона 8 подвижные контакты5 (фиг, 1) входят во взаимодействие с неподвижными контактами 6 токосъемника. При 25этом один из датчиков 1 температуры, выводы 4 гравитационных переключателей 3, подвижные 5 и неподвижные 6 контактытокосъемника, регистрирующий прибор 7образуют замкнутую электрическую цепь, в 30которой датчик 1 подключен к входу регистрирующего прибора 7. При появленииэЛектрического сигнала на величину,соответствующую температуре в данйойточке контроля, на диаграммной ленте прибора 7 вычерчивается график температурного профиля по длине барабана печи.Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет,за счет уменьшения количества линий связи на барабане печи упростить структуру кабельных трасс, повысить надежность и ремонтоп ригодность устройства.Формула изобретения Устройство для измерения температурного профиля вращающейся печи, содержащее датчики температуры, установленные в ряде сечений печи, токосъемник с двумя подвижными контактами; закрепленными на наружной поверхности барабана печи, и двумя неподвижными контактами, расположенными вне барабана печи и подключенными к входу регистрирующего прибора, и коммутатор, закрепленный на наружной поверхности барабана печи, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что,. с целью повышения надежности, в нем коммутатор выполнен в виде нескольких гравитационных переключателей, установленных по длине печи в местах раз-мещения датчиков температуры, причем каждый датчик температуры своими выводами подключен к входу своего гравитационного переключателя, выходы всех гравитационных переключателей соединены между собой и подключены к подвижным контактам токосъемника, а каждый гравитационный переключатель Закреплен на поверхности барабана печи с разворотом от положения срабатывания в сторону, противоположную направлению вращения печи, на угол, равный п)1, где й - количество датчи 360ков в цикле опроса; и - порядковый номер датчика в цикле опроса; 3 - количество оборотов печи, необходимое для одного срабатыванияя гравитационного переключателя.1716337 Составитель А,ИпполитоТехред М.Моргентал КорректорМ,Дем Редактор А. Маковск род, ул.Гагарина, 1 изводственно-издательский комбинат "Патен аказ 604 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, ЖРаушская наб., 4/5