Устройство для управления процессом смещения углеграфитовых материалов в смесителе периодического действия

Союз Советски кСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )М. Кд. с присоединением заявки,% С 05 1) 11/13 3 Ъеударстюиый комитет СССР йе делам изобретений и открытийДата опубликования описания 25. 06,82(72) Авторы изобретения С. С. Черна, В. К. Важненко, А. Н. Тупиков и П. П. Быков Запорожский филиал Всесоюзного научноисследовательского и конструкторского института(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМСМЕШЕНИЯ УГЛЕГРАфИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В СМЕСИТЕЛЕПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ 1Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами и может быть использовано для упра вления и роцессами дозировочно-смесительного передела в электродном производстве, в частности при подготовке углеграфитовой массы в смесителях периодического действия,Известно устройство для контроля за режимом смешения и работы смеси 1 О тель ных машин пе риодического действия снабженное ваттметром, контролирующим мощность потребления электроэнергии приводом смесителя. По вели 15 ч ине мощно ст и конт роли руют периоды работы смесителя: холостой ход, про-. грев и перемешивание шихты со связующими и выгрузку массы 113.Однако операции управления смесите 2 о лем (,загрузка, контроль смешения, вы". грузка ) осуществляются вручную смесильщиком. Дозировка связующего также осуществляется вручную. 2Известно также устройство для управления процессом смешивания углеграфических материалов в,смесителе периодического действия, которое снабжено блоком преобразования мощности двигателя с фильтром, нуль-органами загрузки аихты и связующего, блоком контроля производной, реле времени холостого хода, прогрева шихты и исполнительными механизмами загрузки массы, Контроль и управление смешением осуществляется по величине мощности потребления двигателя, а момент готовности массы и выгрузки определяется по отсутствию сигнала производной в заданный промежуток времени 23Недостатком известного устройства является то, что производный процесс подготовки углеграфитовой шихты осуществляется в цехах на нескольких смесителях периодического действия, объединенных в одну технологическую нитку, Дозирование сухой шихты и сея938268 3зующего осуществляется в различные и е риоды в реме ни, и редшес т вующие и роцессам смешения тех смесителей, для которых подготавливается исходное сырье, Периодические включения и отключения мощных ( до 100 кВт ) электродвигателей в цехе приводит к значительным колебаниям напряжения, а это, в свою очередь, приводят к тому, чтоизвестным устройством невозможно цет ко определить моменты перехода режимов с холостого хода на прогрев шихты, окончания прогрева и начала загрузки связующего, При этом значение с на диаграмме мощности электропри-. 15 вода из-за непостоянства ФИзических и реологических свойств исходного сырья может изменяться. Неоднозначность определения значения точки с (начала смешения) не дает возможность судить о 20 законченности загрузки связующего в смесительную машину, Даже при часточной загрузке связующего в смеси- тельную машину сбой работы дозатора сьязующего в процессе смешения) 25 можно получить усреднение массы, которое определяется формально по сигналу отсутствия производной. При этом фактически масса для дальнейшей обработки непригодна, Все перечисленные З 0 недостатки известного устройства приводят к снижению качества массы. Кроме того, время смешения является важнейшим технологическим показа 35 тел ем режима с мешен ия, Для ра з личных масс это время может иметь свое значение, определяемое из среднестатических значений обеспечения гарантированной готовности процесса смешения массы, в которой завершились все физико-химические процессы: смацивания, пропитки и взаимного усреднения компонентов. Известное устройство обеспечивает контроль только физико 45 механических свойств приготовляемой массыусреднение ), Так как возможны случаи, когда физико-механические свойства массы стабилизируются рань" ше физико-химических процессов, то50 для полного завершения последних управление по производной сигнала мощности электродвигателя недостаточно,. Цель изобретения - повышение кацества приготавливаемой в смесителе массы за счет более тоцного управления процессом дозирования и смешения компонентов,4Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее дозатор связующего с загрузочным, разгрузочным и запирающим вентилями, привод - ной электродвигатель смесителя, блок управления с исполнительными механизмами вентилей дозатора связующего,последовательно соединенные преобразователь момента на валу приводного электродвигателя, фильтр и блок контроля производной, а также реле времени прогрева шихты, исполнительный механизм выгрузки смеси и соединенное выходом с выключателем приводного электродвигателя реле времени холостого хода, введены четыре элемента И, три блока памяти, элемент "ЗАПРЕТ", датчики загрузки и выгрузки связующего, датчик выгрузки -шихты и реле времени контроля смешения, причем датчик загрузки связующего первым выходом подключен к первому входу первого элемента И, а вторым выходом - к первому входу второго элемента И, второй вход которого связан с выходом реле времени прогрева шихты, а выход через последователь. но соединенные первый блок памяти иэлемент "ЗАПРЕТ" - с первым входомблока управления, выход датчика выгрузки связующего подключен к второму входу элемента "ЗАПРЕТ" и черезтретий элемент И к входу реле време-,ни контроля смешения, выход которого через четвертый элемент И соединен с вторым входом первого блокапамяти и с первым входом второго блока памяти, первый вход третьего бло". ка памяти связан с выходом датчика Выгрузки шихты и с вторым входом второго блока памяти, второй вход - со выходом первого блока памяти и с вторым. входом третьего элемента И, а выход - с вторым входом первого элемента И и с входом реле времени прогрева шихты, выход первого элемента И подключен к второму входу блока управления, выход второго элемента памяти соединен с входом исполнительногомеханизма выгрузки смеси и с входомреле времени холостого хода, третийвход третьего элемента И подключенк выходу блока управления, а выходблока контроля производной с вторымвходом четвертого элемента И. Приэтом блок управления содержит элементы НЕ, ИЛИ, а также датцики положения загрузочного, разгрузочного изапирающего вентилей, причем через938268 размыкающий контакт датчика положения загрузочного вентиля к шине питания подключены исполнительный механизм запирающего вентиля и выход блока управления, через размыкающий контакт з.датчика положения разгрузочного вентиляк шине питания подключены исполнительный механизм загрузочного вентиляи вход элемента НЕ, а через замыкающий контакт датчика положения запи Орающего вентиля к шине питания подключен исполнительный механизм разгрузочного вентиля, первый вход блока управления связан с входом исполнительь ного элемента разгрузочного вентиля и с первым входом элемента ИЛИ,второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, а выход - к входуисполнительного элемента запирающего вентиля, вход исполнительного элемента загрузочного вентиля соединенс вторым входом блока управления.Качество смешиваечой массы зависитот точного соблюдения последовательности и заданной длительности операции: загрузки шихты, прогрева ее, смешения, определения момента окончаниясмешения,Наличие датчиков загрузки и выгрузки связующего и выгрузки сухой шихты, 30а также блока управления позволяетточно фиксировать моменты окончанияоперации загрузки смесителя компонентами, начало прогрева и начало контроля производной, Взаимосвязь этихэлементов с логической схемой управ-,ления, включающей реле времени, позволяет соблодать строгую последовательность операций и более точноеопределение момента окончания процес оса смешения.,ты, представляющий собой обычный контакт, замыкающийся при полной разНаличие в блоке управления датчиков положения вентилей, их взаимосвязь с исполнительными механизмами и логическими элементами, обеспечивает своевременную подготовку связующего непосредственно перед сливом/его в смеситель без задержки в промежуточной емкости дозатора, что поз-,о воляет сохранить пластические и фи зические свойства связующего с обеспечением заданной точности дозирования. Все это обеспечивает требуемое качество смешиваемой массы.5На чертеже представлена функцио" нальная схема устройства для управления процессом смешения углеграфитовых материалов в смесителе периодического дейст вия в электродном и роизводст" ве.Процесс смешения осуществляется в смесителе 1, лопасти которого вращаются с помощью приводного электро-, двигателя 2, подключаемого к сети выключателем 3.В линию питания электродвигателя включен преобразователь момента на валу приводного электродвигателя 4, соединенный через фильтр 5 с блоком контроля производной 6.Дозировка связующего осуществляет" ся дозатором, состоящим из напорного бака 7 с загрузочным вентилем 8, до- зировочного бака 9, установленного на платформе весом 10 и снабженного разгрузочным вентилем 11, приемной воронки 12 с запорным вентилем 13. Датчик загрузки связующего 14 состоит из задатчика 15 дозы, датчика 16 веса, установленного на измерительной головке 17 весов; датчика 18 рассогласования с элементом НЕ 19 на выходе. С измерительной головкой весов связан также датчик 20 выгруэки связующего, представляющий собой сигнальный контакт, замыкающийся при установке стрелки измерительной головки на нуль.Блок 21 управления состоит из исполнительных механизмов 22, 23, 24 загрузочного и запорного вентилей 8, 11, 13 соответственно, соединенных с шиной питания через контакты датчиков положения вентилей 25, 26 и 27, При этом исполнительный механизм загрузочного вентиля 22 подсоединен к шине питания через контакт датчика 26 положения разгрузочного вентиля. Исполнительный механизм разгрузочного вентиля 23 - через контакт датчика положения запорного вентиля 27, а исполнительный механизм запорного вентиля 24 - через контакт датчика положения загрузочного вентиля 25. Этот контакт подсоединен также к выходу блока управления. Блок управления также содержит элемент ИЛИ 28 и НЕ 29.Выход датчика 18 рассогласования соединен через элемент И 30 с входом исполнительного механизма 22, а через элемент НЕ 19 с одним из входов эле" мента И 31.Под емкостью с сухой шихтой установлен датчик 32 выгрузки сухой ших 938268грузке емкости с сухой шихтой. Выходего соединен с входами блоков 33 и34 памяти, Один выход блока 33 памяти подклочен к второму входу элемента И 30 и через реле 35 времени прогрева шихты и элемент И 31 к одному извходов блока 36 памяти, Выход блока36 памяти соединен с сбросовым входом блока 33 памяти, с входом элемента И 37 и церез элемент "ЗАПРЕТ" 38 10с входом исполнительного механизма 123 и вторым входом элемента ИЛИ 28.Второй вход элемента И 37 соединен свыходом блока управления (с шиной питания через контакт датчика положения загрузочного вентиля 25).Датчик выгрузки связующего соеди-,нен с вторым входом элемента "ЗАПРЕТ"38, Через элемент И 37, реле 39 времени контроля смешения, элемент И 40, 20второй вход которого соединен с блоком контроля производной 6, датцик20 соединен с сбросовым входом блока36 памяти и с блоком 34 памяти. Выходблоке 34 памяти соединен с исполнительныы механизмом 41 выгрузки смесии через реле 42. времени холостого хода - с выключателем 3 электродвигателя 2.Устройство работает следующим образом,Технологический процесс приготовления углеграфитовой массы в смесителях периодического действия осуществляется в циклическом режиме,35Поэтому перед началом следующего цикла состояние устройства определяетсявыполнением последней операции - выгрузкой массы и отключением электродвигателя. При этом остается включен ным блоком 34 памяти. Вентили дозатора 8, 11 и 13 закрыты, Дозировочныйблок 9 пустой, на выходе датчика 20выгрузки связующего имеется сигнал.На прямом выходе датчика загрузкисвязующего также есть сигнал, на егоинверсном выходе сигнал отсутствует.Контакты 25 и 26 датчиков положениявентиля загрузки 8, разгрузки 11замкнуты, контакт 27 датчика положе 50ния запирающего вентиля 13 - разомкнут. По кратковременному сигналу датчика 32. выгрузки сухой шихты включает 55 ся блок 33 памяти, а по сбросовому входу отключается блок 34 памяти. Реле 42 в рмг ни холостого хода возвращается в ".хплное положение. Сигналом с выхода блока 33 памяти, поступающим на вход элемента И 30, включается подготовленный элемент И 30, Сигнал с его выхода вклочает исполнительный механизм 22, открывающий вентиль 8. Начинается операция "набор дозы" в дозировоцный бачок 9. Одновременно сигналом с блока 33 памяти, запускается реле 35 времени прогрева сухой шихты, Набор дозы осуществляется до момента достижения веса дозы контролируемого датчика 16 заданному значению задатчиком 15, после чего на прямом выходе датчика рассогласования сигнал исчезает, отключает исполнительный механизм 22, загрузочный вентиль закрывается, Сигнал на входе элемента И 37, который во время набора дозы связующего контактом 25 снимался, появляется вновь, так как контакт 25 опять замыкается при закрытом вентиле 8. На один из входов элемента И 31 с инверсного выхода датчика 14 загрузки связующего после набора дозы поступает сигнал.По истечению времени прогрева сухой шихты на выходе реле 35 времени появляется сигнал, который включает элемент И 31 по второму входу. При наличии обоих сигналов на входе элемента И 31, это свидетельствует о том, что набрана доза связующего и прогрета сухая шихта, включается блок 36 памяти, который устанавливает блок 33 памяти в отключенное состояние и подает сигнал на один из входов элемента И 37, Одновременно через элемент "ЗАПРЕТ" 38 сигнал поступает на исполнительный механизм 24через элемент ИЛИ 28 и исполнительный механизм 23, Вентиль 13 открывается исполнительным механизмом 2 ч, замыкается контакт 27, После этого включается исполнительный механизм 23, открывающий вентиль 11. Контакт 26 размыкается, Набранная доза из дозировочного бачка 9 выливается через приемную воронку 12 в смеситель 1.При полной разгрузке связующего из бачка 9 срабатывает датчик 20 выгрузки связующего, который дает отключающий сигнал на элемент "ЗАПРЕТ 38 и вклочает элемент И 37, другие входы которого к этому времени подготовлены. При этом одновременно запускается реле 39 времени контроля смешения и отключается исполнительный механизм 23 . Вентиль 11 закрывается,9382контакт 26 замыкается, после чегочерез элемент НЕ 29 и элемент ИЛИ 28отключается исполнительный механизм24, закрывающий запирающий вентиль135Таким образом, на время отсутствиясигнала на выходе элемента "ЗАПРЕТ"38 обеспечивается поддержание во вклю.ченном состоянии исполнительного механизма 24 до тех пор, пока не закрылся вентиль. Это обеспечивает полноту слива вязкого связующего суцастка 11, 12 и 13.После загрузки связующего за счетувеличения мощности потребления электродвигателем 2,на выходе преобразователя 4 появляется увеличенный сигнал,который через фильтр 5 поступает на-блок контроля производной. При стабилизацииусреднение массы) мощности 20потребления на выходе блока 6 появляется сигналпроизводная мощностипотребления равна О). Сигнал поступает на один из входов элемента И 1 О.По истечении времени смешения, необходимого для завершения физико-химических процессов взаимодействия сухойшихты с связующим, на выходе реле39 появляется сигнал, включающий повторому входу элемент И 40. Сигнал 50с выхода элемента И 40 включается.блок 34 памяти и устанавливается висходное состояние блок 36 памяти,отключающий элементы 37 и 38. Блок34 памяти включает исполнительныймеханизм выгрузки массы готоваямасса выгружается ) запускает релевремени холостого хода электропривода 42.Поскольку для выгрузки массы необходимо вращение лопастей смесителя1, то выключение привода 2 предусматривается через время, заданное реле42 времени холостого хода, Если вэтом промежутке времени после выгруз-ки массы не было сигнала загрузкисухой шихты, то по истечении контрольного времени холостого хода привод 2 отключается выключателем 3. Если заэто время успели произвести выгрузку массы и загрузку сухой шихты,очередной цикл начинается без выключения электродвигателя 2.На отечественных электродных заводах управление процессом смешения .55 производится вручную или по величи" не производной. При этом дозирование связующего и его разгрузка производится вручную и автономно. Условия 68 1 Отруда на этом участке для операторадозировщика оцень тяжелые ( высокаятемпература, агрессивная среда, запыленность),Использование предлагаемого устройства для управления процессом подготовки углеграфитовой массы в смесителе периодического действия позволит улучшить условия труда оператора,повысить качество и выход годной продукции в целом на 13, сократить рас",ход сырья и выход брака, чта скажется на повышении сортности товарнойпродукции и снижении трудозатрат напроизводство продукции.Формула изобретения1. Устройство для управления процессом смешения углеграфитовых материалов в смесителе периодического действия, содержащее дозатор связующего с загрузочным, разгрузочным и запирающим вентилями, приводной электродвигатель смесителя, блок управления с исполнительными механизмами вентилей дозатора связующего, последовательно соединенные преобразова", тель момента на валу приводного электродвигателя, фильтр и блок контроля производной, а также реле времени прогрева шихты, исполнительный механизм выгрузки смеси и соединенное выходом с выключателем приводного электродвигателя реле времени холостого хода, о т л и ч.а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит четыре элемента И, три блока памяти, элемент ЗАПРЕТ, датчики загрузки и выгрузки связующего, датчик выгрузки шихты и реле времени контроля смешения, причем датцик загрузки связующего первым выходом подключен к первому входу элемента И, а вторым выходом - к первому входу второго элемента И, второй вход которого связан с выходом реле времени прогрева шихты, а выход че" рез последовательно соединенные первый блок памяти и элемент "ЗАПРЕТ"- с первым входом блока управления, выход датчика выгрузки связующего подключен к второму входу элемента ЗАПРЕТ и через третий элемент И к входу реле времени контроля смещения, выход которого через четвертый элемент И соединен с вторым входом первого блока памяти и с первым входом9382второго блока памяти, первый вход третьего блока памяти связан с выходомдатчика выгрузки шихты и с вторым входом второго блока памяти, второйвход - с выходом первого блока памя".ти и с вторым входом третьего элемента И, а выход - с вторым входом первого элемента И и с входом реле времени прогрева шихты, выход первогоэлемента И подключен к второму входу 10блока упра.вления, выход второго элемента памяти соединен с входом исполнительного механизма выгрузки смесии с входом реле времени холостого хода, третий вход третьего элемента И 1подключен к выходу блока управления,а выход блока контроля производной -к второму входу четвертого элемента И,2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит элементы НЕ, ИЛИ, атакже датчики положения загрузочного,разгрузочного и запирающего вентилей,причем через размыкающий контакт дат-чика положения загрузочного вентиляк шине питания подключены исполнительный механизм запирающего вентиля и вы 68 12ход блока управления, через размыкающий контакт датчика положения разгрузочного вентиля к шине питания подключены исполнительный механизм загрузочного вентиля и вход элемента НЕ, а через замыкающий контакт датчика положения запирающего вентиля к шине питания подклочен исполнительный механизмразгрузочного вентиля, первый входблока управления связан с входом исполнительного элемента разгрузочноговентиля и с первым входом элементаИЛИ, второй вход которого подключенк выходу элемента НЕ, а выход - к входу исполнительного элемента запирающего вентиля, вход исполнительногоэлемента загрузочного вентиля соединен с вторым входом блока управления. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Чалых Е. Ф, Технология и оборудование электродных и электроугольных предприятий. М., изд-во "Металлург", 1972, с. 270-275.2. Авторское свидетельство СССР У 82063, кл. С 05 В 11/58, 1970 (прототип)."Патент", г. Ужго Редактор А. Шан щщщщ щщщ Заказ 4464/72 ВНИИПИЦаллаговарь Коооектоо Ищщщщщщщ щщПодписноеомитета СССРи открытийкая наб, д. 4/род, ул. Проектная, 4 мчик