Устройство согласования потоков сыпучих материалов в технологическом процессе

(56) 1, Р 206592. А 9 619533 А 5309 ОИУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) 6227855(088.8) Авторское свидетельство СС3, кл.С 21 В 1/10, 1966.вторское свидетельство СССР кл. С 22 В 1/00, 1976. торское свидетельство СССР кл, С 22 В 1/00, 1975.(54) (57) УСТРОЙСТВО СОГЛАСОВАНИЯ ПОТОКОВ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ТЕХНОЛОГИ-ЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ, содержащее приемныйбункер с питателем, приводом, весоиэмерителями, промежуточную емкость,загрузочный бункер с питателем, приводом и датчиком контроля степени егозаполнения и потребитель материала оприводом о тл и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения качествИагломерата, увеличения срока службыоборудования за счет более ритмичнойего работы и повышения производительности агломашины, оно дополнительносодержит генератор импульсов, блокусреднения параметров, блок вычисления величин будущих потоков, прогнозатор поступления материала в загрузочный бункер, прогнозатор уровня ма-териала в загрузочном бункере, прогнозатор потерь из-за отклонения величины потока от заданного; прогноэатор потерь иэ-эа отклонения уровняматериала в загрузочном бункере отзаданного, блок определения интегральных по времени суммарных потерь,блок нахождения производной интегральных суммарных потерь по величинам-потоков, блок проверки варианта будущих потоков на оптимальность, первый электронный ключ и блок управления приводами питателей и потребителя материала, причем выходы весоизмерителей, датчика контроля степени заполнения загрузочного бункера и генера:тора импульсов соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока усредненияпараметров, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами прогнозатора поступления материала в загрузочный бункер и прогнозатора уровня материала в загрузочном бункере, вторые входы прогнозаторапоступления материала в загрузочный бункер и прогнозатора уровня материала в загрузочном бункере соеди- Е . вены соответственно с первыми вторым: щйходами блока вычисления величин бу-. дущих потоков, третий вход прогноэатора уровня материала соединенвыходом прогноэатора поступления материала в загрузочный бункер, второй Ф выход блока вычисления величин будущих потоков соединен также с первым входом прогнозатора потерь из-за отклонения величины потока от заданного, выход прогнозатора уровня материала в загрузочном бункере соединейс первым входом прогно- затора потерь иэ-эа отклонения уровня материала в загрузочном бун. кере от заданного, вторые входы прогноэатора потерь иэ-за отклонения величины потока от заданного и прогнозатора потерь из-эа отклонения уровня материала в загрузочном бункере от заданного соединены соответственно с первым и вторым выходами задатчика, выходы прогноэатора потерь из-за отклонения величины потока от заданного и прогноэатора потерь из-за отклонения уровня материала в загрузочном бункере от заданного соединены соответственно с первым и вторым ходами блока определения интегральых по времени суммарных потерь, пер1035077и % вый и втооой выходы которого соединены с входами собтветственно блока нахождения производной интегральных суммарных потерь по величинам потоков и блока проверки варианта будущих потоков на оптимальность, первый и. второй выходы блока нахождения производной интегральных суммарнйх потерь по величинам потоков соединены с первым и вторым входами первого электронного ключа, третий вход ко- . торого соединен с выхоДом блока проверки варианта будущих потоков на оптимальность, выход блока проверки варианта будущих потоков на оптималь-. ность, первый и второй выходы первого электронного ключа соединенысоответственно с первым, вторым итретьим входами блока вычисления величин будущих потоков, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами блока управления приводами питателей и .потребителя ма териала.2. Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок вычисления величин будущих потоков содержит одновибратор, три ключа, логический элемент НЕ, логический элемент И, блок памяти, четыре блока умножения, два сумматора, задатчик постоянныХ коэффициентов и задатчик времени цикла,расчета очередного варианта, причем выход одновибратора соединен с первым входом второго ключа, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами блока памяти, первый и второй выходы блока памяти 11Изобретение относится к системам .1 управления технологическими процес,сами, связанными с движением потоков сыпучих материалов и может быть ис- . пользовано, например, в черной и цветной металлургии.Эадача согласования потоков. материала возникает вследствие изменения одного или нескольких потоков или вследствие непредвиденных колебаний в нарости или величине потоков матерйалов. Укаэанные колебания вызывают.сяс одной стороны неточнбстью измерения потоков, а с другой - изменением свойств материала. Например, воли величина одних потоков в технолбги- . ческом процессе измеряется в единицах ,объема, то колебания объемной массы материала приводят к рассогласованию ПОТОКОВИзвестно устройство для согласова, вмя производительностей шихтового и соединены с первым выходом задатчика постоянных коэффициентов, а выходы первого и второго блоков умножения соединены. с первыми входами первого и второго сумматоров соответственно, вторые входы первого и второго сумматоров соединены соответственно с выходами третьего и четвертого блоковумножения, первые входы которых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого ключей, а вторыевходы - с вторым выходом задатчика постоянных коэффициентов, первыевходы третьего и четвертого ключей соединены с выходом блока проверкиварианта будущих потоков на оптимальность, вторые входы третьего и четвертого ключей соединены соответственно с первым и вторым. выходами блока нахождения производной интегральных суммарных потерь, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока памяти, а также .с вторыми входами соответственно прогнозатора поступления материала в загрузочный бункер и прогнозатора уровня материала в загрузочном бункере, пятый и шестой входы блока памяти соединены с выходами соответственно логических элементов И и НЕ, первый и второйвходы логического элемента И соединены соответственно с выходом задатчика времени цикла расчета очередного варианта и выходом блока проверки .варианта будущих потоков на оптимальность, выход которого также соединенс входом логического элемента НЕ.2спекательного отделения, которое поинформации об уровне шихты в приемных бункерах управляет расходом ведущего компонента шихты 135Однако в связи с большим транспортным запаздыванием скорректирован;ная шихта достигает спекательного отделения, когда ситуация уже может измениться и приход новой шихты не10 будет соответствовать необходимому расходу. Известно также усзройство, предусматривающее установку дополнительных трактов подачи шихты и обеспечивающее 15 упРавление РасхОдом ведущего компо.нента следящей системой дозирования по сигналу о весе шихты, загружаемой на агломашину Г 21.Указанное устройство не компенсирует большого транспортного запаздывания между шихтовым и спекательным отделением.1035077ФНаиболее близким к предлагаемому параметров, первый и второй выходцы по технической сущности и. достигаемо- которого .соединены соответственно с му результату является устройство, первыми входами прогноэатора поступ- ,содержащее приемный бункер с приво- ления материала в загрузочный бункер .дом,.весоизмерителйми, промежуточную и прогноэатора уровня материала н эа.емкость с приводом, загрузочный5 :,грузочном бункере, вторые входы пробункер с питателем, приводом и датчи- гноэатора поступления материала в ком контроля степени его заполнения загрузочный бункер и прогноэатора и потребитель материала с приводом. уровня материала в загрузочном бунке Для ликвидации транспортного за- . ре соединены соответственно с первым паэдывания оно снабжено специальным 10 и вторым выходами блока вычисления распределительным устройством ГЗ 3. величин будущих потоков, третий входОднако указанное устройство пре- прогноэатора уровня материала соедидусматривает ликвидацию транспортного нен с выходом прогнозатора поступлезапаздывания лишь на тракте подачи ния материала в загрузочный бункерр Ф шихты в спекательном отделении и не 5 нторой выход блока вычисления вели- решает задачи согласования производи- чин будущих потоков соединен также с тельности шихтового и спекательного первым входом прогнозатора потерьиэ-за отклонения величины потока отКроме того, устройстно может вор- заданного выход прогнозатора уровня мально функционировать лишь при ус- материала и загрузочном бункере сое : л иов и подачи из приемных бункеров20динен с первым входом прогнозатора заведомо большего расхода шихты, потерь из-за отклонения уровня матег.е, накладывает на систему управлв- риала в загрузочном бункере от зааниченния подачей шихты дополнительные ог- данного, вторые входы прогнозатор а рани ения, тем самым сужая диапазон. потерь из-за отклонения величины по- ее функционирования, что в конечном тока от заданного и прогнозатора по- счете приводит к большим экономичес- терь из-за отклонения уровня материким потерям. ада в загрузочном бункере от заданноЦель изобретения - повышение ка- го соединены соответственно с первым честна агломерата, увеличение срока и вторым выходами задатчика, выходы службы оборудования .за счет более З 0 прогнозатора потерь иэ-за отклонения изритмичной его работы и повышение про- величины потока от заданного и ии прогводительности .агломашины. ноэатора потерь из-за отклоненияПоставленная цель достигается уровня материала в загрузочном бункетем, что устройство согласования по- ,ре .от заданного соединены соотнетсттоков сыпучих материалов в технологи:.венно спервыми вт ческом и ссо спервым и вторым входами блока б нке ск процессе, содержащее приемный . определения интеграл ныу р читателем, приводом, весоиэ- .суммарных потерь х по времени ме ителями.р я ., промежуточную емкость, ;рой выходи котор гр ых потерь, первый и втоза зочный и егру бункер с питателем, при" 1 с входамисоответст ены ди которого соединены н д чиком контроля степени 40 нахождения производной интегральных одом и ат1ответстненно блока его заполнения и потребитель матери- суммарных потерь по величин ам потоковр одом, дополнительно содер- и блока проверки варианта будущих пожит генератор импульсов, блак усред- токов на оптимальность, первый и втонения параметров, блок вычисления . рой выходы блока нахождения производвеличин будущих потоков, прогноэатор 45 ной интегральных суммарных потерь по ноступлеиия материала в загрузочный, величинам потоков соединены с первымн за зочнбункер, прогноэатор уровня материала и вторым входами первого эле т нгру ом бункере, прогнозатор го ключа, третий вход которогк ро нор "эа о клоиения величины по- . Нен с выходом блока проверки вариано которого соедитока от заданного, прогнозатор по. та будущих потоков на оптимальн ср , отклонения уровня материа- первый и второй выходы первого элек.го блок о. ла н загрузочном бункере от заданно- тронного ключа соединены со тнпределения интегральных по веино с первым вторым и ты соотнетствремени е а ных . тумм р .по ерь по вели- дами блока вычисления величины будуо он, первый и второй выходы чинам потоков блок нахождения про- , щих потоков изводной интегральных суммарных И которого соединены с первым и вто мр р арианта входами блока управления приводайи будущих потоков на оптимальность, питателей и потребителя материала. первый электронный ключ и блок управ- Кроме того, блок вычисления велипотления приводами питателей и приводом чины будущих потоков содер итребителя материала, причем выходы 60 вибратор, три ключа, логический эленесоизмерителей, датчика контролястепени заполнения загрузочного бун- .йамяти четыре блоР ре ока умножения, дваатчик постоянных коэфкера и генератора импульсов соедине- суююатора задатчи ны соответственно с первым, вторым фициентов и задатчз атчик времени цикла и третьим входами блока усреднения , расчета очередного варианта, причемвыход одновибратора соединен с первымвходом второго ключа, первый и второйвыходы которого соединены с первым ивторым входами блока памяти, первыйи второй выходы блока памяти соединены с первым выходом задатчика постоянных коэффициентов, а выходы первого и второго блоков умножения соединены с первыми входами первого ивторого сумматоров соответственно,вторые входы первого и второго сумма- а 0торов соединены соответственно с выходами .третьего и четвертого блоковумножения, первые входи которых соединены с выходами соответственнотретьего и четвертого ключей, а вторые входы - с вторым выходом задатчика постоянных коэффициентов, первыевходы третьего и четвертого ключейсоединены с выходом блока проверкиварианта будущих потоков на оптимальность, вторые входы третьего и четвертого ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами бло-.ка нахождения производной интегральных суммарных потерь, выходы первогои второго сумматоров соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока памяти, а также с вторыми входами соответственно прогноэатора поступления материала в загрузочный бункер и прогнозатора уровня З 0материала в загрузочном бункере, пя"тый и шестой входы блока памяти соединены с выходами соответственно логических элементов И и НЕ, первыйи второй входы логического элемента И соединены соответственно с выходом эадатчика времени цикла расчетаочередного варианта и выходом блокапроверки варианта будущих потоковна оптимальность, выход которого так же соединен с входом логическогоэлемента НЕ,На Фиг.1 приведена блок.-схема устройства, на фнг.2 - блок-схема внутренней стРуктуРы блока вычислениявеличин будущих потоков; на Фиг.З -, блок-схема внутренней структуры блока усреднения параметров, на Фиг.4блок-схема внутренней структуры блока проверки варианта будущих потоков 50на оптимальность,Устройство содержит приемный бункер 1, тракт подачи материала, оборудованный питателями 2 с приводами 3и весоизмерителями 4, промежуточнуюемкость 5 с прйводом 6, загрузочныйбункер (ЗБ) 7, оборудованный питатвлем 2 с приводом 3 и датчиком 8 контроля степени его заполнения, потреби-.тель 9 материала, оборудованный приводом 10, блок 11 усреднения парамет ров, блок 12 вычисления величин будущих потоков, прогнозатор 13 поступления материала в загрузочный бункер,прогнозатор 14 уровня материала взагрузочном бункере, прогйоэатор 15 потерь из-эа отклонения величины потока от заданного, прогнозатор 16потерь из-за отклонения уровня материала в загрузочном бункере от заданного, блок 17 определения интегральных по времени суммарных потерь,блок 18 нахождения производной интегральных суммарных потерь по величинампотоков блок 19 проверки вариантабудущиХ потоков на оптимальность,первый ключ 20, блок 21 управленияприводами 3 питателей и приводом 10потребителя материала.Елок 12 вычисления величин будущихпотоков ( фиг.2) содержит одновибратор22, второй ключ 23, эадатчик 24 времени цикла расчета очередного варианта, логический элемент 25 И, первыйблок 26 памяти, первый, второй, третий и четвертый блоки 27, 28, 29 и30 умножения, третий и четвертый ключи 31 и 32, первый и второй сумматоры 33 и 34, логический элемент НЕ 35и задатчик 36 постоянных коэффициентов.Блок 11 усреднения параметров( Фиг,3) содержит второй блок 37 памяти и блок 38 усреднения величинпотоковБлок 29 проверки варианта будущихпотоков на оптимальность ( Фиг.4) содержит третий блок 39 памяти предыдущего прогноза суммарных интегральныхпотерь, третий сумматор 40, элемент41 сравнения, преобразователь аналогкод 42, Под позицией 43 обозначенгенератор импульсов,Устройство работает следукщим образом.В отделениях подготовки и переработки, на тракте подачи материалаи в промежуточной емкости непрерывноавтоматически измеряются параметры,характеризующие ход технологическогопроцесса: поступление материала иэотделения подготовки и уровень материалав загрузочном бункере, В каждый дискретный момент времении ( И т М, ф, ) по сигналу, поступающемуиэ генератора импульсов (ГИ), в блоке 11 проводится усреднение измеренных эа период И, изначений параметров,Входом в блоки, производящие оптимизацию, служат усредненные прошлыевеличины потоков из блок 11, а выходом - оптимальные величины поступления материала из отделения подготовки и расхода материала в отделениепереработки на интервале прогнозированияИ, И + и 1, где М - глубинапрогнозирования потерь,В первоначальный момент временидля расчета вариантов потоков в блоке 12 задается начальный вариант,в качестве которого могут быть выбраны, например, заранее определенныесредние значения величин. потоков Х иК . Эти заданные величины через второй ключ 23, управляемый сигналом с одновибратора 22, формирующего сигнал определенной длительности, соответствующей времени первого цикла расчета, поступают на вторые входы 5 прогнозатора 13 поступления материала в загрузочный бункер и прогноэатора 14 уровня материала в .загрузочном бункере, а также на первый и второй входы блока 26 памяти, где хра нятся до следукщего второго цикла расчета, причем управляющий сигнал на считывание запомненной первым блоком 26 памяти информации, вслучае не оптимального варианта для очередного (5 1 цикла расчета поступает с выхода блока 19 проверки варианта будущих потоков на оптимальность.Вычисление очередного (второго и последующих вариантов ) осуществляется по следующей схеме.После окончания первого цикла расчета будущих вариантов потоков и проверки их на оптимальность, с выхода блока 19 проверки варианта будущих потоков на оптимальность снимается сигнал логическая 1 (первый вариант не оптимален), разрешающий вычисление очередного варианта (сигнал на пятый вход первого блока 26 памяти и первые входы третьего и четвер- З 0 того ключей 31. и 32.блока 12 вычисле ния величин будущих потоков) и открывающий первый ключ 20 для пропуска производных интегральных суммарных потерь, полученных в блоке 17 по ва риантам будущих потоков поступления и расхода соответственно, на вторые входы третьего и четвертого ключей 31 и 32 блока 12, .Начинается второй цикл расчета вариантов потоков. 40В блоке 12 находится очередной вариант будущих величин потоков по формуламК+1 ОК+фкХ+ 1 ф( Х у + 1 645. где Ц ), - прошлые варианты ве-К 1 Кличин будущих потоковпоступления и расхода соответственно(из блока 26 памяти)для второго цикларасчета это У и йО )( - очередные вариантыФ 1"ф" величин будущих протоков поступления ирасхода соответственною3, ц в .производные потерь повеличинам будущих потоков поступления и . 60расхода соответствен- но;е, - заданные величины,По сигналу логическая 1, снимаемо му с выхода блока 19, из первого бло Ука 26 памяти снимае.ся информация о. предыдущих вариантах потоков, поступившая в первый блок 26 памяти с выхода второго ключа 23. Затем величины предыдущих потоков 2 и К умножаются в первом и втором блоках 27 и 28 умножения на постоянный коэффициент Ы., а с выхода последних величины с(.2 и Ей поступают на первые входы первого и второго сумматоров 33 и 34 соответственно, на вторые входы которых приходит с выходов третьего и четвертого блоков 29 и 30 умножения величины фх и як соответственно, причем производные интегральных суммарных потерь ф и Як поступают через вторые, входы, соот- ф ветственно третьего и четвертого ключа 31 и 32 (,ключи открыты сигналом логическая "1" с выхода блока 19 в случае, когда первый вариант расчета не является оптимальным) на первые входы третьего и четвертого блоков 29 и 30 умножения, на вторые входы которых поступает постоянный коэфФициент Ъ . В первом и втором сумматорах .получаются очередные (для второго варианта расчета) величины будущих потоков поступления и расхода материала соответственно. Затем эти.полученные величины поступают на третий и четвертый входы первого блока 26 памяти и на вторые входы прогноэаторов 13 поступлеьия материала в загрузочный бункер и 14 уровня материала в загрузочном бункере,Если же величины потоков, полученные и при . втором цикле расчета не оптимальны, то все операции, описанные выше, повторяются до получения оптимальных вариантов потоков.В случае, когда очередной вариант в блоке 19 признается оптимальным, то по соответствующему сигналу отключается блок вычисления очередного варианта и запрещается подача значений производных потерь из блока 18, т.е. с выхода блока 19 поступает на эти блоки - "01, Одновременно противоположный сигнал "1" (полученный на выходе элемента НЕ) подается на шестой вход блока 26 памяти, из которого, запомненный оптимальный вариант по- ступления и расхода подается в блок 21 управления приводами поступления и расхода материала.В блоке 13 осуществляется прогноз поступления материала из отделения подготовки в загрузочный бункер. Для этого на вход блока 13 подаются прош- лые значения поступления материала иэ отделения подготовки ( из блока 11) и вариант будущего поступления из блока 26 памяти блока 12Прогноз поступления материала в загрузочный бункер на интервале про 1035077тимального варианта; для чего с помощью соответствующего сигнала - логическая ф 1" разрешается вычисление очередного варианта в блоке 12 и про- . пускаются сигналы иэ блока 18 через ключ 20 в блок 12 5Таким образом, блок "19 можетбыть выполнен как последовательно соединенные третий блок 39 памяти, третий сумматор 40., элемент 41 арифметического сравнения и преобразователь аналог - код 42. На суиааторе 40 получается разность прогнозов потерь в предыдущей (снимается с блока 39 памяти) и текущий момент, которая за- тем сравнивается с заданным положи-, 15 тельным числом в элементе 41 сравнения. В момент И при анализе первого варианта вместо прогноза потерь в предыдущий момент на блок 39 памяти подается большое положительное число В, так чтобы результат сравнения для первого варианта заведомо привел бы к разрешению на вычиоление очередного варианта. Выходная величина элемента 41 сравнения преобраэовывается преобразователем аналог-код 42 в ло" гические сигналы ф 1 ф или ффО".Устройство позволяет обеспечить согласованный ритм работы спекательного и шихтового отделений аглофабрик, предотвратить завалы и разрывы потока шихты, сегрегацию и зависания .в бункерах. В- результате повысится качество агломерата на 15-20, увеличится срок службы оборудования за счет более ритмичной его работы, по высится производительность агломашнны на 1-1,5% путем снижения экономичес- ких потерь. Экономический эффект от использо,вания устройства составит 150 тыс,руб. в год на одну агломашину.Составитель А. Абросор Л.Авраменко Техред М.Костин в Корректор В. Бутя Ред а илиал ППП "Патент"; г.ужгород, ул.Проектна Тираж 627 дарственного к изобретений и ква, Ж, Ра 762/23 ВНИИПИ Гос по делам 113035, Мо