Тренажер оператора кислородного конвертера

3, Тренажер по п.а ю щ и й с я тем метров пла тации контролируемь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический инсти"тут им. Серго Орджоникидзе(56) . Авторское свидетельство ССпо заявке В 3313255, 02.07,81.(54)(57) . ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА КИСЛОРОДНОГО КОНВЕРТЕРА, содержащий блок задания управляющих воздействий,соединенный с блоком моделированияагрузки сыпучих материалов, блоком моделирования процессов плавки, блоком имитации положения фурмы, блоком имитации положения конвертера и бло" ком оценки качества управления, подключенным к блоку моделирования процессов плавки, соединенному с блоком предъявленияинформации, связанным с блоком моделирования загрузки сыпучих материалов, подключенным к дополнительному блоку предъявления информации, соединенному с блоком имитации положения конвертера и блоком имитации положения фурми:, подключенным к блоку имитации положения конвертера, и блоком предъявления информации и моделирования процессов плавки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности обучения, он имеет блок имитации шума конвертера и блок имитации контролируемых параметров плавки, при этом дополнительные выходы блока эа 801088055 А дания управляющих воздействий соединены с первыми входами блока имитации шума конвертера, второй вход которого подключен к дополнительному выходу блока имитации положения фурмы, а третий вход связан с первым управляющим выходом блока моделирования процессов булавки, второй управляющий выход которого соединен с входом блока имитации контролируемых параметров плавки, подключенного выходом к дополнительному входу дополнительного блока предъявления информации.2. Тренажер по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок имитации шума конвертера имеет генератор шума, сумматоры, узлы умножения, ключ, узел создания акустического эффекта включения кислорода и узел воспроизведения звука, при этом первый выход генератора шума соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого узла умножения, который первым входом подключен к второму выходу генератора шума, а вторым входом связан с выходом второго сумматора, соединенного одним из входов с первым входом второго узла умножения, который вторым входом подключен к,выходу первого сумматора, выход второго узла умножения через последовательно соединенные ключ и узел создания акустического эффекта включения кислорода связан с входом узла воспроизведения звука.1088055 5 20 ки имеет узел пороговых элементов, узел генерации сигналов, узел логи-, ческих переключений, узел дешифрации, узел индикации контролируемых параметров, узел ключей и узел источников питания, при этом первые выходы узла пороговых элементов через последовательно соединенные узел генерации сигналов, узел логических переключений и узел дешифрации подключены к первым входам узла индикации контролируемых параметров, второй вход ко 1Изобретение относится к тренажерам операторов систем управления и может быть использовано для обучения операторов кислородных конвертеров.Известен тренажер оператора киелородногб конвертера, содержащий блок задания управляющих воздействий, соединенный с блоком моделирования загрузки сыпучих материалов,.блоком моделирования процессов плавки, блоком имитации положения фурмы, блоком имитации положения конвертера и блоком оценки качества управления, подключенным к блоку моделирования процессов плавки, соединенному с блоком предъявления информации, связанным с блоком моделирования загрузки сыпучих материалов, подключенным к дополнительному блоку предъявления информации, соединенному с блоком положения конвертера и блоком имитации положения фурмы, подключенным к блоку имитации положения конвертера и блокам предъявления информации и моделирования процессов плавки 1.1 2.Недостатком данного тренажера является невысокая эффективность обучения,Цель изобретения - повышение эффективности обучения.Поставленная цепь достигается тем, что тренажер оператора кислородного конвертера, содержащий блок задания управляющих воздействий, соединенный с блоком моделирования загрузки сыпучих материалов, блоком моделирования процессов плавки, блоком имитаторого соединен с вторым выходом узп пороговых элементов, причем первый выход узла индикации контролируемых параметров связан с первым входом узла источников питания, вторыевходы которого соединены с выходамиузла ключей, первые входы которогоподключены к вторым выходам узла индикации контролируемых .параметров,причем первые входы узла ключей соединены с выходами узла пороговыхэлементов,ции положения фурми, блоком имитации положения конвертера и блоком оценки качества управления, подключенным к блоку моделирования процессов плавки, 5 соединенному с блоком предъявленияинформации, связанным с блоком моделирования загрузки сыпучих материалов, подключенным к дополнительному блоку предъявления информации,.соединенному с блоком имитации положения конвертера и блоком имитации поло-, жения фурмы, подключенным к блоку имитации положения конвертера и бло" ком предъявления информации и модепирования процессов плавки, имеетблок имитации шума конвертера и клокимитации контролируемых параметровплавки, при этом дополнительныевыходы блока задания управляющихвоздействий соединены с первыми входами блока имитации шума конвертера,второй вход которого подключен к дополнительному выходу блока имитацииположения фурмы, а третий вход связан с первым управляющим выходомблока моделирования процессов плавки, второй управляющий выход которого соединен с входом блока имитации контролируемых параметров плавки,30 подключенного выходом к дополнитель,ному входу дополнительного блока предъявления информации. Блок имитации шума конвертераимеет генератор шума, сумматоры, уз 35 лы умножения, ключ, узел создания акустического эффекта включения кислорода и узел воспроизведения звука,при .этом первый выход генератора45 Устройство содержит блок 1 моделирования процессов плавки, блок 2 предъявления информации, блок 3 имитации шума конвертера, блок 4 имита О ции Контролируемых параметров плавки, блок 5 задания управляющих воздействий, блок 6 моделирования загрузки сыпучих материалов, блок 7 имитации положения Фурмы, блок 8 оценки 55 качества управления, блок 9 имитации положения конвертера и дополнительный блок 10 предъявления информации,шума соединен с первым входом перво-:го сумматора, второй вход которогоподключен к выходу первого узла умно.жения, который первым входом подключен к второму выходу генератора шума,ф 5а вторым входом связан с выходом второго сумматора, соединенного однимиз входов с первым входом второгогзла умножения, который вторым входомподключен к выходу первого сумматора, Овыход второго узла умножения черезпоследовательно соединенные ключ иузел создания акустического эффектавключения кислорода связан с входомузла воспроизведения звука,Блок имитации контролируемых пара-.метров плавки имеет узел пороговыхэлементов, узел генерации сигналов,узел логических 1 тереключений, узелдешифрации, узел индикации контролируемых параметров узел ключей и узелисточников питания, при этом первыевыходы узла пороговых элементов через последовательно соединенные узелгенерации сигналов, узел логическихпереключений и узел дешифрации подключены к первым входам узла индикации контролируемых параметров, второй вход которого соединен с вторымвыходом узла пороговых элементов,причем первый выход узла индикацииконтролируемых параметров связан спервым входом узла источников питания вторые входы которого соединены с выходами узла ключей, первыевходы которого подключены к вторымвыходам узла ийдикации контролиру-.емых параметров, причем первые входы узла ключей соединены с выходамиузла пороговых элементов.На фиг. 1 приведена блок-схема40тренажера; на фиг, 2 - структурнаясхема блока имитации шума конвертера; на фиг. 3 - структурная. схемаблока имитации контролируемых параметров плавки. Блок 3 имитации шума конвертерасодержит генератор 11 шума, сумматор12, узел 13 умножения, сумматор 4,узел 15 умножения, ключ 16, схему1.7 умножения сигналов, инерционноезвено 18 первого порядка, усилитель19 и узел 20 воспроизведения звука,причем схема 17 умножения сигналов,инерционное звено 8 первого порядкаи усилитель 19 образуют узел создания акустического эффекта включениякислорода, При этом первый выход генератора 11 шума соединен с первымвходом первого сумматора 12, второйвход которого подключен к выходу первого узла 13 умножения, который первым входом подключен к второму выходугенератора 11 шума, а вторым входомсвязан с выходом второго сумматора14, соединенного одним .из входов спервым входом второго узла 15 умножения, который вторым входом подключенк выходу первого сумматора 12, выходвторого узла 15 умножения через пос-.ледовательно соединенные ключ 16 иузел создания акустического эффектавключения кислорода связан с входомузла 20 воспроизведения звука. Блок4 имитации контролируемых параметровплавки включает в себя пороговыеэлементы 21, генераторы 22 сигналов,триггеры 23 и 24, дешифраторы 25,усилители 26, индикаторы 27, ключи28 и источники 29 питания. Узел пороговых элементов состоит из пороговых элементов 21. Узел генерациисигналов имеет генераторы 22 сигналов. Триггеры 23 и 24 образуют узеллогических переключений, Узел дешифрации содержит дешифраторы 25. Узелиндикации контролируемых параметроввыполнен из усилителей 26 и индикаторов27. Узел ключей состоит изключей.28,Узел источников питания содержит источники 29 питания, при этом первые выходы узла пороговых элементов через последовательно соединенные узел генерации сигналов, узел логических переключений и узел дешифрации подключены к первым входам узла индикации контролируемых параметров, второй вход которого соединен с вторым выходом узла пороговых элементов, причем первый выход узла индикации контролируемых параметров связан с первым входом узла источников пита- ниМ, вторые входы которого соединеныс выходами узла ключей, первые входы которого подключены к вторым выходам узла индикации контролируемыхпараметров, причем первые входы узлаключей соединены с выходами узла лороговых элементов. -При этом дополнительные выходы блока 5 задания уп"равляющих воздействий соединены спервыми входами блока 3 имитации шумаконвертера, второй вход которого под- Оключен к дополнительному выходу блока7 имитации положения Фурмы, а третийвход связан с первым управляющим выходом блока 1 моделирования процессовплавки, второй управляющий выход ко 15торого соединен с входом блока 4 имитации контролируемых параметров плавки, подключенного выходом к дополнительному входу дополнительного бло"ка О предъявления информации. 20Генератор 11 шума выполнен на основе стереофонического магнитофона,воспроизводящего.,бесконечную записьреального шума продувки одновременнопо двум каналам, По первому каналу 25воспроизводится запись шума, характерного для бесшлаковой продувки(свернутое состояние шлака), а лодругому - запись шума, сопровождающего продувку при нормально. вспененном ЗОшлаке (уровень плака близок к горловине конвертера,Генератор 22 управляется отрицательным потенциалом на входе, причем35 при нулевом входном напряжении генератор не работает, а с ростом отрицательного потенциала 0,5-15 В его частота возрастает от 0,5 до 3 Н 2.Процесс обучения на тренажере осуществляется следующим образом.Перед началом моделирования процесса продувки металла в конвертере обучаемый выполняет ряд организационно- технологических операций, связанных45 с дозированием и подачей сыпучих материалов в конвертер, завалкой металлического лома и заливкой чугуна, Команды на выполнение указанных операций обучаемым производятся с помо 50 щью блока 5 задания управляющих воздействий, представлявшего собой совокупность лереключателел и кнопок. Контроль за выполнением организационно- технологических операций осуществляется с помощью контрольно-измеритель 55 ных приборов блока 2 предъявления информации, расположенных на приборных панелях тренажера, а также с помощью световых индикаторов блока 6 модели" рования загрузки сыпучих материалов и блока 9 имитации положения конвертера и организационно-технологических ситуаций, оптически связанных с дополнительным блоком 1 О предъявления инФормации, Кроме того, с помощью блока 5 задают начальные условия плавки (масса чугуна, масса .и количество совков металлического лота, температура и химический состав чугуна 1, а также производят включение генератора 11 шума.Процесс моделирования продувки металла в конвертере начинается с установки имитатора конвертера, входящего в состав блока 9, в вертикальное положение, опускание имитатора фурмы, являющегося составной частью блока 7, до необходимой величины и подачи кислоророда на лродувку, Все команды обучаемый задает с помощью блока 5 задания управляющих воздействий.В момент включения кислорода на продувку с блока 5 поступает управляющий сигнал в блок 3 имитации шума конвертера (фиг, 2), который воспроизводит акустическую информацию, характеризующую ход плавки.При подаче управляющего сигнала с блока 5 на вход ключа 1 б обеспечивается подключение генератора 11 шума с помощью сумматора 12, узлов 13, 15, 17 умножения и усилителя 19 к акустической системе узла 20. При этом инерционное звено 18 первого порядка, включенное в обратную связь усилителя 19 через схему 17 умножения сигналов, создает акустический эффект включения кислорода.Сигнал, соответствующий шуму продувки при вспененном шлаке, поступает с первого выхода генератора 11 шума на первый, вход сумматора 12, а сигнал, характеризующий шум продувки лри отсутствии шлака, подается с второго выхода генератора 11 шума на первый вход узла 13 умножения. Узел 13 умножения представляет собой амплитудный модулятор высоких частот, изменение которых происходит в зависимости от значения ЙЬ, которая характеризует величину заглубления фурмы.в шлакгде Ь - вьк.ота слоя шлакометаллишлческой эмульсии;Ь,1, - высота сложения кислородной фурмы.Величина д 1 пассчитынается сумма тором 14, на ных.де которого формируется сигнал д Ь Ъ О, Если д ЬО, то сумматор вырабатывает нулевой по:енциал. Конструктивно это реализует" ся путем установки в обратной ".вязи сумматора 14 диодной ячейки. В зависимости от .степени заглубления пурмь н шлак вырабатывается сигнал дЬ, изменяющийся от О до 1 и учитывающий свойство шлака фильтровать вы сокие частоты.Сигнал с узла 13 умножения поступает на вход сумматора 12, где он складывается с сигналом, идущим с первого выхода генератора 11, Суммар ный сигнал, характеризующий шум продувки, умножается н узле 15 умножения на величину 11 . Этим учитывается изменение общей интенсивности шума в зависимости от положения фурмы н поло.25 сти конвертера..1 оделирование ,воспроизведение) физико-химических закономерностей протекания плавки осуществляется в 30 блоке 1 моделирования, реализованного на основе вычислительной машины. В этот блок поступает информация об управляющих воздействиях, значение которых контролируется на приборах блока 2 предъявления информации.В ходе моделирования процесса плавки из блока 1 и блок 4 имитации контролируемых параметров плавки поступает сигнал, характеризующий вы- ц соту шлакометаллической эмульсии в конвертере Ь пл,При маном значении 1,пл н кислородном конвертере наблюдается интен синный вынос капель металла из агрегата вследствие больших расходов кислорода на продувку (3-5 мз/мин). В ходе плавки уровень шлака меняется в зависимости от принятия решений50 обучаемым. Для этого в конвертер подают известЬ, плавиконый шпат и изменяют содержание окислов железа в шлаке путем варьирования уровнем кислородной фурмы и расходом кислорода, Технологически нормальный ход соот"55 ветствует заполнению шлакометалли-.ческой эмульсией полости конвертера до горловины. При чрезмерном заполнении конвертера шпаком возможны выбросы, а также переливы через горловину.Указанные признаки состояния шлакометаллической эмульсии имитируютсяблоком 4, которьпю работает следующимобразом.При низком уровне сигнала 1,открыт оДин пороговый элемент 21, адугие пороговые элементы 21 закрыты.В этом случае генератор 22 подает импульсы, которые переключают триггеры23 и 24. При этом дешифратор 25 через усилители 26 последовательновключает индикаторы 27, запитанныеот источника 29 через ключ 28. Такимобразом, имитируется вынос капель металла изконвертера.При повышении уровня сигнала Ьдо.значения, соответствующего нормальному состоянию шлака, перныипороговый элемент 21 и ключ 28 закрываются, индикаторы 27 гаснут. Придальнейшем повышении уровня сигналаЬдо величины, соответствующей появлению незначительных выбросов, открывается второй пороговьп элемент21, начинает работать генератор 22,импульсы которого переключают последовательно соединенные соответствующие триггеры 23 и 24. Дешифратор 25через усилители 26 попеременно включают оставшиеся индикаторы 27, запитанные от источника 29 через ключ 28,При этом чем больше величина 11 ьтем больше частота генератора 21 итем интенсивнее имитируются выбросы.При дальнейшем повышении уровнясигнала, что соответствует ситуациипоявления интенсивных выбросов и перелинон шлакометаллической эмульсиичерез горловину конвертера, .срабатывает третий пороговый элемент 21,закрывается соответствующий ключ 28,гаснут индикаторы 27 и через усилитель 26 зажигается индикатор 27, запитанный от источника 29 питания,имитирующий интенсивный выброс илиперелив шлакометаллической эмульсиичерез горловину конвертера,Обучаемьп, анализируя состояние дутьевого и,шлакового режимов с помощью имитаторов шума и визуально наблюдаемых признаков, принимает соответствующие управляющие воздействия, обеспечивающие нормальньп ход плавки. Кроме того, у обучаемого формируются навыки управления в аварийных и пред- аварийных ситуациях (интенсивные выбросы и переливы 1 щака через горловину конвертера), в результате которых в реальных условиях происходят большие потери металла.В блоке 4 подсчитывается стоимость 5 энергоресурсов и сыпучих материалов, затраченных обучаемым на проведение плавки. Эта информация позволяет оценить эффективность управления, а также умение вести плавку с экономической точки зрения. Таким образом, имитация в тренажере шума продувки и визуально наблюдаемых признаков повышает степень информационного подобия тренажера реальному объекту и обеспечивает формирование у обучаемого рациональных навыков ведения плав- кие Использование изобретения повышает эффективность обучения.аиа ППП фПа 1088055 79/49 Тираа 447 Подши