Устройство для определения высоты фурмы в конвертере

(51) САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ элем .кото ерть ервь хрош элеме щеи т фурмь мента четве соеди выход зацепрого"Вводщей тдомвысот ка ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О делАм изОБРетений и ОткРыти К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Киевский институт автоматики имени ХХУ съезда КПСС(72) С.А,Баранов и С,К.Соболев (53) 669.184.66.012.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 1006498, кл. С 21 С 5/30, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯВЫСОТЫ фУРМЫ В КОНВЕРТЕРЕ по авт,св.1006498, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени продувки за счет получения достоверной информации о положении кислородной фурмы над поверхностью жидкого металла на протяжении всего цикла плавки, оно снабжено вторым счетчиком высоты фурмы и четвертым1 нтом синхронизации, первый вход ого соединен общей точкой с четм выходом блока управлепия и м входом третьего элемента спнзации, второй вход четвертого нта синхронизации соединен обочкой с выходом датчика высоты и вторым входом третьего злесинхронизации,третий вход ртого элемента синхронизации нен с каналом ЭВМ Опрос , а четвертого элемента синхронисоединен со счетным входом втосчетчика высоты фурмы, вход " числа которого соединен обочкой с выходом схемы И и вхоВвод" числа первого счетчика ы фурмы, а выход второго счет- высоты фурмы соединен с каначитывания информации.Изобретение относится к измерительной технике контроля процессаплавки в черной металлургии, можетбыть использовано в системах управления и контроля положения кислородной фурмы и является усовершенствованием устройства по авт.св.Ф 1006498.Целью изобретения является сокращение времени продувки эа счетполучения достоверной информации оположении кислородной фурмы над по-верхностью жидкого металла на протяжении всего цикла плавкиНа фиг.1 представлена функциональная схема устройства для определения высоты фурмы в конвертере;на фиг.2 - функциональная схема четвертого элемента синхронизации; наФиг.3 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу детектора прекращения и детектора фиксации ультра,звука; на Фиг. 4 и 5 - электрические схемы детектора фиксации ультразвука и детектора фиксации прекращения ультразвука; на фиг.6 - электрическая схема блока формирования;на фиг.7 - то же, блока управления;на фиг.8 - то же, детектора касаниящупа; на фиг.9 - то же, счетчика высоты Фурмы,Устройство для определения высоты фурмы в конвертере содержит "излучатель 1 и приемник 2 ультразвука,детектор 3 фиксации ультразвука де-тектор 4,фиксации прекращения ультразвука, блок 5 формирования, счетчик 6 высоты щупа, сумматор 7, блок 8управления, регистр 9, детектор 10касания щупа, схему И 11, первыйсчетчик 12 высоты фурмы, датчик 13высоты Фурмы, выход которого соединен с осью элекропривода 14, четыреэлемента 15-18 синхронизации, входчетвертого элемента 18 синхронизации соединен с каналом .19 ЭВМ "Опрос"второй счетчик 20 высоты фурмы,выход которого соединен с каналом 21 считывания информации,датчик 22 высоты щупа, вход которогосоединен с осью привода щупа 23, аего выход через блок 5 формирования -с первым выходом первого элемента 15синхронизации, другой вход которогосоединен с первым выходом блока 8управления. Выход первого элемента15 синхронизации соединен со счетным,входом счетчика 6 высоты щупа, вход"Сброс" которого соединен с выходом детектора 4 фиксации прекращенияультразвука, вход которого соединенс общей точкой, соединяющей выходприемника 2 ультразвука, вход детек тора,3 Фиксации ультразвука. Выходсчетчика 6 высоты щупа соединен спервым входом сумматора 7, другойвход которого соединен с вторым выхо-дом блока 8 управления, третий вход 1 О сумматора 7 соединен с выходом счетчика 12 высоты фурмы, а выход сумматора 7 соединен с входом регистра 9,выход которого соединен с первым входом схемы И 11, другой вход которой 15 соединен с выходом второго элемента16 синхронизации, первый вход которого соединен с третьим выходом блока 8 управления, а второй вход второго элемента 16 синхронизации через 2 О детектор 10 касания щупа соединен сприводом щупа 23. Выход схемы И 11соединен общей точкой с входом "Ввод"числа второго счетчика 20 высотыФурмы и входом "Ввод" числа первого 25 счетчика 12 высоты Фурмы, вход"Сброс" в нуль которого соединенс выходом детектора 3 фиксации ультразвука, а счетный вхоД первого,счетчика 12 высоты Фурмы соединен с ; выходом третьего элемента 17 синхронизации, первый вход которого соединен общей точкой с четвертым выходомбпока 8 управления и первым входомчетвертого элемента 18 синхронизации,другой вход которого соединен общей 35точкой с выходом датчика 13 высотыФурмы и вторым входом третьего элемента 17 синхронизации, третий входчетвертсго элемента 18 синхронизациисоединен с каналом 19 ЭВГ 1 "Опрос",а выход четвертого элемента 18 синхронизации соединен со счетным входом второго счетчика 20 высоты фурмы, выход которого соединен с каналом 21 считывания информации.Вторсй счетчик 20 высоты Фурмы(Фиг.1) по схемной реализации аналогичен первому счетчику 12 высотыфурмы и предназначен для храненияточной информации о высоте фуры на5 О протяжении всей плавки. Четвертыйэлемент 18 синхронизации (Фиг.2) состоит из трех триггеров 24-26, двухсхем И 27 и 28, схемы ИЛИ 29 и схемы 30 задержки. Схемы и принцип действия элементов 15-17 синхронизациианалсгичны элементу 18 синхронизации,только не используется в них канал19 "Опрос".12455 30 50 5 В излучателе 1 и приемнике 2 ультразвука .чувствительным элементомультразвуковых колебаний являетсямагнитострикционный элемент, рабочая частота которого равна 16-18 кГц, 5Диаметр излучателя 1 и приемника 2составляет 25 мм, максимальное расстояние между ними может быть до7 м. Специальные насадки позволяютуменьшить диаметр ультразвукового лу Оча до 6 мм, что делает эффективнымприменение ультразвука для контроляперемещений фурмы 31 и щупа 32, используя теневой эффект. Магнитострикционный приемник представляет собой колебательную систему, аналогичную излучателю 1. Поступающие на мембрану приемника ультразвуковые колебания вызывают в цем переменные механические напряжения благодаря чему 20в катушке возбуждается переменнаяЭДС, которая усиливается. Далее этотсигнал поступает на входы детектора3 фиксации ультразвука и детектора 4Фиксации прекращения ультразвука. 25В детекторе 3 Фиксации ультразвука сигнал (Фиг.Зд) детектируется,фильтруется, т.е. происходит выделение огибающей (фиг.ЗЯ, на переднем Фронте которой формируется импульс "Сброс" (Фиг.31), предназначенный для сбрасывания счетчика 12высоты Фурмы в ноль.Диаграммы на Фиг.З также иллюстрируют работу детектора 4 фиксациипрекращения ультразвука. Кривыефиг,За и б аналогичны кривым детектора 3 Фиксации ультразвука за исключением того, что импульс "Сброс"(Фиг.Зг) формируется на заднем фронте огибающей, который предназначендля сброса счетчика 6 высоты щупав ноль.Таким образом, с выхода детекторов 3 и 4 ультразвукового излученияснимаются импульсы (Фиг.ЗЬ и 2.), которые необходимы для сбрасываниясчетчиков 6 и 12 в ноль,Электрическая схема детектора 3 Фиксации ультразвука (фиг.4) состоит из операционного усилителя Д 1 (К 19 Т 401 Б), конденсатора С 1, предназначенного для фильтрации высокочастотных составляющих выходного сигнала приемника 2 ультразвука, диода ЧД 1, осуществляющего выделение положительной огибающей (фиг.Зб,6), триггера Шмитта Д 2 (л/с К 155 ТЛ 1),98 4Формирующего прямоугольные импульсы, и формирователя импульсов по переднему фронту (л/с ДЗ, К 155 ЛАЗ, коцд. С 2).Электрическая схема детектора фиксации прекращения ультразвука 4(фиг.5) включает элементы Д 1, С 1, ЧД 1, Д 2 выполняют функции, аналогичные детектору 4 фиксации ультразвука, за исключением элементов ДЗ (м/с К 155 ЛАЗ),которые формируют импульсы по заднему фронту огибающей(фиг, ЗГ,ь) .Четвертый элемент 18 синхронизации работает следующим образом (Фиг.2). Импульс с выхода датчика 13 высоты Фурмы, пройдя схему ИЛИ 29, устанавливает первый триггер 24 в единичное состояние, единичный выход которого через первую схему И 27 пропускает спцхроимпульс от блока 8 управления, который переводит, второп триггер 25 также в единичное состояние, единичный выход которого через вторую схему И 28 пропускает импульс синхронизации на выход четвертого элемента 18 синхронизации, который через схему 30 задержки и устанавливает в нулевое (исходное) состояние триггеры 24 и 25. Далее цикл повторяется.Триггер 26 предназначен для запоминания направления вращения датчика 13 высоты Фурмы и передачи этой информации на вход "Знак" (фиг.9) счетчика 20 высоты фурмы.При считывании информации ЭВМ или ,локальной системой управления на первую схему И 27 четвертого элемента 18 синхронизации (фиг.2) поступает сигнал "Опрос", который запрещает дальнейшее прохождение сицхроимпульсов от блока 8 управления через схему И 27 при единичном состоянии триггера 24, который запоминает импульс от датчика 13 высоты Фурмы, исключая .тем салям потерю информации при считывании. После окончания сигнала Опрос" открывается первая схема И 27 и синхроимпульс от блока 8 управления проходит далее аналогично описанному. Для нормальной работы четвертого элемента 18 синхронизации в режиме считывания ичформации с выхода второго счетчика 20 высоты фурмы, к частоте импульсов, идущих с датчика 13 высоты фурмы, и длительности5 12сигнала "Опрос" ставятся определенные требования, В данном случае причастоте импульсов с датчика 13 вы-,соты Фурмы Г 100 Гц длительностьимпульса "Опрос" минимальная и равна 20 мкс, максимальная 2 мс. Такое11значение длительности сигнала Опрос от ЭВМ или локальной системыисключает считывание информации свторого счетчика 20"высоты фурмы вмомент переходного процесса счетчика (момент прихода импульса от датчика 13 высоты фурмы), т,е. длительность сигнала "Опрос" такова,что не может перекрыть во временидвух импульсов, идущих от датчика13 высоты фурмы. Частота синхронизирующих импульсов, поступающих отблока 8 управления, равна 25 кГц.Блок 5 формирования состоит изпоследовательно соединенных оптрона(м/с Д 1, К 293 ЛП 1 Б) и триггера Шмитта (м/с Д 2, К 155 ТЛ 1), электрическаясхема которого представлена на Фиг.б.Детектор 10 касания щупа (Фиг.7)состоит из последовательно соединенных оптрона (м/с Д 1, К 293 ЛП 1 Б) иФормирователя импульсов (м/с Д 2,К 155 ЛАЗ), который формирует импульсына переднем фронте выходного сигнала оптрона Д 1.Блок 8 управления (фиг.8) прецставляет собой генератор импульсов(м/с Д 2, 2 ГС 192) и распределительимпульсов, выполнен на сдвиговомрегистре (м/с Д 1, К 1551 ЛР 1) и нам/с ДЗ, К 155 ЛАЗ; Д 4, К 155 ЛП 1 импульсы, снимаемые с выходов С 1,, С 4, сдвинуты друг относительнодруга во времени и предназначены длясогласования работы всех элементовустройства, т.е. определяют непрерывный цикл работыУстройство работает следующим образом,Команда на выполнение измерениявысоты фурмы 3 над уровнем металла (фиг.1) или выключение измерения происходит путем включения или выключения излучателя 1 и приемника 2 ультразвука, которые размещены над конвертером 33. Излучатель 1 создает направленный поток ультразвука в направлении приемника 2 ультразвука Началом перемещения является перемещение фурмы 31 вверх, конец которой, пройдя базовую зону (уровень размещения излучателя 1 и приемника 45598 б2 ультразвука), откроет поток ультразвука, который поступает. на входприемника 2 ультразвука. Сигнал с выхода приемника 2 ультразвука поступает на вхоц детектора 3 Фиксацииультразвука, который сбрасывает первый счетчик 12 высоты фурмы в нуль,а достоверная информация о высотеФурмы в это время может считываться10 ЭВМ со второго счетчика 20 высотыФурмы, так как она на обнуляется.При дальнейшем подъеме Фурмы 31 первый счетчик 12 высоты Фурмы начинает отсчет положения фурмы 31 от ба 15 зового уровня размещения излучателяи приемника 2 ультразвука, а второйсчетчик 20 высоты фурмы поцсчитываетистинное положение Фурмы 31, котораяможет быть оставлена в любом положе 20 нии или продолжать свое движениевверх.После пересечения фурмой 31 базового значения (уровня) щуп 32 начинает спускаться. При пересечении25 щупом 32 базового уровня сигнал отприемника. 2 ультразвука фиксируетсядетектором 4 прекращения ультразвука, который в этот момент сбрасываетсчетчик б высоты щупа, начинает про 30 водить отсчет перемещения потупа 32вчиз.Коды положения фурмы 31 с выходовпервого счетчика 12 высоты фурмы исчетчика б высоты щупа поступают навходы сумматора 7, где происходит ихсуммирование в интервале одного дискретного перемещения фурмы 31 и щупа 32. Суммирование в сумматоре 7в интервале одного дискретного переАО мещения Фурмы 31 это цикл суммиро-.вания в интервале времени между приходом двух рабочих (информапионных)импульсов от датчика 13 высоты Фурмы и датчика 22 высоты щупа. Интервал време.ни достигается выбором соотношения: частоты. выходных импульсов блока. 8 управления (35 кГц).имаксимальной частотой следования рабочих импульсов от датчика высотыФурмы 13 и датчика 22 высоты щупа(100 Ец),В момент касания щупа 32 с по-верхностью жидкого металла 34 детектор 10 касания щупа выдает сигнал, с помощью которого результатсложения в сумматоре 7, которыйхранится в регистре 9, через схемуИ 11 и переписывается в первый ивторой счетчики 12 и 20 высоты фур1245598 щупомтакже исквызваннуюЭВИ кода,высоты 7мы, затем корректируют высоту фурмы 31.Импульсы с выхода датчика 13 высоты фурмы на протяжении всей работы устройства через элементы 17 и 18 синхронизации все время поступают на счетные входы первого и второго счетчиков высоты фурмы. Электрическая схема счетчика 12 высоты фурмы приведена на фиг.9 и аналогична счетчикам 6 и 20.Предлагаемое устройство позволяетполучить достоверную информацию в момент проведения замеров уровня жидкого металла, а лючить потерю информации, процессами при считывании с выхода первого счетчика фурмы. Экономический эффект достигаетсяза счет увеличения выхода годного 10 металла вследствие сокращения времени продувки жидкогО металла, так как исключается потеря информации о положении фурмы в момент замера."знака" Имп. датч Оп Фиг. 2 3 акрыоие приемника излучения ори Имени щдпо ониЗ Ориеинико / и ФиженииАпюрат изпучени НЦЮЩцд Уи,д ульс "Сброс , "сцармиробонныйдиоде дегпекпою 9 Импульс "Сброс, сдюна %иоде влетев1245598 од иода л сумматору с дыада слемы "И" 1 лад лада иг оставитель Ю.Рыбьевехред Л,Олейник Корректор Е.Сиоохман Редактор Н.Гунь каз 3961/17ВНИИГП по делам 3035 Москв