Пристрій для визначення кута між лійкою і сковзалом безконусного засипного пристрою доменної печі

Реферат: Пристрій для визначення кута між лійкою і сковзалом безконусного засипного пристрою доменної печі містить давачі абсолютного кодування положення лійки і сковзала, виходи яких подано в систему керування доменної печі, додатково містить схему зрівняння кодів, перший перетворювач кодів, на виході якого сформований код різниці між максимальним значенням коду давача положення лійки і значенням коду поточного положення лійки; другий перетворювач кодів, на виході якого сформований додатковий код поточного положення лійки, та суматор. UA 72971 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ КУТА МІЖ ЛІЙКОЮ І СКОВЗАЛОМ БЕЗКОНУСНОГО ЗАСИПНОГО ПРИСТРОЮ ДОМЕННОЇ ПЕЧІ UA 72971 U UA 72971 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до пристроїв інформаційно-вимірювальної техніки і може бути використана у системах автоматичного контролю, управління, регулювання, в яких давачами початкової інформації є давачі абсолютного кодування кута, зокрема в системах керування доменних печей, що мають безконусні засипні пристрої (БЗП), побудовані на основі лійки і сковзала. Відомі пристрої для визначення положення механізмів, що мають в своєму складі давачі положення (наприклад, сельсини), виходи з яких подаються на входи синусно-косинусних кодуючих перетворювачів фазового зсуву [Дж Вульвет "Датчики в цифровых системах". Москва, Энергоиздат, 1981. стр. 145-148], та обчислювальні пристрої, з допомогою яких обчислюється, за спеціальним алгоритмом, кутове положення однієї частини механізму відносно іншої. Вадою відомих пристроїв є технічна складність та невисока точність, що зумовлена наявністю кількох складових (сельсини, фазо-обертові пристрої, аналого-цифрові перетворювачі), кожна з яких є джерелом можливих похибок. Найбільш близьким по технічній суті є пристрій для визначення положення лійки, та кута між лійкою і сковзалом БЗП доменних печей, що має в своєму складі сельсин-давач положення лійки, вихід якого подається на перший вхід першого фазообертового пристрою, на другий вхід якого подається опорний сигнал з фази живлення сельсина-давача положення лійки; сельсиндавач положення сковзала, вихід якого подається на перший вхід другого фазообертового пристрою, на другий вхід якого як опорний сигнал подається вихідний сигнал сельсина-давача положення лійки; аналого-цифрові перетворювачі (АЦП), на входи яких подаються сигнали з першого та другого фазообертових пристроїв; виходи АЦП є виходами пристрою ["Система цифрового регулювання електроприводу БЗП. Робоча документація. Електротехнічний розділ. Розробка і виготовлення нестандартних блоків системи програмного позиціонування механізмів БЗП". УДППКІ "Тяжпромелектропроект", м. Харків. 1987 рік]. Вадою відомого пристрою є складність і невисока швидкість обробки вхідних сигналів, обумовлена наявністю АЦП, та необхідністю певного часу на виконання обчислень. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення пристрою шляхом спрощення його структури, зменшення кількості елементів, що входять до його складу збільшення швидкості спрацювання, та підвищення надійності. Поставлена задача вирішується тим, що в склад пристрою, що має давач абсолютного кодування положення лійки 1, давач абсолютного кодування положення сковзала 2, виходи яких подаються в систему керування БЗП доменної печі, введено додатково схему зрівняння кодів 3, перший 4 та другий 5 перетворювачі кодів та суматор 6, причому код з давача положення лійки подається на перші входи першого 4 та другого перетворювача кодів 5 і на перший вхід схеми зрівняння кодів; код з давача положения сковзала подається на другий вхід схеми зрівняння кодів 3 та перший вхід суматора 6; вихід схеми зрівняння кодів 3 подається на входи блокування першого 4 та другого 5 перетворювачів кодів, причому вхід блокування першого перетворювача кодів 4 є прямим, а вхід блокування другого перетворювача кодів 5 є інверсним; виходи перетворювачів кодів об'єднані між собою та з другим входом суматора 6, вихід якого є виходом приладу. Технічна суть і принцип дії пристрою пояснюється кресленням на фіг. 1, де зображено схему функціональну пристрою. На фіг. 2 і фіг. 3 схематично зображено взаємне розташування лійки і сковзала (при вигляді зверху на доменну піч). Необхідно взяти до уваги, що лійка весь час обертається, роблячи певну кількість обертів за хвилину (рухається з певною кутового швидкістю), наприклад, в напрямі руху годинникової стрілки. При цьому, під час кожного оберту, код поточного положення лійки змінюється від нульового до максимального значення. Сковзало також весь час рухається, обертаючись у тому ж напрямі, що і лійка, з такою ж кутовою швидкістю, код його поточного положення також змінюється з кожним обертом від нульового до максимального значення, але його поточне положення відносно лійки (кут між лійкою і сковзалом) може змінюватися за допомогою системи керування в залежності від технологічних вимог (при необхідності завантаження шихтових матеріалів ближче або далі від вертикальної осі доменної печі, кут між лійкою і сковзалом змінюється системою керування завантаженням шихтових матеріалів у доменну піч). На фіг. 2 зображено випадок, коли код поточного положення лійки менший, ніж код поточного положення сковзала. На фіг. 3 зображено випадок, коли код поточного положення лійки більший, ніж код поточного положення сковзала. 1 UA 72971 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пристрій містить наступні складові. Давачі 1 і 2 положення лійки і скличу, схему зрівнення кодів 3, перший перетворювач кодів 4, другий перетворювач кодів 5, суматор 6. Давачі 1 і 2 являють собою перетворювачі абсолютного кодування, що формують на виходах двійкові коди, пропорційні куту обертання їх роторів. Розрядність давачів вибирається в залежності від потрібної точності визначення положення лійки, сковзала і кута між ними. Схема зрівняння кодів 3, розрядність якої дорівнює розрядності давачів абсолютного кодування лійки та сковзала, формує на виході сигнал логічної "1", якщо код сковзала більше або рівний коду лійки, і сигнал логічного "0", якщо код сковзала менше коду лійки. Перший перетворювач кодів 4, побудований так, що кожному значенню вхідного коду відповідає код, що обчислюється як різниця між максимальним значенням коду давача положення лійки і значенням коду давача, що відповідає поточному положенню лійки. Перетворювач кодів 4 видає інформацію на вихід лише тоді, коли код поточного положення сковзала менше, ніж код поточного положення лійки. Другий перетворювач кодів 5, побудований так, що кожному значенню вхідного коду відповідає додатковій код (інверсний, збільшений на одиницю). Перетворювач кодів 5 видає інформацію на вихід лише тоді, коли код поточного положення сковзала є більшим або рівним коду поточного положення лійки. Суматор 6 - двійковий суматор, що формує на виході суму кодів, що подаються на його входи. Розрядність першого та другого перетворювачів кодів і суматора рівна розрядності давачів кодів абсолютного положення лійки та сковзала. Між сукупністю суттєвих ознак і технічним ефектом, що досягається завдяки використанню запропонованого рішення існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. При роботі доменної печі лійка БЗП весь час обертається. Давач абсолютного кодування положення лійки 1 формує на своєму виході код, пропорційний кутовому положенню лійки. Цей код, в залежності від положення лійки, змінюється від мінімального (нульового) значення до максимального, або навпаки, в залежності від напрямку обертання лійки. Сковзало також обертається, давач абсолютного кодування положення сковзала також формує на своєму виході код, пропорційний кутовому положенню сковзала. Цей код, в залежності від положення сковзала, змінюється від мінімального (нульового) значення до максимального, або навпаки, в залежності від напрямку обертання сковзала. Коди кутового положення лійки та сковзала подаються в систему керування БЗП доменної печі, яка повинна керувати приводом сковзала, таким чином, щоб між лійкою і сковзалом був заданий кут (від якого залежить місце висипання шихтових матеріалів на поверхні засипу печі). Кут між лійкою та сковзалом БЗП обчислюється за допомогою пропонованого пристрою, що працює наступним чином. Від давачів 1 і 2, коди, що відповідають поточному положенню лійки і сковзала, подаються на перший та другий входи схеми зрівняння кодів 3. Якщо код поточного положення сковзала більше або рівний коду поточного положення лійки (див. фіг. 2), на виході схеми зрівняння кодів 3 з'являється сигнал логічного "0", котрий робить активним перетворювач кодів 5, на виході якого з'являється код, що є додатковим кодом по відношенню до коду, що подається на перший вхід перетворювача кодів 5. Сигнал логічного "0" з виходу схеми зрівняння кодів 3, що подається на вхід блокування перетворювача кодів 4, робить його неактивним, видача коду на вихід перетворювача кодів 4 блокується. Суматор 6 підсумовує коди, що подаються на його входи: прямий код положення сковзала і додатковий код положення лійки, в результаті чого на його виході з'являється код, що є різницеювхідних кодів, тобто код, пропорційний куту між лійкою і сковзалом. Цей код подається в систему керування БЗП. Якщо ж код поточного положення сковзала менше, ніж код поточного положення лійки (див. фіг. 3), на виході схеми зрівняння кодів 3 з'являється сигнал логічної "1", котрий робить активним перетворювач кодів 4, на виході якого з'являється код, рівний різниці між максимальним кодом давача положення лійки 1 і кодом поточного положення лійки. Сигнал логічної "1" з виходу схеми зрівнення кодів 3, що подається на вхід блокування перетворювача кодів 5, робить його неактивним, видача коду на вихід перетворювача кодів 5 блокується. Суматор 6 підсумовує коди, що подаються на його входи: прямий код положення сковзала і прямий код з виходу перетворювача кодів 4, в результаті чого на його виході з'являється код, що є сумою вхідних кодів, т.зн. код, пропорційний куту між лійкою і сковзалом. Цей код подається в систему керування БЗП. 2 UA 72971 U 5 10 Кут між лійкою та сковзалом завжди обчислюється від лійки до сковзала в напрямку руху годинникової стрілки. Таким чином, яке б положення не зайняли лійка та сковзал, на виході суматора 6 завжди присутній код, пропорційний куту між лійкою і сковзалом. Швидкість спрацювання пристрою залежить лише від часу спрацювання елементів, що входять до його складу: схеми зрівняння кодів 3, перетворювачів кодів 4 і 5 та суматора 6. Цей час обчислюється, як сума часів затримки розповсюдження сигналів в цих елементах і при відповідному виборі елементної бази може бути не більше, ніж кілька десятків наносекунд. Пристрій застосовується на доменній печі № 5 ВАТ "Запоріжсталь", сприяє збільшенню надійності обладнання системи керування безкорпусним засипним пристроєм і досягненню кращих техніко-економічних показників роботи доменної печі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Пристрій для визначення кута між лійкою і сковзалом безконусного засипного пристрою доменної печі, що містить давачі абсолютного кодування положення лійки та сковзала, виходи яких подано в систему керування доменної печі, який відрізняється тим, що додатково містить схему зрівняння кодів, перший перетворювач кодів, на виході якого сформований код різниці між максимальним значенням коду давача положення лійки і значенням коду поточного положення лійки; другий перетворювач кодів, на виході якого сформований додатковий код поточного положення лійки, та суматор, причому код з давача положення лійки поданий на перші входи першого та другого перетворювача кодів і на перший вхід схеми зрівняння кодів; код з давача положення сковзала поданий на другий вхід схеми зрівняння кодів та перший вхід суматора; вихід схеми зрівняння кодів поданий на входи блокування першого та другого перетворювачів кодів, причому вхід блокування першого перетворювача кодів є прямим, а вхід блокування другого перетворювача кодів є інверсним; виходи перетворювачів кодів об'єднані між собою та з другим входом суматора, вихід якого є виходом пристрою. 3 UA 72971 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4