Устройство для измерения скорости газа в шахте доменной печи

Устройство для измерения скорости газа в шахте доменной печи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 ) 5468I9

Са1ов Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 26.03.75 (21) 2116505, 10 с присосдинением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 28.03.77 (51) М. Кл."- б 01Р 5/10

G 01F 15/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 536.24(088.8) по делам изабретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Б. Щербатский, Ю. Н. Овчинников, В. М. Шавельзои, Ю. Г. Ярошенко, В. С. Новиков, H А. Спирин, Н. И, Толмачев и Г. Г. Попов

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический инсгитут им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ГАЗА В ШАХТЕ

ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости газа в шахтных слоевых печах, особенно доменных.

Известны устройства термоанемометрического типа, предназначенные для измерения скорости газового потока в шахте доменной печи по значению конвективной теплоотдачи, содержащие термочувствительный элемент в виде термопары, нагреватель косвенного нагрева, корпу.с, источник постоянного тока, компенсационные термосопротивления, измерительный мост, индикатор (1, 2, 3).

Недостатками этих устройств являются большая погрешность и низкая надежность измерения скорости с переменными векторами в неизотермических турбулентных потоках высокой температуры в условиях нестационарного теплообмена между чувствительным элементом и окружающей газовой средой.

Известно также устройство (4) для измерения скорости доменного газа, содержащее термопару, включенную в последовательно соединенные измерительные схемы индикаторов температуры и скорости, сварочный трансформатор, коммутатор, состоящий из шагового искателя, реле времени, магнитного пускателя, источник питания и блок управления, периодически создающий нагрев и охлажденпе термодатчика в процессе измерения скорости запыленного доменного газа.

Однако указанное устройство имеет малую точность измерения скоростей газового потока в движущемся слое доменных печей, определяемую недостаточной компенсацией возмущающего влияния опускающихся частиц и кусков шихты, возникающего при переменном контактном теплооомсне датчиl .а с ку снами твердой дпсперсной фазы, на результаты измерений.

Для повышения точности измерения скорости циркуляции дсменного газа в условиях непосредственного соприкосновения термочувст15 вительного элемента с кусками движущегося материала в предлагаемое устройство введен модулятор темпа охлаждения термодатчпка, выполненный в виде дополнительной обмотки с девятью отводами, соединенной последовательно с первичной обмоткой сварочного трансформатора и запптанной через подвижный контакт и переключатель рода работы от источника тока нагрева.

При этом модулятор темпа охлаждения реализует компенсационный принцип измерения, при котором теплоотвод от спая термопары к

I() снам QOitOIIIIOII 11IIIXTbl компенспру CTCH периодпческп изменяемым теплоподводом через термоизолпрованные электроды, причем такая

546819 компенсация осуществляется в рен<нме нестационарного теплообмена датчика с окружающей средой.

На чертеже показана фу гlкциональная схема описываемого устройства, содержащего чувствительный элемент 1, которъ|й выполнен в виде конусообразного термопарного наконечника, образованного сваркой трех термоэлектродов 2. Два одпнаковь|х термоэлектроIHQHpID e;i, xpGI Ie:IeBLIx), обладающих более высоким удельным электросопротнвлением в сравнении с третьим (ялюмелевым), подкл1очены с помощью соединительной линии из медных проводов 3 через контакты 41 магнитного пускателя 4 к вторичной обмотке сварочного трансформатора 5. С помощью компенсационных проводов 6 через контакты 71 шагoBol о искателя 7 положительный H QTpHLIЯтельный термоэлектроды термопары подключены к входу потенциомстрнческой измерительной схемы индикатора температуры, а через перекидные контакты 7 подключены к входу электродного усилителя 8 индикатора 9 и к входу схемы индикатора 10 скорости, на вход которой подается также постоянное напряжение от постороннего источника через контакт 7з шагового искателя и контакт 1Â пускателя. Пускатель тапке имеет свои контакты 2В и ЗВ в цепях управляющих обмоток реверсивных двигателей 11 и 12 соответственно индикаторов 9 и 10.

Реохорд R индикатора скорости зашунтнрован резисторами RI u Ra через контакт 7» шагового искателя. При помощи резисторов

R1 и Rg изменяются пределы измерения термоэ.д.с. индикатором 10, который может фиксировать значение одной и той же скорости потока при различных темпах охлаждения соответственно по двум шкалам прибора. Совпадение результатов замера скорости потока по этим шкалам будет соответствовать минимальному тепловому возмущению, оказываемому кусками доменной шнхты.

Схема коммутации 13 содержит шяговый искатель 7, реле времени 14 с часовым механ н з м о м I I магнитный II ) с к а тел ь 4. О о м о т1(а пускателя 4 запнтана от источника тока через контакт 75 шагового искателя. Обмотка реле времени запитана от этого же источника тока через перекидной контакт ПК, переключаемый кареткой индикатора 10, и через подвижный контакт 76, пмеющпй три положения. Обмотка

1скателя 7 запитана через подвижный контакт 77, параллельно соединенные контакты реле времени 141, замыкаемый без задержки времени, 14 и 14З, замыкаемые с регулируемыми задержками, и нормально замкнутый контакт 78 шагового искателя.

Модулятор 15 темпа охлаждения содержит такн<е основную Ia и дополнительную 1б (с отводами в количестве девяти) первичныс обмотки сварочного трансформатора 5, включенные последовательно. Основная обмотка запнтана от источника тока нагрева через движок

16 установки тока нагрева. Величина этого то5

20 ч

=v

Эд

65 ка устанавливается движком 16 так, чтобы в процессе измерения при нулевом значении скорости потока показания индикатора 10 соответствовали нулю по каждой шкале. Прп этом положение переключателя 17, имеющего два положения: «установка нуля» и «работа модулятора темпа охлаждения», должно соответствовать пол он<ению «у становка нуля»..

Оомотка 1б также зяпитывается от источника тока через переключатель 17 и подвижный контакт 79, нмеющпи девять положений.

Устройство работает следующим образом.

Переключатель 17 устанавливается в положение «работа модулятора темпа охлаждения». При включении пускателя размыкается контакт 2В, обесточпвая управляющую обмотку двигателя 11, происходит запоминание показаний индикатора 9 на время продолжительности процесса измерений скорости потока.

Одновременно замыкаются контакты IB и ЗВ, запитывается обмотка двигателя 12 и на вход индикатора 10 подается напряжение, приводящее в движение каретку индш<атора 10. При своем движении каретка доходит вправо до упора и перебрасывает контакт ПК, который запитывает обмотку реле времени 14. Замыкается контакт 141, запитывается обмотка шагового пускателя 7, схема переключается в режим нагрева датчика: размыкаются контакты

71 и замыкается контакт 75 в цепи обмотки магнитного пускателя, который через нормально замкнутые контакты 41 подключает термопару к вторичной обмотке трансформатора 5. Происходит нагрев датчика градуировочным током. Одновременно искатель 7 переключает контакты 7g и 77 в среднее положение, и начинает работать часовой механизм реле временн, отсчитывая время задержки при замыкании контакта 14 и определяя длительность режима нагрева. При замыкании контакта 142 снова запитывается обмотка искателя 7, который переводит контакты 76 и 77 в нижнее положение, разрывает контакт 75, обесточивая обмотку пускателя и подключает термопару через контакты 71 к пнднкатору 9, а также включает через контакты 7> схемы индикаторов 9 и 10, Одновременно размыкается контакт 7>, отключая напряжение, приводящее в движение каретку индикатора 10.

При этом положение контактов коммутатора соответствует режиму измерения скорости потока в процессе охлаждения спая термопары.

iepìo-эд.с. дагч<ика уменьшается, и в момент начала хода каретки индикатора 10 контакт

ПК перебрасывается и запитывает реле времени. Через интервал времени, определяемый настройкой контакта 14>, срабатывает искатель, возвращая свои контакты в исходное положение, и каретка индикатора 10 останавливается. Расстояние, пройденное ею, определяется темпом охлаждения термопары, зависящим от скорости потока. Поэтому шкалы индикатора 10, соответствующие шунтам RI u

R-,„градуируются в единицах скорости газового потока. По окончании измерения скорости

546819 замыкается контакт 7э, и каретка индикатора

10 приходит снова в движение, двигается вправо до упора и перекидывает контакт ПК.

В результате режим нагрева термопары градуировочным током повторяется.

Работа контактов коммутатора в повторном режиме измерения аналогична описанной.

При этом лишь отсчет скорости производится по второй шкале индикатора 10. После этих операций далее изменяется положение контакта 7g, который уменьшает на единицу запитычаемое чп.чо отводов обмотки (10) трансформатора В результате термопара нагревается большим током по сравнению с его градуировочным значением. При новом токе нагрева происходит определение скорости по двум шкалам индикатора 10. После совпадения показаний индикатора 10 по обеим шкалам, соответствующим истинной скорости газа, выключают пускатель схемы, замыкая контакт

2В и размыкая контакты 1В и ЗВ. Устройство возвращается в режим измерения температуры газового потока.

При практической реализации устройства на доменной печи появляется возможность непосредственного контроля газораспределения и оптимизации процессов теплообмена и восстановления во всем объеме печи, что приводит к сокращению расхода кокса примерно на 6%.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости газа в шахте доменной печи, содержащее термодатчик в виде термопары из трех термоизолированных электродов, подключенных к вторичной обмотке сварочного трансформатора, последовательно соединенные измерительные схемы индикаторов температуры и скорости, схему коммутации, шаговый искатель, реле времени, магнитный пускатель и источник тока нагрева термодатчпка, о т;I и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измере1о ния скорости циркуляции доменного газа, оно содержит модулятор темпа охлаждения термодатчика, выполненный в виде дополнительной обмотки с девятью отводами, последовательно соединенной с первичной обмоткой сварочного трансформатора и запитанной через подвижный контакт и переключатель рода работы от источника тока.

Источники информации, лрпнятые во внимание прп экспертизе:

1. Патент Японии № 48 — 32152, кл. 111А

131, 1970.

2. журнал «Termotechnica». Термопарные анемометры», Италия, № 8, т. 19, 1965, с. 435 — 445.

3. Коротков П. А., Лондон Г. Е. «Динамические контактные измерения тепловых величин», М., «Машиностроение», с. 121 — 124.

4. «Устройство для наладки систем газораспределения», Реферативная информация о передовом опыте, серия 8, «Монтаж и наладка средств автоматизации и связи», М., № 9, вып. 47, 1972, с. 20 — 23 (прототип) .

546819

7в

Составитель В. Куприянов

Техред А, Галахова Корректор 3. Тарасова

Редактор И. Шейкин

Заказ 434/7 Изд. № 204 Тираж 1054 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по..делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4j5

Типография, пр. Сапунова, 2

1 !

|

1 !

1

| ! ! !