УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА ШЛАКООБРАЗОВАНИЯ В КОНВЕРТЕРЕ
DEVICE FOR CONTROL AND MEASUREMENT OF SLAG-MAKING PROCESS CHARACTERISTICS IN CONVERTER

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для оперативного контроля состояния конвертерного процесса.
Известно устройство для контроля процесса шлакообразования в конвертере с фурмой для подвода дутья сверху и ее водоохлаждаемым трактом, содержащее камеру, гидравлически соединенную с водоохлаждаемым трактом, датчик вибраций, мембрану, жестко соединенную с датчиком (А.С. SU 1258839, Кл. С21С 5/30. Опубл. 23.09.86, бюл. №35).
Колебания шлака в конвертере колеблют фурму с охлаждающей водой. Эти колебания через практически несжимаемую охлаждающую воду фурмы передаются датчику вибраций. Последний преобразует колебания давления охлаждающей воды фурмы в колебания электрического напряжения. Электрический сигнал с выхода датчика вибраций поступает на фильтры звуковых и инфракрасных частот. Сигналы с выходов этих фильтров поступают на детекторы, где производится выпрямление указанных электрических сигналов. Сигналы с выходов детекторов подаются на два входа блока деления, в котором определяется отношение сигналов, поступивших с детекторов. Выход блока деления через согласующий блок соединен с регистрирующим прибором. Максимальные показания прибора регистрируются в момент выбросов шлака из конвертера, а минимальные - при сворачивании шлака.
Недостатком устройства является низкое качество контроля процесса шлакообразования, к главным причинам которого можно отнести относительно низкую чувствительность самого датчика вибраций, и неоднозначность зависимости соотношений частот 250-350 Гц и 1-5 Гц от состояния шлака. Для повышения чувствительности датчика вибраций приходится располагать его как можно ближе к фурме. В результате резко ухудшаются условия эксплуатации датчика вибраций. Высокая температура и загрязненность отходящих газов конвертера затрудняют его обслуживание.
Близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для оперативного измерения ошибки положения стыка деталей при дуговой сварке с помощью телевизионного датчика, состоящее из стандартной телевизионной аппаратуры, включающей телевизионную камеру, предварительный видеоусилитель и приемно-усилительное устройство, дополненную источником света для подсветки стыка свариваемых деталей. (Львов Н.С., Гладков Э.А. Автоматика и автоматизация сварочных процессов. Учебное пособие для вузов по специальности «Оборудование и технология сварочного производства». - М.: Машиностроение, 1982. - 302 с. - Стр.257).
Сигнал с видикона телевизионной камеры поступает на предварительный видеоусилитель, оттуда по кабелю - в приемно-усилительное устройство. Последнее состоит из видеоконтрольного и управляющего блоков.
Электронный луч в телевизионной камере с помощью фокусирующей и отклоняющей систем сканирует воспроизводимый объект - зону сварки. Чувствительный элемент камеры - видикон - на основании фотоэлектрического эффекта вырабатывает напряжение, пропорциональное освещенности участков объекта. При пересечении сканирующим лучом изображения стыка свариваемых деталей на видиконе формируется импульс напряжения, параметры которого (длительность и фаза) несут в себе информацию о положении стыка деталей. Сформированный импульс усиливается предварительным видеоусилителем и через кабель поступает в приемно-усилительное устройство. В управляющем блоке приемно-усилительного устройства с помощью счетчика числа строк определяется сигнал ошибки положения стыка деталей, для чего до появления на экране яркой строки (стыка) производится отсчет числа строк. Полученное число строк преобразуется в напряжение, которое сравнивается с опорным значением напряжения, соответствующим заданному положению стыка деталей. Разница напряжений и служит сигналом ошибки положения стыка деталей. Видеоконтрольный блок реализован на базе промышленного телевизора и использован для наблюдения за процессом и для дублирующего визуального контроля положения стыка деталей.
Недостатком устройства является узкая направленность его промышленного применения: оно позволяет оперативно измерять ошибку положения линии - стыка деталей по одной оси координат. Для оперативного контроля интенсивности перелива газошлакометаллической эмульсии, искрения из горловины конвертера и теплофизического состояния конвертерной ванны он не применим.
В качестве прототипа заявленного изобретения принимаем устройство для контроля выносов и выбросов во время продувки сталеплавильного агрегата (SU 358850 A3, кл. С21С 5/30, 03.11.1972). Устройство того же назначения, что и предлагаемое изобретение, поскольку выносы и выбросы характеризуют процесс шлакообразования в конвертере, также содержит телевизионную камеру. Устройство включает горловину конвертера, щель, светочувствительный элемент, например передающую телевизионную камеру, компенсационную схему, схему выделения полезного сигнала, формирователь сигнала, интегратор, регистрирующий прибор, например счетчик.
Устройство работает следующим образом. Передающая телевизионная камера визируется ниже горловины конвертера через узкую горизонтальную щель. Полученные на ее выходе сигналы поступают в компенсационную схему, где устраняются помехи, связанные с источником питания, далее сигнал поступает в схему выделения полезного сигнала, где выделяются сигналы, связанные с излучением жидкой и твердой фаз и устраняются посторонние сигналы (отраженный свет, излучения ниже порогового значения и др.). Полученные на выходе сигналы поступают в формирователь сигналов, где удлиняются, далее в интегратор и регистрируются счетчиком. Показания могут быть выведены на осциллограф через усилитель. Применение данного устройства позволяет получить количественную информацию о выбросах и выносах.
Недостатки
Устройство позволяет оценить интегральный показатель излучения твердой и жидкой фаз (на уровне количества выбросов) по текущим выбросам и выносам.
Однако ввиду отсутствия соответствующих средств и способов дифференциации признаков выносов от признаков выбросов их раздельное выявление оказывается невозможным. Использование оперативной информации о выносах и выбросах по излучению жидкой и твердой фаз с целью оперативного управления конвертерным процессом во время продувки сталеплавильного агрегата оказывается невозможным.
Устройство не позволяет сформировать важнейшие самостоятельные показатели состояния конвертерного процесса (интенсивность перелива газошлакометаллической эмульсии через горловину конвертера, интенсивность искрений, исходящих из горловины конвертера и возникающих, в частности, при сворачивании шлака, теплофизическое состояние конвертерной ванны) и обеспечить своевременность принятия управляющих воздействий при появлении угрозы выбросов или выносов. Информация, полученная устройством, может быть использована лишь для последующей статистической обработки с целью оптимизации технологического процесса на последующих плавках.
Задачей изобретения является контроль и измерение характеристик процесса шлакообразования, конкретнее - материальных субстанций, побочных продуктов жизнедеятельности конвертерного процесса, исходящих из горловины конвертера (вытекающих, разбрызгивающихся, выбрасывающихся, разлетающихся, искрящихся, излучающихся) в направлении рабочей площадки конвертера и сопровождающих выплавку стали. К ним относятся: интенсивность перелива газошлакометаллической эмульсии (выплесков эмульсии) через горловину конвертера, интенсивность искрений (выносов металла), исходящих из горловины конвертера и возникающих, в частности, при сворачивании шлака, а также теплофизическое состояние конвертерной ванны, отражающееся в уровне освещенности верхней части конвертера. Кроме того, в задачу изобретения входят повышение технологичности контроля и измерения, а также расширение функциональных возможностей устройства для оперативного измерения характеристик побочных продуктов жизнедеятельности конвертерного процесса.
нач
кон
нач
кон
1ПОР
2ПОР
2ПОР
1T
2T
3T
1ПОР
1ПОР
1H
2H
1B
2B
2ПОР
1
2
1
2
1CPN
2CPN
1CP
2CP
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>2</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Это достигается за счет того, что устройство для контроля и измерения характеристик процесса шлакообразования в конвертере включает в себя связанные между собой последовательно элементы стандартной телевизионной аппаратуры, а именно телевизионную камеру с видиконом, предварительный видеоусилитель и приемно-усилительное устройство, состоящее из видеоконтрольного и предложенного управляющего блоков, причем видеоконтрольный блок реализован на базе промышленного телевизора и использован для наблюдения за процессом и для дублирующего визуального контроля локальной области сканирования, а управляющий блок приемно-усилительного устройства состоит из блока выделения локальных областей 1, блока задания ограничений 2, блока задания пороговых сигналов 3, блока определения числа локальных областей 4, блока измерения скоростей движения локальных областей 5, блока измерения средних покадровых скоростей 6, блока измерения средних межкадровых скоростей 7, блока измерения состояния конвертерной ванны 8, блока измерения выносов 9, блока измерения выбросов 10, сигнал U(i,j,k) о величине напряжения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, и пропорциональный освещенности этой локальной области, поступает с четвертого выхода предварительного видеоусилителя 11 на восьмой вход блока 1 и шестой вход блока 5, сигнал о номере строки i сканированной локальной области поступает с первого выхода предварительного видеоусилителя 11 на первые входы блоков 1 и 5, сигнал о номере столбца j сканированной локальной области поступает со своего второго выхода предварительного видеоусилителя 11 на вторые входы этих же блоков, сигнал о номере кадра k с третьего выхода предварительного видеоусилителя 11 поступает на третьи входы блоков 4, 5 и 6, а также на второй вход блока 7, сигнал начального i и конечного i номера строки сканирования контролируемой полосы из первого выхода блока 2 поступает на четвертый вход блока 1, сигнал начального j и конечного j номера столбца сканирования контролируемой полосы из второго выхода блока 2 поступает на пятый вход блока 1, сигнал заданного числа усредненных кадров m с третьего выхода блока 2 поступает на четвертый вход блока 4 и первый вход блока 7, сигнал первого порогового напряжения Е с первого выхода блока 3 поступает на шестой вход блока 1, а сигнал второго порогового напряжения Е со второго выхода блока 3 поступает на седьмой вход блока 1, сигнал второго порогового числа локальных областей N с третьего выхода блока 3 поступает на четвертый вход блока 8 и на третий вход блока 10, сигнал первого порогового числа локальных областей N блока 8 поступает на его пятый вход с четвертого выхода блока 3, сигнал второго порогового числа локальных областей N блока 8 поступает на его шестой вход с пятого выхода блока 3, сигнал третьего порогового числа локальных областей N блока 8 поступает на его восьмой вход с тринадцатого выхода блока 3, сигнал первой пороговой скорости V поступает с восьмого выхода блока 3 на седьмой вход блока 8 и на шестой вход блока 9, сигнал первого порогового числа локальных областей N с шестого выхода блока 3 поступает на девятый вход блока 8 и на четвертый вход блока 9, сигнал с седьмого выхода блока 3 первого порогового числа локальных областей N поступает на пятый вход блока 9, сигнал с девятого выхода блока 3 второго порогового числа локальных областей N поступает на седьмой вход блока 9, сигнал первого порогового числа локальных областей N блока 10 поступает на его четвертый вход с десятого выхода блока 3, сигнал второго порогового числа локальных областей N блока 10 поступает на его пятый вход с одиннадцатого выхода блока 3, сигнал второй пороговой скорости V поступает с двенадцатого выхода блока 3 на шестой вход блока 10, сигнал U о превышении светимости локальной области первого порога с первого выхода блока 1 поступает на первый вход блока 4 и пятый вход блока 5, сигнал U о превышении светимости локальной области второго порога со второго выхода блока 1 поступает на второй вход блока 4 и четвертый вход блока 5, сигнал о количестве точек по первому порогу N с первого выхода блока 4 поступает на первый вход блока 8 и первый вход блока 9, сигнал о количестве точек по второму порогу N со второго выхода блока 4 поступает на второй вход блока 8, второй вход блока 9 и первый вход блока 10, сигнал о скорости
движения локальных областей, превысивших первый порог, с первого выхода блока 5 поступает на первый вход блока 6, сигнал о скорости
движения локальных областей, превысивших второй порог, со второго выхода блока 5 поступает на второй вход блока 6, сигнал о средней покадровой скорости V движения локальных областей, превысивших первый порог, со второго выхода блока 6 поступает на четвертый вход блока 7, сигнал о средней покадровой скорости V движения локальных областей, превысивших второй порог, с первого выхода блока 6 поступает на третий вход блока 7, сигнал о средней межкадровой скорости V движения локальных областей, превысивших первый порог, с первого выхода блока 7 поступает на третий вход блока 8 и третий вход блока 9, сигнал о средней межкадровой скорости V движения локальных областей, превысивших второй порог, со второго выхода блока 7 поступает на второй вход блока 10.
Технический результат достигается тем, что введение нескольких последовательно связанных между собой элементов телевизионной аппаратуры, а именно телевизионной камеры с видиконом, предварительного видеоусилителя и приемно-усилительного устройства, состоящего из видеоконтрольного и предложенного управляющего блоков, позволяет по телевизионному изображению локальной области сканирования - верхней части корпуса конвертера, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, осуществить визуальный контроль и измерение характеристик процесса шлакообразования в конвертере, а именно состояния конвертерной ванны, выносов и выбросов.
2
2ПОР
1
1ПОР
2ПОР
1
2
Причем введение в состав управляющего блока приемно-усилительного устройства блока 1 выделения локальных областей (точек сканирования) позволяет по электрическому сигналу U(i,j,k) напряжения сканированной локальной области, пропорциональному ее освещенности, сформировать сигнал U о превышении светимости названной локальной области второго порога E и сигнал U о превышении светимости названной локальной области первого порога E при условии не превышения ее светимости второго порога Е. Сигналы U и U используют для определения числа локальных областей (точек сканирования) в верхней части корпуса конвертера, расположенной ниже юбки конвертера, светимость которых раздельно превышает первый и второй пороги светимости (и соответствующего светимости напряжения, получаемого из предварительного видеоусилителя).
1
2
1
2
Блок определения числа локальных областей 4, введенный в состав управляющего блока приемно-усилительного устройства, позволяет измерить среднее число таких локальных областей (точек сканирования) за заданное число кадров m, соответственно N и N. Сигнал о количестве точек по первому порогу N используют для измерения состояния конвертерной ванны и для измерения выносов. Сигнал о количестве точек по второму порогу N используют для измерения состояния конвертерной ванны, выносов и выбросов.
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>2</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Блок измерения скоростей движения локальных областей 5 позволяет измерить множество мгновенных покадровых (за один межкадровый промежуток времени, то есть за период времени от одного кадра к другому) скоростей. В частности, скорости
движения локальных областей (выделенных на изображении верхней части корпуса конвертера небольших световых пятен, по размерам соответствующих точке сканирования), превысивших первый порог светимости и обладающих во время движения в зоне наблюдения (верхней части корпуса конвертера, расположенной ниже юбки конвертера) неизменной светимостью. По аналогии блок измерения скоростей движения локальных областей позволяет измерить множество мгновенных покадровых скоростей
движения локальных областей, превысивших второй порог светимости, и обладающих во время движения в зоне наблюдения неизменной светимостью.
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>2</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>2</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
1CPN
2CPN
Скорости
и
используют для измерения средних покадровых скоростей движения локальных областей в зоне наблюдения в блоке измерения средних покадровых скоростей 6. Этот блок позволяет измерить усредненные по всему множеству мгновенные покадровые скорости
и отдельно - усредненные по всему множеству мгновенные покадровые скорости
. В результате измеряют, соответственно, среднюю покадровую скорость V движения локальных областей, превысивших первый порог, и среднюю покадровую скорость V движения локальных областей, превысивших второй порог.
1CPN
2CPN
1CP
2CP
1CPN
2CPN
1CP
2CP
Скорости V и V используют для измерения средних межкадровых скоростей движения локальных областей в зоне наблюдения в блоке измерения средних межкадровых скоростей 7. Блок позволяет измерить, соответственно, среднюю межкадровую скорость V движения локальных областей, превысивших первый порог, и среднюю межкадровую скорость V движения локальных областей, превысивших второй порог. При этом скорости V и V всякий раз усредняют по m последним кадрам. Сигнал о средней межкадровой скорости V движения локальных областей, превысивших первый порог, используют для измерения состояния конвертерной ванны и для измерения выносов. Сигнал о средней межкадровой скорости V движения локальных областей, превысивших второй порог, используют для измерения выбросов.
Блок измерения состояния конвертерной ванны 8 позволяет распознать состояние КЗ-Т конвертерной ванны, когда по ходу выплавки стали в конвертере не наблюдается ни выбросов, ни выносов. Кроме того, этот блок позволяет измерить балл отсутствия выбросов и выносов: балл 1 - состояние КЗ-Т1 (шлака много, плавка идет мягко), балл 2 - состояние КЗ-Т2 (шлак в норме, плавка идет нормально), балл 3 - состояние КЗ-Т3 (шлака мало, плавко идет горячо).
Блок измерения выносов 9 позволяет распознать наличие выносов (состояние КЗ-ВН) из конвертера. Кроме того, этот блок позволяет измерить балл выносов: балл 1 - состояние КЗ-ВН1 (малые выносы), балл 2 - состояние КЗ-ВН2 (средние выносы), балл 2 - состояние КЗ-ВНЗ (большие выносы).
Блок измерения выбросов 10 позволяет распознать наличие выбросов (состояние КЗ-ВБ) из конвертера. Кроме того, этот блок позволяет измерить балл выбросов: балл 1 - состояние КЗ-ВБ1 (малые выбросы), балл 2 - состояние КЗ-ВБ2 (средние выбросы), балл 2 - состояние КЗ-ВБ3 (большие выбросы).
нач
кон
нач
кон
Блок 2 задания ограничений позволяет задать сигналы ограничений, необходимых для работы блоков 1, 4 и 7. В блок 1 выделения локальных областей задают сигналы: начального i и конечного i номера строки сканирования контролируемой полосы; начального j и конечного j номера столбца сканирования контролируемой полосы. В блок 4 определения числа локальных областей и в блок 7 измерения средних межкадровых скоростей задают сигнал заданного числа усредненных кадров m.
1ПОР
2ПОР
1ПОР
2ПОР,
1T
2T
3T
1ПОР
1ПОР
1H
2H
1ПОР
2ПОР
1B
2B
2ПОР
Блок задания пороговых сигналов 3 позволяет задать сигналы ограничений, необходимых для работы блоков 1, 8, 9 и 10. В блок 1 выделения локальных областей задают сигналы: сигнал первого порогового напряжения E и второго порогового напряжения E. В блок 8 измерения состояния конвертерной ванны задают сигналы: первого порогового числа локальных областей N, второго порогового числа локальных областей Nпервого порогового числа локальных областей N, второго порогового числа локальных областей N, третьего порогового числа локальных областей N, первой пороговой скорости V. В блок 9 измерения выносов задают сигналы: первого порогового числа локальных областей N, первого порогового числа локальных областей N, второго порогового числа локальных областей N, первой пороговой скорости V. В блок 10 измерения выбросов задают сигналы: второго порогового числа локальных областей N, первого порогового числа локальных областей N, второго порогового числа локальных областей N, второй пороговой скорости V.
На фиг. 1 изображен управляющий блок приемно-усилительного устройства с предварительным видеоусилителем.
На фиг. 1 обозначено: 1 - блок измерения локальных областей; 2 - блок задания ограничений; 3 - блок задания пороговых сигналов; 4 - блок определения числа локальных областей; 5 - блок измерения скоростей движения локальных областей; 6 - блок измерения средних покадровых скоростей; 7 - блок измерения средних межкадровых скоростей; 8 - блок измерения состояния конвертерной ванны; 9 - блок измерения выносов; 10 - блок измерения выбросов. На фиг. 1 дополнительно обозначен 11 - предварительный видеоусилитель.
нач
кон
нач
кон
1ПОР
2ПОР
2ПОР
1T
2T
3T
1ПОР
1ПОР
1H
2H
1B
2B
2ПОР
1
2
1
2
1CPN
2CPN
1CP
2CP
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>2</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
В управляющем блоке приемно-усилительного устройства (фиг. 1) сигнал U(i,j,k) о величине напряжения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, и пропорциональный освещенности этой локальной области, поступает с четвертого выхода предварительного видеоусилителя 11 на восьмой вход блока 1 и шестой вход блока 5, сигнал о номере строки i сканированной локальной области поступает с первого выхода предварительного видеоусилителя 11 на первые входы блоков 1 и 5, сигнал о номере столбца j сканированной локальной области поступает со второго выхода предварительного видеоусилителя 11 на вторые входы этих же блоков, сигнал о номере кадра k с третьего выхода предварительного видеоусилителя 11 поступает на третьи входы блоков 4, 5 и 6, а также на второй вход блока 7, сигнал начального i и конечного i номера строки сканирования контролируемой полосы из первого выхода блока 2 поступает на четвертый вход блока 1, сигнал начального j и конечного j номера столбца сканирования контролируемой полосы из второго выхода блока 2 поступает на пятый вход блока 1, сигнал заданного числа усредненных кадров m, с третьего выхода блока 2 поступает на четвертый вход блока 4 и на первый вход блока 7, сигнал первого порогового напряжения E с первого выхода блока 3 поступает на шестой вход блока 1, а сигнал второго порогового напряжения E со второго выхода блока 3 поступает на седьмой вход блока 1, сигнал второго порогового числа локальных областей N с третьего выхода блока 3 поступает на четвертый вход блока 8 и на третий вход блока 10, сигнал первого порогового числа локальных областей N блока 8 поступает на его пятый вход с четвертого выхода блока 3, сигнал второго порогового числа локальных областей N блока 8 поступает на его шестой вход с пятого выхода блока 3, сигнал третьего порогового числа локальных областей N блока 8 поступает на его восьмой вход с тринадцатого выхода блока 3, сигнал первой пороговой скорости V поступает с восьмого выхода блока 3 на седьмой вход блока 8 и на шестой вход блока 9, сигнал первого порогового числа локальных областей N с шестого выхода блока 3 поступает на девятый вход блока 8 и на четвертый вход блока 9, сигнал с седьмого выхода блока 3 первого порогового числа локальных областей N поступает на пятый вход блока 9, сигнал с девятого выхода блока 3 второго порогового числа локальных областей N поступает на седьмой вход блока 9, сигнал первого порогового числа локальных областей N блока 10 поступает на его четвертый вход с десятого выхода блока 3, сигнал второго порогового числа локальных областей N блока 10 поступает на его пятый вход с одиннадцатого выхода блока 3, сигнал второй пороговой скорости V поступает с двенадцатого выхода блока 3 на шестой вход блока 10, сигнал U о превышении светимости локальной области первого порога с первого выхода блока 1 поступает на первый вход блока 4 и пятый вход блока 5, сигнал U о превышении светимости локальной области второго порога со второго выхода блока 1 поступает на второй вход блока 4 и четвертый вход блока 5, сигнал о количестве точек по первому порогу N с первого выхода блока 4 поступает на первый вход блока 8 и первый вход блока 9, сигнал о количестве точек по второму порогу N со второго выхода блока 4 поступает на второй вход блока 8, второй вход блока 9 и первый вход блока 10, сигнал о скорости
движения локальных областей, превысивших первый порог, с первого выхода блока 5 поступает на первый вход блока 6, сигнал о скорости
движения локальных областей, превысивших второй порог, со второго выхода блока 5 поступает на второй вход блока 6, сигнал о средней покадровой скорости V движения локальных областей, превысивших первый порог, со второго выхода блока 6 поступает на четвертый, вход блока 7, сигнал о средней покадровой скорости V движения локальных областей, превысивших второй порог, с первого выхода блока 6 поступает на третий вход блока 7, сигнал о средней межкадровой скорости V движения локальных областей, превысивших первый порог, с первого выхода блока 7 поступает на третий вход блока 8 и третий вход блока 9, сигнал о средней межкадровой скорости V движения локальных областей, превысивших второй порог, со второго выхода блока 7 поступает на второй вход блока 10.
Сущность изобретения состоит в следующем.
1
2
Устройство фиксирует сигнал U(i,j,k) о величине напряжения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, и пропорциональный освещенности этой локальной области. В сканированной локальной области по нему выделяются точки с характерной высокой светимостью, превысившие порог 1 (для выносов) и порог 2 (для выбросов). При этом исходят из того, что светимость шлакометаллической эмульсии, переливающейся через горловину конвертера, при выбросах выше, чем светимость брызг металла из горловины конвертера при выносах. Подсчитываются общее число точек N, превысивших порог 1, и общее, число точек N, превысивших порог 2.
1CPN
2CPN
1CPN
2CPN
1CP
2CP
Измеряется скорость движения каждой выделенной точки. Для этого вначале находится положение этой точки на следующем кадре. В окрестности этой точки на следующем кадре сканированием ищется ближайшая точка с той же, либо с близкой к ней светимостью (то есть та же точка, но смещенная в пространстве). Измеряется расстояние между положением точки на двух соседних кадрах. Зная расстояние по времени между кадрами, измеряется скорость движения данной локальной области (точки). Между двумя кадрами измеряется средневыборочная скорость движения всех зафиксированных точек V, превысивших порог 1, и V, превысивших порог 2. По межкадровым скоростям V и V в цикле измеряются соответствующие текущие средние скорости движения точек V и V.
1
1ПОР
2
2ПОР
1СP
1ПОР
Если N<N, N<N, V<V, то нет ни выносов, ни выбросов. Это происходит в случае, если светимость локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, мала и текущие средние скорости движения точек также малы.
1
1T
Причем, если выполняется дополнительное условие N≤N, то состояние конвертерной ванны соответствует первому баллу отсутствия выбросов и выносов (КЗ-Т1). При этом светимость локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, низкая. Состояние конвертерной ванны опасное по выбросам.
1T
1
2T
Если выполняется дополнительное условие N<N≤N, то состояние конвертерной ванны соответствует второму баллу отсутствия выбросов и выносов (КЗ-Т2). При этом светимость локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, нормальная. Состояние конвертерной ванны нормальное.
2T
1
3T
Если выполняется дополнительное условие N<N≤N, то состояние конвертерной ванны соответствует третьему баллу отсутствия выбросов и выносов (КЗ-Т3). При этом светимость локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, высокая. Состояние конвертерной ванны опасное по выносам.
1
1ПОР
1
1ПОР
2
2ПОР
Если N≥N и V≥V, N<N, то это выносы. Это происходит в случае, если светимость локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, превысила первый порог, хотя и не превышает второго порога. Одновременно превысили первый порог и текущие средние скорости движения точек.
1ПОР
1
1H
Причем если выполняется дополнительное условие N≤N<N, то имеются небольшие выносы, оцениваемые первым баллом (состояние К3-ВН1).
1H
1
2H
Если выполняется дополнительное условие N≤N<N, то имеются средние выносы, оцениваемые вторым баллом (состояние К3-ВН2).
2H
1
1ПОР
Если выполняется дополнительное условие N≤N<N, то имеются большие выносы, оцениваемые третьим баллом (состояние К3-ВН3).
2
2ПОР
2
2ПОР
Если N≥N и V<V, то это выбросы. Это происходит в случае, если светимость локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, превысила второй порог, а текущие средние скорости движения точек не превышают второго порога.
2ПОР
2
1B
Причем если выполняется дополнительное условие N≤N<N, то имеются небольшие выбросы, оцениваемые первым баллом (состояние К3-ВБ1).
1B
2
2B
Если выполняется дополнительное условие N≤N<N, то имеются средние выбросы, оцениваемые вторым баллом (состояние К3-ВБ2).
2B
2
Если выполняется дополнительное условие N≤N, то имеются большие выбросы, оцениваемые третьим баллом (состояние К3-ВБЗ).
Устройство работает следующим образом.
Телевизионная камера с видиконом, направлена на локальную область сканирования, расположенную в верхней части корпуса конвертера, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе. Электрический сигнал U(i,j,k) напряжения сканированной локальной области, пропорциональный ее освещенности, через предварительный видеоусилитель передается в приемно-усилительное устройство, состоящее из видеоконтрольного и управляющего блоков. Видеоконтрольный блок реализован на базе промышленного телевизора и использован для наблюдения за процессом и для дублирующего визуального контроля локальной области сканирования. Управляющий блок автоматически контролирует и измеряет характеристики процесса шлакообразования в конвертере, а именно состояние конвертерной ванны, выносы и выбросы. Электрические сигналы состояния конвертерной ванны, выносов и выбросов отображаются на экране монитора управляющего блока приемно-усилительного устройства (на фиг. 1 не показано).
Блок выделения локальных областей 1 работает следующим образом.
1ПОР
1
1ПОР
2
Блок выдает сигнал превышения величины напряжения сканированной локальной области U(i,j,k) сигнала первого порогового напряжения E при условии нахождении сканирующего луча видикона в пределах интересующей области наблюдения. Сформированный сигнал U превышения U(i,j,k) первого порогового напряжения E поступает на первый выход блока выделения локальных областей 4 при условии отсутствия сигнала U о превышении светимости локальной области второго порога.
2
1
1
2
На втором выходе блока выделения локальных областей 1 сигнал U появится только при условии предварительного появления сигнала U. При этом блок предотвращает появление на первом его выходе сигнала U о превышении светимости локальной области первого порога одновременно с появлением на втором выходе этого блока U о превышении светимости локальной области второго порога.
Блок определения числа локальных областей 2 работает следующим образом.
T
1T
1T
T
1
1
Блок фиксирует изменения номера кадра k, подсчитывает число кадров и выдает сигнал достижения подсчитанного числа кадров m заданного числа усредненных кадров m. Число m является достаточной базой для усреднения числа локальных областей (точек), светимость которых превысила определенный порог. Блок вырабатывает сигнал превышения светимости локальной области (точки) первого порога в пределах одного кадра изображения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе. Затем блок подсчитывает число таких локальных областей N. Он формирует сигнал числа точек N, светимость которых превысила первый порог, при условии достижения подсчитанного числа кадров m заданного числа усредненных кадров m. Далее находится количество точек по первому порогу N в среднем за m кадров. Сигнал N используется для определения числа локальных областей.
2T
2T
T
2
2
T
На основе выработанной информации блок формирует сигнал фиксирования локальной области, в которой имело место превышение светимости локальной области второго порога в пределах одного кадра изображения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе. Блок подсчитывает число таких локальных областей N. Далее пропускается сигнал числа точек N, светимость которых превысила второй порог, при условии достижения подсчитанного числа кадров m заданного числа усредненных кадров m. Находится количество точек по второму порогу N в среднем за m кадров. Сигнал N используется для определения числа локальных областей. После достижения подсчитанного числа кадров m заданного числа усредненных кадров m блок приводится в исходное состояние.
Блок измерения скоростей движения локальных областей 5 работает следующим образом.
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>2</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>2</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>2</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Блок измеряет скорость
движения локальных областей, превысивших первый порог. Он также измеряет сигнал скорости
движения локальных областей, превысивших второй порог. Причем алгоритмы измерения скорости
движения локальных областей, превысивших первый порог, и скорости
движения локальных областей, превысивших второй порог, аналогичны. Соответственно, на первый выход блока измерения скоростей движения локальных областей 5 поступает измеренное значение
, а на второй выход блока измерения скоростей движения локальных областей 5 - измеренное значение
.
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Измерение скорости движения локальных областей
производится следующим образом.
c
c
c
c
Значения освещенности в каждой данной сканированной точке A(i,j,k) изображения сравниваются со значением освещенности в точке B(i,j,k-l) из предыдущего (k-1)-го кадра, находящейся в окрестности вышеуказанной точки. Координаты точки B(i,j,k-1) из окрестности предыдущего (k-1)-го кадра меняются по i и по j. Тем самым осуществляется повторное сканирование окрестности данных предыдущего кадра вблизи точки A(i,j,k).
c
c
При этом всякий раз ищется разность освещенностей точек A(i,j,k) и B(i,j,k-1). Вычисляется скорость изменения во времени освещенности в точке сканирования A(i,j,k).
Эта скорость на первом этапе является условной, поскольку физически может не принадлежать одному и тому же движущемуся микрообъему.
c
c
Чтобы быть уверенным, что скорость движения подсчитана по одному и тому же микрообъему, находится такая точка B(i,j,k-1) из окрестности точки сканирования A(i,j,k), которая будет иметь самую близкую освещенность к освещенности точки A(i,j,k)., Она принимается за предысторию точки сканирования A(i,j,k).
После просмотра всех точек окрестности точки A(i,j,k) далее в расчетах скорости используется только самая ближайшая по уровню освещенности точка из предыстории (на предыдущем кадре). Поиск такой точки ведется всякий раз в направлении от координат (i,j,) точки А. Поэтому, в случае совпадения освещенностей нескольких точек предыдущего кадра, в рассмотрение принимается точка, расположенная ближе всех к координатам (i,j). Если будет фиксироваться большое число светящихся точек с близкой освещенностью, то они сливаются в однородную массу точек и измеряемая скорость оказывается искусственно сниженной. Однако, в конечном счете, этот факт не снижает качества измерения характеристик процесса шлакообразования в конвертере.
c
c
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Блок измерения скоростей движения локальных областей 5 производит сравнение освещенностей точек A(i,j,k) и B(i,j,k-1), а также измерение скорости движения локальной области
для каждой точки A(i,j,k).
1
н
c
c
1
н
1мин
н
1
н
1мин
н
н
Для этого блок измеряет скорость V(n) изменения освещенности на участке, расположенном между точками с координатами (i,j,k) и (i,j,k-1). Он находит модуль скорости V(n). Запоминается минимальное значение модуля скорости |V(n)| среди всех исследованных точек, находящихся в окрестностях текущей точки с координатами (i,j,k). Блок 5 вычисляет разность двух сигналов - сигнала модуля текущей скорости |V(n)| и сигнала модуля минимальной скорости |V(n)|. При этом блок запоминает сигнал этой разности, найденной на предыдущем шаге исследования окрестности n-1.
н
н
1мин
б
б
Далее блок формирует сигнал отличия той же разности на текущем шаге исследования окрестности n от аналогичной разности на предыдущем шаге исследования окрестности n-1. После окончания сканирования окрестности локальной области с координатами (i,j,k) блок 5 пропускает сигнал модуля скорости |V(ij,k-1)| изменения освещенности окрестности точки сканирования, ближайшей к текущей скорости изменения освещенности окрестности точки сканирования.
б
б
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Затем блок 5 измеряет путь локального объема ΔS, то есть расстояние сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, между точкой с координатами (i,j) и точкой с координатами (i j). Измеряется скорость
движения локальных областей, превысивших первый порог. Измеренное значение скорости поступает на первый выход блока 5 измерения скоростей движения локальных областей
.
<mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Блок 5 осуществляет актуализацию базы данных множества
величин напряжений отдельных точек сканирования локальной области в k-м кадре, пропорциональных освещенностям этих точек локальной области. Осуществляется считывание отдельных элементов этой базы данных.
<mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Блок 5 накапливает и сохраняет вплоть до следующего кадра множество
величин напряжений отдельных точек сканирования локальной области в k-м кадре, пропорциональных освещенностям этих точек локальной области. Далее пропускается сигнал множества
величин напряжений отдельных точек сканирования локальной области в k-м кадре, пропорциональных освещенностям этих точек локальной области. Это происходит после завершения считывания всех величин напряжений отдельных точек сканирования локальной области в (k-1)-м кадре, пропорциональных освещенностям этих точек локальной области. Блок 5 накапливает и сохраняет множество
величин напряжений отдельных точек сканирования локальной области в (k-1)-м кадре, пропорциональных освещенностям этих точек локальной области, вплоть до завершения считывания всех хранящихся в нем величин напряжений.
<mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Блок 5 обеспечивает сканирование окрестности точки с координатами (i,j). По завершению сканирования подается команда на актуализацию (обновление) множества
величин напряжений отдельных точек сканирования локальной области в k-м кадре, пропорциональных освещенностям этих точек локальной области.
доп
доп
При ускоренном сканировании в окрестности точки с координатами (i,j) вначале при прочих равных условиях увеличивается только номер строки. Обегаются все точки от i до (i+n). Затем при прочих равных условиях номер строки уменьшается. Обегаются все точки от i до (i-n). Как только обегание номера строки в сторону увеличения и в сторону уменьшения заканчиваются, все операции с номером строки повторяются при другом значении номера столбца.
Блок измерения средних покадровых скоростей 6 работает следующим образом.
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Блок формирует сигнал скорости
движения локальных областей, превысивших первый порог, при условии неизменности во времени номера кадра. Для одного и того же кадра блок генерирует сигнал суммы скоростей движения локальных областей, превысивших первый порог.
1CPN
2CPN
На первый и второй выходы блока выдаются значения средних покадровых скоростей V и V движения локальных областей, соответственно, превысивших первый и второй порог.
<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
1CPN
1CPN
Блок подсчитывает число выявленных скоростей
движения локальных областей, превысивших первый порог. Получается сигнал о средней покадровой скорости V движения локальных областей, превысивших первый порог. На выход блока поступает информация о скорости V движения локальных областей, превысивших первый порог при смене кадра.
2CPN
1CPN
Измерение средней покадровой скорости V осуществляется аналогично измерению средней покадровой скорости V.
Блок измерения средних межкадровых скоростей 7 работает следующим образом.
T
1CPN
Блок формирует сигнал смены кадра. Подсчитывает число кадров m. Формирует сигнал, полученный по усредняемым кадрам средней покадровой скорости V движения локальных областей, превысивших первый порог, в условиях неизменности кадра. Подсчитывает сумму по усредняемым кадрам покадровых скоростей движения локальных областей, превысивших первый порог.
T
1CP
Блок генерирует сигнал накопленной суммы по m кадрам покадровых скоростей движения локальных областей, превысивших первый порог, при достижении числа подсчитанных кадров m заданного числа усредненных кадров m. Определяет среднюю межкадровую скорость V движения локальных областей, превысивших первый порог. Эта скорость выдается на первый выход блока измерения средних межкадровых скоростей 7.
1CP
Блок возвращается в исходное состояние при возникновении сигнала о средней межкадровой скорости V движения локальных областей, превысивших первый порог.
2CP
1CP
Измерение средней межкадровой скорости V происходит аналогично измерению средней межкадровой скорости V.
Блок измерения состояния конвертерной ванны 8 работает следующим образом.
1
1ПОР
2
2ПОР
1СР
1ПОР
Блок формирует сигнал о непревышении сигнала N сигнала N и сигнал о непревышении сигнала N сигнала N. Кроме того, блок формирует сигнал о непревышении сигнала V сигнала V. Выдает сигнал об отсутствии выбросов и выносов (состоянии КЗ-Т). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.
1
1T
Блок формирует сигнал непревышения количества точек по первому порогу N первого порогового числа локальных областей N. Формирует сигнал первого балла отсутствия выбросов и выносов (состоянии КЗ-Т1). Измеренный балл состояния отображается на экране дисплея.
1
1T
2T
Блок формирует сигнал превышения количества точек по первому порогу N первого порогового числа локальных областей N и непревышении им второго порогового числа локальных областей N. Формирует сигнал второго балла отсутствия выбросов и выносов (состоянии КЗ-Т2). Измеренный балл состояния отображается на дисплее.
1
2T
3T
Блок формирует сигнал превышения количества точек по первому порогу N второго порогового числа локальных областей N и непревышении им третьего порогового числа локальных областей N. Формирует сигнал третьего балла отсутствия выбросов и выносов (состоянии КЗ-Т3). Измеренный балл состояния отображается на экране дисплея.
Блок измерения выносов 9 работает следующим образом.
1
1ПОР
2ПОР
2
1СР
1ПОР
Блок формирует сигнал о непревышении сигналом N сигнала N. Формирует сигнал о превышении второго порогового числа локальных областей N количества точек по второму порогу N. Формирует сигнал о равенстве либо превышении средней межкадровой скорости V движения локальных областей, превысивших первый порог, первой пороговой скорости V. Формирует сигнал о наличии выносов (состояние К3-ВН) при условии выполнения условий по элементам 103, 104 и 105. Измеренное состояние отображается на экране дисплея.
2
1ПОР
1Н
Блок формирует сигнал нахождения количества точек по второму порогу N в пределах от первого порогового числа локальных областей N до первого порогового числа локальных областей N. Формирует сигнал о наличии первого балла выносов (состояние К3-ВН1). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.
2
1ПОР
1H
Блок формирует сигнал нахождения количества точек по второму порогу N в пределах от первого порогового числа локальных областей N до первого порогового числа локальных областей N. Формирует сигнал о наличии второго балла выносов (состояние К3-ВН2). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.
2
2H
2ПОР
Блок формирует сигнал нахождения количества точек по второму порогу N в пределах от второго порогового числа локальных областей N до второго порогового числа локальных областей N. Формирует сигнал о наличии третьего балла выносов, (состояние К3-ВН3). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.
Блок измерения выбросов 10 работает следующим образом.
2
2ПОР
2CP
2ПОР
Блок формирует сигнал о превышении либо равенстве количества точек по второму порогу N второму пороговому числу локальных областей N. Формирует сигнал о непревышении средней межкадровой скорости V движения локальных областей, превысивших второй порог, второй пороговой скорости V. Формирует сигнал о наличии выбросов (состояние К3-ВБ) при условии выполнения условий по элементам 113 и 114. Измеренное состояние отображается на экране дисплея.
2
2ПОР
1B
2
1B
2B
2
2B
Блок формирует сигнал нахождения количества точек по второму порогу N в пределах от второго порогового числа локальных областей N до первого порогового числа локальных областей N. Формирует сигнал нахождения количества точек по второму порогу N в пределах от первого порогового числа локальных областей N до второго порогового числа локальных областей N. Формирует сигнал о превышении либо равенстве количества точек по второму порогу N второго порогового числа локальных областей N. Формирует сигнал о наличии первого балла выбросов (состояние К3-ВБ1). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.
Блок формирует сигнал о наличии второго балла выбросов (состояние К3-ВБ2). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.
Блок формирует сигнал о наличии третьего балла выбросов (состояние К3-ВБ3). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.
В качестве технической базы устройства для контроля и измерения характеристик процесса шлакообразования в конвертере используется стандартная телевизионная аппаратура в части камеры с видиконом, предварительного видеоусилителя, а также видеоконтрольного блока приемно-усилительного устройства. Видеоконтрольный блок реализован на базе промышленного телевизора. Электрические сигналы состояния конвертерной ванны, выносов и выбросов отображаются на экране монитора управляющего блока приемно-усилительного устройства.
нач
кон
нач
кон
Сигналы начального i и конечного i номера строки сканирования контролируемой полосы устанавливаются соответствующими диаметру юбки конвертера, уменьшенному на два метра. i и i располагаются, соответственно, слева и справа относительно оси симметрии ковша. Снижение размеров строки сканирования на два метра позволяет избежать постоянной помехи изображения от выбросов, выносов и засвечивания, имеющей место на профильном изображении ковша.
нач
кон
Сигналы начального j и конечного j номера столбца сканирования контролируемой полосы устанавливаются соответствующими нижней кромки опущенной юбки конвертера и эквидистантной горизонтали, отстоящей от нижней кромки юбки на 1 метр. Расширение области сканирования увеличивает продолжительность измерения состояния конвертерной ванны, что нежелательно. Снижение ее понижает точность получаемых оценок.
Заданное число усредненных кадров m лежит в пределах от 10 до 30. Его уменьшение способствует ускорению измерения состояния конвертерной ванны, однако одновременно снижает точность измерения. Увеличение m приводит к обратному эффекту.
1ПОР
2ПОР
Сигнал первого порогового напряжения Е характеризует высокую светимость в узкой контролируемой полосе, превысившую порог 1 (для выносов), а сигнал второго порогового напряжения Е - порог 2 (для выбросов).
max
E соответствует максимальному значению напряжения промежуточного видеоусилителя, фиксируемому при измерении состояния конвертерной ванны. А, В, С - пределы напряжения.
Снижение коэффициентов в математических выражениях для определения пределов А и В повышает цену балла выносов, а увеличение - выбросов.
1ПОР
2ПОР
1ПОР
2ПОР
Первое пороговое число локальных областей N и второе пороговое число локальных областей N являются статистическими порогами, оценивающими значимость наблюдаемых превышений светимости локальных объемов, выраженных в соответствующих напряжениях, заранее установленных значений (порогов) Е и Е.
пик
кон
нач
кон
нач
N - разрешение (число пикселей на матрице размерностью (i-i)×(j-j)).
1ПОР
2ПОР
Уменьшение коэффициентов в математических выражениях для определения N и N приводит к снижению доверительной вероятности правильного измерения состояния конвертерной ванны, а увеличение - к возрастанию доверительной вероятности.
1Т
2T
3T
1ПОР
Число точек (локальных областей) по первому порогу N, число точек по второму порогу N и число точек по третьему порогу N для одного и того же кадра n разбивают N в соотношении:
1H
2H
Число точек (локальных областей) по первому порогу N и число точек по второму порогу N определяются по соотношениям:
1ПОР
Невысокое значение коэффициентов при N обуславливается относительно небольшими объемами выносов в сравнении с выбросами.
1В
2B
Число точек (локальных областей) по первому порогу (иначе - первое пороговое число локальных областей) N и число точек по второму порогу (иначе - второе пороговое число локальных областей) N определяются по соотношениям:
1ПОР
Первая пороговая скорость V соответствует предельному значению скоростей движения локальных областей, светимость которых превысила первый порог, при невыявлении выбросов и выносов. С другой стороны, она соответствует минимальному значению скоростей движения локальных областей, светимость которых превысила второй порог, при выявлении выносов:
1ПОР
V=(0,3-0,5), м/с.
Причем меньшие значения скорости соответствуют более раннему распознаванию выносов и сжатию области выявления состояния конвертерной ванны без выбросов и выносов.
2ПОР
Вторая пороговая скорость V соответствует минимальному значению скоростей движения локальных областей, светимость которых превысила второй порог, при выявлении выбросов:
2ПОР
V=(0,1-0,2) м/с.
Причем меньшие значения скорости соответствуют более раннему распознаванию выбросов.
доп
доп
Допустимое значение n (номера строки считывания памяти n) определяет допустимые размеры области ускоренного сканирования - интервал изменения номера строки в большую и в меньшую стороны относительно номера строки i:
<mrow><msub><mi>n</mi><mrow><mi>д</mi><mi>о</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>k</mi><mn>1</mn></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>m</mi><mi>и</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>f</mi><mi>к</mi></msub><mo>⋅</mo><mn>2</mn><mo>⋅</mo><msub><mi>S</mi><mrow><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow>
1
где k=(1,5-2) м/с - расчетная скорость движения брызг металла в контролируемой полосе;
и
m - масштаб экранного изображения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе;
стр
S - число строк в экранной форме (иначе - число пикселей с столбце экранного изображения).
к
f=25 1/c - частота кадров телевизионного изображения.
1
Причем меньшее значение k соответствует меньшим интенсивностям продувки стали, а большее - большим.
доп
Допустимое значение номера столбца считывания памяти m определяет допустимые размеры области ускоренного сканирования - интервал изменения номера столбца в большую и в меньшую стороны относительно номера столбца j:
<mtable columnalign="left"><mtr><mtd><mo>−</mo><mtext> </mtext><mi>е</mi><mi>с</mi><mi>л</mi><mi>и</mi><mtext> </mtext><mfrac><mrow><msub><mtext>k</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mrow><msub><mi>f</mi><mi>к</mi></msub></mrow></mfrac><mo>≥</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><msub><mtext> м, то m</mtext><mrow><mi>д</mi><mi>о</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>k</mi><mn>1</mn></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>m</mi><mi>и</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>f</mi><mi>к</mi></msub><mo>⋅</mo><mn>2</mn><mo>⋅</mo><msub><mi>S</mi><mrow><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>б</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>;</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>−</mo><mtext> </mtext><mi>е</mi><mi>с</mi><mi>л</mi><mi>и</mi><mtext> </mtext><mfrac><mrow><msub><mtext>k</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mrow><msub><mi>f</mi><mi>к</mi></msub></mrow></mfrac><mo>≺</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><msub><mtext> м, то m</mtext><mrow><mi>д</mi><mi>о</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>m</mi><mi>и</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>f</mi><mi>к</mi></msub><mo>⋅</mo><mn>2</mn><mo>⋅</mo><msub><mi>S</mi><mrow><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>б</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>;</mo></mtd></mtr></mtable>
1
где k=(1,5-2) м/с - расчетная скорость движения брызг металла в контролируемой полосе;
и
m - масштаб экранного изображения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе;
стб
S - число столбцов в экранной форме (иначе - число пикселей с строке экранного изображения).
к
f=25 1/c - частота кадров телевизионного изображения.
1
Причем меньшее значение k соответствует меньшим интенсивностям продувки стали, а большее - большим.
т
м
Частота тактовых импульсов f генератора тактовых импульсов устанавливается исходя из требования, чтобы межкадрового времени t=0,02 с хватало для полного контроля и измерения характеристик процесса шлакообразования в конвертере:
т
5
f=(1-2)·10 Гц.
Причем меньшее значение соответствует большим размерам экранного изображения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, а меньшее - меньшим его размерам.
Предлагаемое устройство, отражающее новую совокупность блоков, элементов и новые связи между ними, обеспечивает формализованный контроль и измерение характеристик процесса шлакообразования в конвертере, что дает возможность ввести важнейшие параметры состояния конвертерного процесса в автоматические и автоматизированные системы управления конвертерным процессом, обеспечить своевременность принятия управляющих воздействий при появлении угрозы выбросов или выносов, повысить эффективность управления плавкой в целом.
Заявляемое устройство промышленно применимо в металлургии, в частности, для управления выплавкой стали в конвертере.
Источники информации
1. А.С. SU 1258839, Кл. С21С 5/30. Опубл. 23.09.86, бюл. №35.
2. Автоматика и автоматизация сварочных процессов. Авторы Львов Н.С., Гладков Э.А. Учебное пособие для вузов по специальности «Оборудование и технология сварочного производства». - М.: Машиностроение, 1982. - 302 с. - Стр. 257.
3. А.С. SU 358850, Кл. С21С 5/30. Опубл. 03.11.1972, бюл. №34.