专利名称：高炉冷却水安全运行监控器的制作方法
技术领域：
本实用新型属一种监控器，具体说是一种用于钢铁冶炼高炉上需冷却的设备的安全运行监控装置。
冶炼行业的高炉是一个在高温(1200-1300℃)下连续工作的设备，这些设备冷却的连续性是十分重要和严格的，如需冷却设备的风口、热风阀等易发生事故的部位。因此，在正常供水情况下，一旦循环水系统出现管网崩裂、堵塞、泵站、电路等故障，季节性水位降低致使冷却水供应不足等突发性故障。往往从发现上述故障到采取措施一般需3-5分钟，甚至10分钟以上，在这种情况下，风口、热风阀等部位因无冷却水冷却使其局部过热，造成应力变形，开启不畅，最终损坏而报废，使连续生产中断，造成巨大的经济损失。
为此，目前在冶炼行业针对上述问题，对高炉风口、热风阀等部位的漏水监视大体采用如下几种方法1、测量进出口水温度差。当被检测部位泄漏时，高炉煤气混入而使排水温度升高，测量温度差变化即可测得风口泄漏情况。但是排水温度由于受给水温度，给水流量和炉况变化等诸多因素的影响，不易准确判断风口的破坏情况。
2、测量炉顶煤气中氢的含量。因为风口破损时，水进入炉内，在高温下分解，故可以检测炉顶煤气中的含氢量来判断风口是否漏水。但是这种方法只能在漏水严重时才能发现，况且无法得知哪个风口在漏水。
3、测量冷却水进出口流量差。这种方法用于高流速型风口，由于水压较高，在风口破损时，水流入炉内，冷却水排出量就不等于给水量，从而显示出破坏情况，但对造成损坏的原因不能提供任何信息和保护能力。因只要流量差为零，就显示为工作正常。当冷却给水中中断或管道堵塞、崩断时，不能做出任何反应，只能等着将风口烧坏。综上所述的方法，其共同的缺陷是均不能对高炉风口、炉身、热风阀等需安全供水的部位提供保护功能，仅能对上述部位损坏后提供信息，而不能预防这些损坏的发生，更不能达到制止这种损坏现象的发生。
本实用新型的目的，是提供一种高炉冷却水安全运行的监控器，利用冷却水的水压，流量低于设定值或冷却水温高于设定值时，即发出报警，同时可实现水路瞬间自动转换，关闭非重要供水部位的供水，保证风口、热风阀等重要部位的供水来确保供水的连续性、安全性。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是通过以下措施来实现的高炉冷却水安全运行监控器，由IC1输出端通过电阻R2与IC2反相输入端相接组成一个三角波发生器，IC2的输出端与IC3同相输入端相接，作缓冲放大，输出到由IC4、BG1、BG2组成的功率放大器，输出接到差动变压器T的初级线圈，通过浮子的上下移动在差动变压器的次级线圈中产生相应的流量水压信号，经连接IC5、IC6、IC7及BG3、BG4组成的相敏检波，产生直流信号，一路经电容C6耦合接IC8的振荡控制端的5脚接点，振荡脉冲通过电容C7输入到IC9的14脚计数端，每产生一个脉冲LED1-LED10顺次移动一次；另一路经电阻R20输到IC10反相输入端，由IC10输出端接到IC11-1的反相端，IC11-1的同相端接一分压电路，组成电压比较器，由反相输入端与同相输入端的电压设定值作比较，当输入信号低于设定值时，由IC11-1输出高电位，推动BG5导通，继电器J1吸合，IC86脚上的常闭接点断开，使水流指示停止，启动闪光及讯响器报警，同时产生水路转换信号到由IC21-1组成单稳态触发电路的6脚，产生高电位，通过电阻R43、R44给电容C16充电，由IC21-2的13脚输出低电位，继电器J3释放，切断主水路，瞬间由9脚输出高电位使继电器J4吸合，启动备用水路。同样由IC10经转换开关送至IC12的5脚进行电压比较，产生驱动信号，由发光管组成的光柱显示水压或设定值的大小。
本实用新型还包括IC15运放器接成恒流源，输出电流接到IC16AD590的正端，由温度传感器产生温度信号从负端输出到R26和IC17的反相输入端，由R26、R27、W4组成信号调节电路，由IC18输出的信号经电阻R32、R38至IC20的第31脚，IC20是一个31/2的A/D转换集成电路TCL7107，驱动数码管显示温度值，经R33输入到IC19的2脚进行电压放大，经6脚输入到电压比较器的反相端，正相端由R36、W6、+15V电压组成的分压器，输入电压值大于设定值时，IC11-2输出信号到BG8的基极，使BG8导通，J2吸合，触点J2-1闭合供+15V电压输到IC27的4、8脚，使闪光报警电路导通，J2-2常开触点闭合，接通讯响器，J2-3常开触点闭合接通IC21的6脚产生水路转换电路信号，启动备用水路控制机构。
本实用新型具有如下优点1、操作简单，显示直观。利用光柱显示水压。光柱为一红绿色对比光柱，当水压由零上升时，光柱由全绿变为红绿对比，随水压的升高，红色柱依次变长，绿色光柱依次变短，当到满量程时，为一条红色光柱，并设有水压报警功能。而且通过转换开关的转换，可相应显示实际测量值和报警设定值的大小。
2、设有水路自动转换系统。当发生冷却水流速低，水压低于设定值在产生报警的同时，将主水路瞬间转换到备用水路，或关闭非重要安全用水部位的供水，从而保证了高炉风口、热风阀等部位的安全供水及连续性。
3、采用水流速发光显示装置，对水流速的快慢流态一目了然，显示醒目。
4、本监控器备有自锁能力，当转换到备用水路上时，只要报警号不取消，再触发也不会转换水路。
以下结合附图实施例对本实用新型作具体说明
图1为高炉冷却水安全运行监控器电路框图。
图2为高炉冷却水安全运行监控器电路原理图。
图3为温度监控电路图。
首先，经1000H2的三角波发生器产生振荡信号，经过放大，缓冲功放后，传至差动变压器的原线圈，随着流量的增加，使流量传感器产生信号，经相敏检波后，该信号分成两路，一路经放大后送到电压比较器，与设定信号进行比较，当水压、流量低于设定值时，比较器产生一高电位信号，经推动级推动，启动报警电路，同时，产生一水路转换信号，到水路转换单元，使供水由原水路瞬间转动备用水路；另一路信号送到一压控振荡器，产生一随流量变化的频率信号，该信号经10分频电路分频后，产生的脉冲信号去驱动流动状态指示器。
温度测控电路，由一恒电流源产生恒定电流，流经温度传感器，产生的信号为电流信号，经缓冲放大后，产生一与摄氏温度相对应的电压，该信号分成两路，一路经A/D转换成数字信号，驱动数码管发光，显示当前的温度值，另一路送入电压比较器，当温度高于设定值时，经推动级推动，启动声光报警电路，同时产生一水路转换信号送到水路转换单元。
水路转换单元接收水压流量报警信号，每接收一次产生一个转换信号，同时还接收手动信号，手每触一下按钮，供水状态就会改变一次。
由图2所示，高炉冷却水安全运行监控器，由运算放大器IC1、IC2，电阻R1、R3，电容C1组成三角波发生器，产生的信号由IC2的输出端输出到IC3的同相输入端，从IC3输出后经电容C2耦合输入到由IC4、三极管BG1、BG2，二极管D1、D2及电阻R5-R8组成的功率放大器，信号经功率放大后，由IC4输出到传感器的差动变压器T的初级线圈和IC5的同相输入端，由于流量水压的变化，使浮子上下移动， 从而在差动变压器的次级线圈产生相应的流量信号输入到IC6的同相输入端，经IC5、IC6、IC7、BG3、BG4和电容C3、C4、C5，电阻R13-R16、R17组成的检波电路检波，由IC7的输出端输出直流信号，一路经电容C6耦合到IC8的振荡控制端的5脚接点，产生的压控振荡信号经C7耦合到IC9的14脚进行分频计数，由IC9的Q0-Q9输出端依次输出高电平，使发光二极管LED1-LED10依次点亮，产生光点顺次移动的效果，显示水流的快慢状态；另一路经电阻R20加到IC10反相端的信号，经放大输出后，接到四电压比较器IC11(LM339)的反相端，与同相端由+15V电压、R24、W2组成的电压分压电路产生的设定电压值进行比较，当水压信号低于设定值时，将由IC11-1输出一个高电平信号到BG5的基极，使BG5导通，继电器J1吸合，IC86脚上的常闭触点J1-1断开，J1-2常开触点闭合，接通由IC26，电阻R46、R47、R50、电容C3、C32、LED31组成的闪光报警电路；同时J1-3闭合接通大功率讯响器鸣叫，同时J1-4触点闭合，将+15V电压接到IC21-1的6脚触发水路转换，水路转换信号经IC21的9脚和13脚输出，9脚输出一高电平到三极管BG7的基极，BG7导通，J4吸合接通备用水路的控制机构，13脚输出一低电平，使BG6截止，J3继电器释放，断开主供水路。同样由IC10输出端输出的信号，经转换开关K1输入到IC12的5脚，IC12的型号为SF3914经IC12处理后，驱使发光二极管发光，水压越高，产生的电压信号越大，并采用在输出端用绿色、红色发光管和一个非门串联后，接在同一输出端，这样点亮一个红色发光管时，对应的绿色发光管就会熄灭，即水压满量程时，形成一条红色光柱显示，无水压时，为一绿色光柱，其它情况为一红绿对比光柱。
-15V电压、R22、W1、R23的作用是消除电路中的干扰电压，即在IC6的2脚无输入信号时，调节W1使IC11-1的反相输入端输入为零伏，其实质为一调零电路。
图3所示为采用的温度测控电路。由IC15运算放大器接成恒流源，输出电流接到IC17AD590的正端，由温度传感器产生温度信号从负端输出到R26和IC17的反相输入端。R26、R27、W4组成信号调节电路。在0℃时，调节W4使IC17的2脚输入为2.73V，W5、R29组成调零电路，调节W5使IC18的2脚输入为零V电压，由IC18输出的信号经电阻R32、R38至IC20的第31脚，IC20是一个31/2的A/D转换集成电路TCL7107，可以直接驱动数码管显示温度值；另一路经电阻R33输入到IC19的2脚进行电压放大，经6脚输入到电压比较器的反相端，正相端由R36、W6、+15V电压组成的分压器完成参比电压设定，当输入电压值大于设定值时，IC11-2输出信号到BG6的基极，使BG6导通，J2吸合，触点J2-1闭合使+15V电压输到IC27的4、8脚，使其闪光报警，J2-2常开触点闭合，接通大功率讯响器鸣叫，J2-3常开触点闭合接通IC21的6脚产生水路转换信号，启动备用水路控制机构。
转换开关的作用是实现温度测量值与温度设定值在数码管上显示的转换，K2拨到“显示”位置时显示实际测量的温度值按到“设定”位置时显示的设定报警的是温度值。
水路转换单元的自锁功能由图中可知，无论是J1-4、J2-3两个报警信号，还是二者同时发出信号，只要有一个信号加到IC2的6脚，使水路发生转换，只要冷却水还没有达到设定的正常工作要求，J1或J2都不会释放。IC21-1的6脚就会一直处在高电位状态不变，警报就会长鸣，即使再手动触发K1，水路也不会转换，只有险情排除，冷却水恢复正常，手动K转换才会起作用。
手动转换的作用是通过手动触发K3可以人为地改变供水的管路，以便进行管路的维修和检查。当主供水路修复后，可通过手动转换转移回到主水路供水的工作状态。
权利要求1.高炉冷却水安全运行监控器，包括流量传感器、温度传感器，放大及逻辑判断电路、水路转换电路，其特征在于，由IC1输出端通过电阻R2与IC2反相输入端相接组成一个三角波发生器，由IC2的输出端与IC3同相输入端相接，经缓冲放大，再经与IC4、BG1、BG2相接组成的功率放大器，输出成差动变压器T的初级线圈，通过流量、水压传感器在差动变压器的次级线圈中产生相应的流量水压信号，经连接IC5、IC6、 及BG3、BG4组成的相敏检波器检波，产生直流信号，一路经电容C6耦合接IC8的振荡控制端的5脚接点，振荡脉冲通过电容C7输入到IC9输入端的14脚计数端，每产生一个脉冲LED1-LED10顺次移动；另一路经电阻R20连接IC10反相输入端，由同相输出端与IC11-1组成电压比较器，由反相输入端与同相输入端的电压设定值作比较，当输入信号低于设定值时，由IC11-1输出高电位，推动BG5导通，继电器J1吸合，IC86脚上的常闭接点断开，使水流指示停止，启动闪光及讯响器报警，同时产生水路转换信号到由IC21-16脚组成单稳态触发电路，产生高电位，通过电阻R43、R44给电容C16充电，由IC21-2的13脚输出低电位，继电器J3释放，切断主水路，瞬间由9脚输出高电位使继电器J4吸合，启动备用水路，同样由IC10经转换开关送至IC12的5脚进行电压比较，产生驱动信号，由发光管显示。
2.高炉冷却水安全运行监控器，其特征在于，由IC15运放器按恒流源，输出电流接到IC16AD590的正端，由温度传感器产生温度信号从负端输出到R26和IC17的反相输入端，由R26、R27、W4组成信号调节电路，由IC18输出的信号经电阻R32、R38至IC20的第31脚，IC20是一个31/2的A/D转换集成电路TCL7107，驱动数码管显示温度值，经R33输入到IC19的2脚进行电压放大，经6脚输入到电压比较器的反相端，正相端由R36、W6、+15V电压组成的分压器，输入电压值大于设定值时，IC11-2输出信号到BG8的基极，使BG8导通，J2吸合，触点J2-1闭合供+15V电压输到IC27的4、8脚，使闪光报警电路导通，J2-2常开触点闭合，接通讯响器，J2-3常开触点闭合接通IC21的6脚产生水路转换电路信号，启动备用水路控制机构。
专利摘要一种高炉冷却水安全运行监控器,包括流量传感器、温度传感器,放大及逻辑判断电路、水路转换电路,通过流量水压传感器在差动变压器的次级线圈中产生相应的流量信号,经检波器检波,并进行电压比较,当信号低于设定值时,使水流指示停止,启动闪光及讯响器,同时,瞬间启动备用水路。具有操作简单、显示直观、监控安全可靠的特点,保证需冷却设备安全供水的连续性、安全性,适用于对冶炼高炉上需冷却设备进行安全监控。
文档编号C21B7/10GK2300654SQ9720357
公开日1998年12月16日 申请日期1997年4月18日 优先权日1997年4月18日
发明者程玉良, 杨桂芝 申请人:程玉良