RU158317U1

RU158317U1 - Регулятор температуры вакуумной электропечи сопротивления с использованием модели тепловых потоков

Info

Publication number: RU158317U1
Application number: RU2014149728/02U
Authority: RU
Inventors: Альберт Георгиевич Александров; Илья Алексеевич Лебедев; Дмитрий Владимирович Шатов
Original assignee: Альберт Георгиевич Александров; Илья Алексеевич Лебедев; Дмитрий Владимирович Шатов
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2015-12-27

Abstract

1. Регулятор температуры вакуумной электропечи сопротивления, содержащий задатчик температуры, соединенный выходом с входом элемента сравнения, подключенного выходом через регулирующее устройство с информационным входом регулятора напряжения, выход которого выполнен с возможностью соединения с нагревателями электропечи сопротивления, отличающийся тем, что он снабжен датчиками температуры и блоком расчета температуры отжигаемого изделия, подключенным выходом к регулирующему устройству и выполненным с возможностью поступления на него сигнала с упомянутых датчиков температуры и регулирующего устройства.2. Регулятор температуры по п. 1, отличающийся тем, что блок расчета температуры отжигаемого изделия выполнен с использованием математической модели распределения тепловых потоков внутри печного пространства для прогнозирования температуры изделия с использованием показаний датчиков температуры, не имеющих прямого контакта с изделием.3. Регулятор температуры по п. 1, отличающийся тем, что для расчета оптимального управления регулирующее устройство выполнено с использованием метода наименьших квадратов и рассчитанных показаний температур с блока расчета температуры изделия.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, в частности к устройствам для управления температурным режимом электрической печи сопротивления.

Известен регулятор температуры печи сопротивления содержащий задатчик температуры, соединенный выходом с суммирующим входом элемента сравнения, подключенного выходом через регулирующее устройство с информационным входом регулятора напряжения, выход которого соединен с нагревателями электропечи сопротивления, снабженной датчиком температуры, связанным выходом с вычитающим входом элемента сравнения (Электрооборудование и автоматика электротермических установок: /Справочник/ Альтгаузен А.П. и др.; Под ред. А.П. Альтгаузена и др. - М.: Энергия, 1978, с. 104-105).

Известен так же регулятор температуры электропечи сопротивления, содержащий задатчик температуры, соединенный выходом с суммирующим входом элемента сравнения, подключенного выходом через регулирующее устройство с информационным входом регулятора напряжения, выход которого соединен с нагревателями электропечи сопротивления, снабженной датчиком температуры, связанным выходом с вычитающим входом элемента сравнения, причем силовой вход регулятора напряжения подключен к источнику питания переменного тока, с датчиком тока, включенным между источником питания и силовым входом регулятора напряжения и подключенным через пороговый элемент к первому входу сумматора, соединенного своим выходом с вычитающим входом элемента сравнения, причем второй вход сумматора соединен с выходом датчика температуры (патент РФ №98602, кл. G05D 23/19 (2006.01), опубл. 20.10.2010).

Недостатком данных устройств является то, что имеющиеся в составе печного агрегата датчики температуры находятся не на отжигаемом изделии, а на некотором отдалении, вследствие чего температуры на нем могут значительно отличаться от показаний, приходящих на контроллер от штатных датчиков температур. Следствием этого часто является большой разброс температур вдоль отжигаемого в печном агрегате изделия.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в использовании модели тепловых потоков внутри печного пространства [1,2] для расчета температуры изделия, на основе показаний имеющихся датчиков температуры, расположенных не непосредственно на нем, и использования этих значений температуры в контуре управления.

Поставленная задача решается тем, что регулятор температуры электропечи сопротивления, содержащий задатчик температуры, соединенный выходом с входом элемента сравнения, подключенного выходом через регулирующее устройство с информационным входом регулятора напряжения, выход которого соединен с нагревателями электропечи сопротивления, снабжен блоком расчета температуры изделия, подключенным выходом к регулирующему устройству и выполненным с возможностью поступления на него сигнала с датчиков температуры и регулирующего устройства. При этом блок расчета температуры изделия выполнен с использованием математической модели распределения тепловых потоков внутри печного пространства для прогнозирования температуры изделия с использованием показаний датчиков температуры не имеющих прямого контакта с изделием, а

регулирующее устройство выполнено с использованием метода наименьших квадратов и рассчитанных показаний температур с блока расчета температур изделия для расчета оптимального управления.

На чертеже представлена функциональная схема регулятора температуры электропечи сопротивления.

Устройство для управления электропечью сопротивления 5 состоит из регулятора напряжения 4, информационный вход которого через регулирующее устройство 2 вход которого подключен к выходу задатчика температуры 1. Электропечь сопротивления 5 снабжена датчиком температуры 6, выход которого соединен с блоком расчета температуры изделия 3, соединенного с регулирующим устройством 2.

Устройство работает следующим образом.

С помощью задатчика температуры 1 формируется (ручным или автоматическим способом) заданное значение регулируемой температуры. Данный сигнал поступает на вход элемента сравнения (на чертеже не показан) и далее - на регулирующее устройство 2, где формируется с использованием метода наименьших квадратов управляющий сигнал, поступающий на исполнительное устройство (регулятор напряжения 4). Электропечь сопротивления 5 имеет в своем составе датчики температуры 6 сигнал с которых поступает на блок расчета температур изделия 3, где на основе сигнала с регулирующего устройства 2 корректируется математическая модель процессов нагрева и рассчитывается температура точек отжигаемого изделия, поступающая на регулирующее устройство 2.

В сравнении с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает более точное поддержание температуры изделия и меньший разброс температур вдоль его длины.

Claims

1. Регулятор температуры вакуумной электропечи сопротивления, содержащий задатчик температуры, соединенный выходом с входом элемента сравнения, подключенного выходом через регулирующее устройство с информационным входом регулятора напряжения, выход которого выполнен с возможностью соединения с нагревателями электропечи сопротивления, отличающийся тем, что он снабжен датчиками температуры и блоком расчета температуры отжигаемого изделия, подключенным выходом к регулирующему устройству и выполненным с возможностью поступления на него сигнала с упомянутых датчиков температуры и регулирующего устройства.

2. Регулятор температуры по п. 1, отличающийся тем, что блок расчета температуры отжигаемого изделия выполнен с использованием математической модели распределения тепловых потоков внутри печного пространства для прогнозирования температуры изделия с использованием показаний датчиков температуры, не имеющих прямого контакта с изделием.

3. Регулятор температуры по п. 1, отличающийся тем, что для расчета оптимального управления регулирующее устройство выполнено с использованием метода наименьших квадратов и рассчитанных показаний температур с блока расчета температуры изделия.