RU2032996C1 - Device for control over temperature of flat billet during induction heating - Google Patents
Device for control over temperature of flat billet during induction heating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2032996C1 RU2032996C1 SU5029886A RU2032996C1 RU 2032996 C1 RU2032996 C1 RU 2032996C1 SU 5029886 A SU5029886 A SU 5029886A RU 2032996 C1 RU2032996 C1 RU 2032996C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- output
- controller
- input
- power
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам автоматизации технологических процессов, и в частности к средствам программного управления температурой при индукционном нагреве. Устройство может найти широкое применение в системах управления технологическими процессами по температуре в металлургической, машиностроительной, станкоинструментальной и других отраслях промышленности. The invention relates to means of automation of technological processes, and in particular to means of programmed temperature control during induction heating. The device can be widely used in temperature control systems of technological processes in the metallurgical, machine-building, machine-tool and other industries.
Известна система управления температурой с программным регулятором [1] Основным недостатком системы является то, что при температуре точки Кюри (700-800oC) резко изменяются теплофизические свойства объекта управления и коэффициент усиления генератора, уменьшаясь, понижает коэффициент усиления всей системы. Это приводит к увеличению ошибки воспроизведения реальной температуры объекта от заданной по программе и невозможности ее полной компенсации системой, т.к. выходное напряжение усилителя программного регулятора имеет ограничение по величине.A known temperature control system with a program controller [1] The main disadvantage of the system is that at the temperature of the Curie point (700-800 o C) the thermophysical properties of the control object change sharply and the gain of the generator decreases, decreasing the gain of the entire system. This leads to an increase in the error in reproducing the real temperature of the object from the one set by the program and the impossibility of its complete compensation by the system, The output voltage of the amplifier of the software controller is limited in magnitude.
Известно устройство для автоматического регулирования температуры индукционной нагревательной установки [2] Это устройство принято авторами за прототип, поскольку оно наиболее близко к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту. Устройство содержит по меньшей мере два датчика измерения температуры по толщине заготовки, каждый из которых связан с одним из входов блока задания конечных температур заготовки и через последовательно включенные блок управления и релейный элемент со входом силового двухпозиционного регулятора мощности. Для повышения производительности установки путем ускорения нагрева заготовки блок управления выполнен в виде нелинейных элементов с параболическими статическими характеристиками в количестве, равном количеству датчиков измерения температуры, и подключенного к их выходам сумматора, причем входом блока управления служат входы нелинейных элементов, а его выходом выход сумматора. Существенным недостатком данного устройства является ограниченная точность воспроизведения реального температурного поля заготовки, нелинейным элементом, которое описывается в общем случае двумя "полуапериодическими" звеньями
WОБ(P) где KОБ= коэффициент передачи объекта,
T1= постоянная времени первого "полуапериодического" звена,
T2= постоянная времени второго "полуапериодического" звена. Представленное соотношение взято из статьи А.В. Нетушила "Объект индукционного или радиационного нагрева как звено системы автоматического регулирования", Известия АН СССР, ОТН, "Энергетика и автоматика", 1962, N 2. Ввиду специфики передаточной функции, представленной двумя "полуапериодическими" звеньями, параболическая статическая характеристика нелинейного элемента описывает переходный процесс по температурному полю приближенно. Другим недостатком является ограниченное быстродействие и склонность к автоколебаниям системы управления из-за наличия в ней нелинейных элементов. Перечисленные недостатки устройства не обеспечивают равномерного нагрева заготовки при индукционном нагреве.A device for automatically controlling the temperature of an induction heating installation [2] This device is taken by the authors as a prototype, because it is closest to the proposed technical essence and the achieved effect. The device contains at least two sensors for measuring temperature over the thickness of the workpiece, each of which is connected to one of the inputs of the unit for setting the final temperatures of the workpiece and through a series-connected control unit and relay element with the input of the power on-off power controller. To increase the productivity of the installation by accelerating the heating of the workpiece, the control unit is made in the form of nonlinear elements with parabolic static characteristics in an amount equal to the number of temperature measuring sensors and an adder connected to their outputs, with the inputs of nonlinear elements serving as the control unit input and the adder output as its output. A significant drawback of this device is the limited accuracy of reproducing the real temperature field of the workpiece, a non-linear element, which is described in the general case by two "semi-periodic" links
W OB (P) where K OB = transmission coefficient of the object
T 1 = the time constant of the first "semi-periodic" link,
T 2 = the time constant of the second "semi-aperiodic" link. The presented ratio is taken from the article by A.V. Netushila, “An object of induction or radiation heating as a part of an automatic control system,” Izvestia AN SSSR, OTN, “Energy and Automation”, 1962,
Целью изобретения является повышение равномерности нагрева за счет точного воспроизведения реального температурного поля заготовки при одновременном сохранении высокой производительности индукционного нагрева. The aim of the invention is to increase the uniformity of heating due to the exact reproduction of the real temperature field of the workpiece while maintaining high productivity of induction heating.
Для достижения поставленной цели устройство управления температурой индукционного нагрева заготовки, расположенной между нижним неподвижным и верхним подвижным индукторами, содержащее задатчик и датчик температуры заготовки, датчики мощности, скорости, якорного тока, последовательно соединенные регулятор мощности, регулятор скорости, регулятор тока, управляемый тиристорный преобразователь, выход которого подключен к якорной цепи двигателя перемещения верхнего индуктора, вал которого жестко соединен с валом датчика скорости, а также посредством шарико-винтовой пары редуктора соединен с индуктором, электрически связанным с входом датчика мощности, выход которого соединен с первым входом регулятора мощности, вход регулятора тока подключен к выходу датчика якорного тока, включенного в якорную цепь двигателя перемещения верхнего индуктора, выход датчика скорости подключен ко второму входу регулятора скорости, дополнительно снабжено N регуляторами температуры с пропорционально-интегральной зависимостью выходного напряжения от входного, каждый из которых имеет постоянную времени интегрирования равную постоянной времени соответствующего N-апериодического звена, которыми представляется температурное поле объекта, число которых определяется заданной неравномерностью нагрева + εзад, коэффициент усиления каждого регулятора равен частному от деления произведения коэффициента усиления датчика мощности и постоянной времени τNсоответствующего N-апериодического звена на произведение удвоенной малой постоянной времени контура температуры, коэффициента усиления датчика температуры и коэффициента усиления KN cоответствующего N-апериодического звена, первые входы N регуляторов температуры подключены к выходу датчика температуры, вторые входы к выходу задатчика температуры, выходы регуляторов объединены и подключены ко второму входу регулятора мощности, причем постоянные времени звеньев определяются соотношением
τN= где R линейный размер (радиус) нагреваемой заготовки, а температуропроводность, μN π˙N собственное число, а коэффициенты усиления соответствующих N апериодических звеньев объекта управления определяются соотношением
KN= · cosμN где х расстояние от центра заготовки до точки контроля по радиальному сечению. Установлено, что при заданной неравномерности ε зад +20 30oC температурное поле объекта должно быть представлено двумя апериодическими звеньями (N=2), а при ε зад +15oC тремя апериодическими звеньями (N 3).To achieve this goal, a device for controlling the temperature of induction heating of a workpiece located between the lower fixed and upper movable inductors, comprising a master and a temperature sensor of the workpiece, power, speed, and armature current sensors, serially connected power controller, speed controller, current controller, controlled thyristor converter, the output of which is connected to the anchor circuit of the motor moving the upper inductor, the shaft of which is rigidly connected to the shaft of the speed sensor, and e by means of a ball screw pair of the gearbox is connected to an inductor electrically connected to the input of the power sensor, the output of which is connected to the first input of the power regulator, the input of the current regulator is connected to the output of the armature current sensor included in the armature circuit of the upper inductor displacement motor, the output of the speed sensor is connected to the second input of the speed controller, it is additionally equipped with N temperature controllers with a proportional-integral dependence of the output voltage on the input, each of which has toyannuyu integration time equal to the time constant corresponding N-delay element that represents the temperature field of the object, which number is determined by a predetermined uneven heating + ε backside gain of each regulator is the quotient of the product of the gain of the power sensor and the time constant τ N corresponding N-aperiodic link to the product of the doubled small time constant of the temperature circuit, the gain of the temperature sensor and the coefficient Corresponding gain K N N-delay element, first inputs of N temperature controllers connected to the output of the temperature sensor, the second inputs to the output of the temperature setpoint, controller output are combined and connected to the second input of the power controller, wherein the units of time constants determined by the relation
τ N = where R is the linear size (radius) of the heated workpiece, and the thermal diffusivity, μ N π˙N is an eigenvalue, and the gains of the corresponding N aperiodic parts of the control object are determined by the relation
K N = Cosμ N where x is the distance from the center of the workpiece to the control point along the radial section. It was found that for a given non-uniformity of ε ass +20 30 o C, the temperature field of the object should be represented by two aperiodic links (N = 2), and for ε ass +15 o C three aperiodic links (N 3).
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: математическим представлением реального температурного поля заготовки в виде параллельно соединенных N апериодических звеньев, N регуляторами температуры с разными передаточными функциями, их связями с остальными элементами устройства. Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение предлагаемого решения с другими техническими решениями показывает, что ПИ-регуляторы широко известны, однако их введение в указанной связи с остальными элементами устройства, а также управление объектом, представленным в виде параллельно соединенных N апериодических звеньев приводит к повышению равномерности нагрева за счет точного воспроизведения реального температурного поля заготовки при одновременном сохранении высокой производительности индукционного нагрева. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". Comparative analysis with the prototype shows that the claimed device is characterized by the presence of new units: a mathematical representation of the real temperature field of the workpiece in the form of N connected aperiodic units in parallel, N temperature regulators with different transfer functions, their connections with the rest of the device. Thus, the proposed device meets the criteria of the invention of "novelty." Comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that PI controllers are widely known, however, their introduction in this connection with the other elements of the device, as well as the control of an object presented in the form of parallel connected N aperiodic links, increases the uniformity of heating due to the exact reproduction of real temperature field of the workpiece while maintaining high productivity of induction heating. This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences".
На чертеже представлена схема, поясняющая работу устройства управления температурой при индукционном нагреве, обозначения на которой соответствуют: I задатчик температуры, 2 первый регулятор температуры, 3 второй регулятор температуры, 4-N-ый регулятор температуры, 5 регулятор мощности, 6 регулятор скорости, 7 регулятор тока, 8 управляемый тиристорный преобразователь, 9 и 10 якорная цепь и механическая часть электродвигателя 11, 12 редуктор, 13 индуктор, 14,15,16 первое, второе, N-ое апериодическое звено температурного поля объекта, 17 датчик якорного тока, 18 датчик скорости, 19 датчик мощности, 20 датчик температуры. Нагреваемое изделие находится между нижним неподвижным и верхним 13 подвижным индукторами. Выход задатчика температуры 1 соединен с вторыми входами первого регулятора 2 температуры, второго регулятора 3 температуры, N-го регулятора 4 температуры. Выходы регуляторов температуры 2-4 объединены и подключены ко второму входу регулятора мощности 5. Последовательно соединены регулятор мощности 5, регулятор скорости 6, регулятор тока 7 и управляемый тиристорный преобразователь 8, выход которого подключен к якорной цепи 9 двигателя 11 перемещения верхнего индуктора 13. Вал двигателя 11 жестко соединен с валом датчика скорости 18, а также посредством шарико-винтовой пары редуктора 12 соединен с индуктором 13. Индуктор 13 электрически связан со входом датчика мощности 19, выход которого соединен с первым входом регулятора мощности 5. Второй вход регулятора тока 7 подключен к выходу датчика якорного тока 17, включенного в якорную цепь 9 двигателя 11. Выход датчика скорости 18 подключен ко второму входу регулятора скорости 16. Первые входы регуляторов температуры 2-4 объединены и подключены к выходу датчика температуры 20. Датчик температуры 20 электрически связан по входу с нагреваемым изделием, которое представлено первым 14, вторым 15 и N-ым апериодическим звеном 16. The drawing shows a diagram explaining the operation of the temperature control device during induction heating, the designations on which correspond to: I temperature controller, 2 first temperature controller, 3 second temperature controller, 4-Nth temperature controller, 5 power controller, 6 speed controller, 7 current regulator, 8 controlled thyristor converter, 9 and 10 anchor circuit and the mechanical part of
Оптимальный режим нагрева изделия до заданной температуры Тзадобеспечивается устройством управления температурой при индукционном нагреве в один интервал, на протяжении которого подается полная мощность Рпол источника питания на верхний и нижний индукторы, автоматически устанавливается минимально допустимый зазор между заготовкой и верхним индуктором. Каждым регулятором температуры компенсируется заданная постоянная времени соответствующего N-апериодического звена τ N. При достижении реальной неравномерностью нагрева ε значения, близкого к значению заданной неравномерности ε зад нагрева, устройством управления температурой прекращается процесс регулирования температурного поля объекта. Источник питания при этом отключается. Этот момент характеризуется тем, что температуры поверхности заготовки и произвольных внутренних точек по радиальному сечению достигают значения Тзад + ε а температуры внутренних точек по толщине Тзад- ε Таким образом, регулирование температурного поля объекта, представленного в виде параллельно соединенных N апериодических звеньев, N регуляторами температуры позволяет повышать равномерность нагрева за счет точного воспроизведения реального температурного поля заготовки и сохранять высокую производительность индукционного нагрева.The optimal mode of heating the product to a given temperature T back is provided by the temperature control device during induction heating in one interval, during which the full power P floor of the power source is supplied to the upper and lower inductors, the minimum allowable gap between the workpiece and the upper inductor is automatically set. Each temperature controller compensates for a given time constant of the corresponding N-aperiodic link τ N. When the real heating non-uniformity ε reaches a value close to the value of the given non-uniformity ε rear heating, the temperature control device stops the process of controlling the temperature field of the object. The power source is turned off. This point is characterized in that the surface temperature of the preform and arbitrary interior points of the radial section reaches the value T ass + ε and internal temperature points through the thickness T back - ε Thus, regulation of the temperature field of the object represented in the form of parallel-connected N aperiodic links, N temperature regulators allows to increase the uniformity of heating due to the exact reproduction of the real temperature field of the workpiece and maintain high performance induction heating a.
Устройство, реализующее описанный режим индукционного нагрева работает следующим образом. Токовый контур, в составе 7-9, 17, настроен на технический оптиум и компенсирует электромагнитную постоянную времени якорной цепи Тя. Переходный процесс в контуре определяется малой постоянной времени токового контура Тт m. Регулятор тока 7 имеет пропорционально-интегральную зависимость выходного напряжения от входного. Скоростной контур, в составе 6, 10, 18, настраивается на технический оптиум и компенсирует электромеханическую постоянную времени Тм механической инерционной части 10 электродвигателя 11. Переходной процесс в контуре определяется удвоенной малой постоянной времени скоростного контура 2Тс m. Регулятор скорости 6 пропорционального типа стабилизирует скорость электродвигателя 11 на заданном уровне и задает уровень напряжения входного сигнала регулятору тока 7. Контур мощности, в составе 5, 12, 13, 19, настроен на технический оптиум. Переходный процесс в контуре определяется удвоенной малой постоянной времени контура мощности 2Тр m. Регулятор мощности 5 пропорционального типа стабилизирует мощность в контуре верхнего индуктора 13 на заданном уровне и задает уровень напряжения входного сигнала регулятору скорости 6. Контур температуры, в составе 2-4, 14, 15, 16, 20, настроен на технический оптиум и компенсирует постоянные времени N апериодических звеньев τ1 τN. Переходный процесс в контуре определяется удвоенной малой постоянной времени контура температуры 2Тt m. Регуляторы температуры 2-4 пропорционально-интегрального типа стабилизируют температуру в контуре температуры и задают уровень входного напряжения регулятору мощности 5.A device that implements the described induction heating mode operates as follows. The current circuit, consisting of 7-9, 17, is tuned to a technical optium and compensates for the electromagnetic time constant of the anchor circuit T i . The transient in the circuit is determined by the small time constant of the current circuit T t m . The
Рассмотрим работу устройства управления температурой в процессе индукционного нагрева. Задатчик температуры 1 задает сигнал входного напряжения регуляторам температуры 2-4, соответствующий заданной температуре Тзад. Появляется напряжение на выходах 5-8, и электродвигатель 11, вращаясь, приближает верхний индуктор 13 к нагреваемой заготовке до заданного значения мощности в контуре мощности. При равенстве заданной температуры 1 и фактической 20 выходное напряжение регуляторов 2-4 равно нулю, что приводит к нулевому выходному напряжению 5-8, при этом электродвигатель 11 останавливается и устанавливает индуктор 13 в положение, соответствующее необходимой мощности нагрева до заданной температуры. Далее осуществляется рабочий процесс нагрева изделия. Если в процессе нагрева изделия происходит отклонение ее температуры от заданной, то появляется выходное напряжение 2-8, и электродвигатель 11, включаясь, компенсирует ошибку по температуре соответствующей установкой индуктора относительно изделия, приближая или удаляя индуктор. В процессе нагрева изделия каждый регулятор 2, 3, 4 компенсирует соответствующие постоянные времени τ1 τN апериодических звеньев 14-16, описывающих реальное температурное поле изделия, воспроизводимое устройством с точностью до +εзад.Consider the operation of the temperature control device in the process of induction heating. The
Проведем синтез устройства управления температуры для осуществления описанного режима индукционного нагрева. Разомкнутая передаточная функция токового контура, настроенного на оптиум по модулю будет
W
Tутп постоянная времени управляемого тиристорного преобразователя;
Тдт постоянная времени датчика тока.Let us synthesize a temperature control device for implementing the described induction heating mode. The open transfer function of the current loop tuned to the optium modulo will
W
T utp time constant of the controlled thyristor converter;
T dt is the time constant of the current sensor.
Разомкнутая передаточная функция токового контура (действительная):
Wтд(P) · · Тогда передаточная функция регулятора тока 7 будет
Wрт(P)
· · βрег
Отсюда следует, что регулятор тока 7 имеет пропорционально-интегральную зависимость выходного напряжения от входного, а коэффициент усиления пропорциональной части будет
βрег=
Замкнутая передаточная функция токового контура, настроенного на оптиум по модулю
W
Разомкнутая передаточная функция скоростного контура, настроенного на оптиум по модулю
= где Тс m 2Тт m + Тдс малая постоянная времени скоростного контура;
Тдс постоянная времени датчика скорости.Open transfer function of the current loop (valid):
W td (P) · · Then the transfer function of the
W rt (P)
· Β reg
It follows that the
β reg =
Closed transfer function of a current loop tuned to optium modulo
W
Open-loop transfer function of a speed loop tuned to optium modulo
= where T s m 2T t m + T ds is a small time constant of the velocity loop;
T ds the time constant of the speed sensor.
Разомкнутая передаточная функция скоростного контура имеет вид
Wсд(P) W
· · Тогда передаточная функция регулятора скорости 6 будет
Wpc(P)
βрег
Следовательно, регулятор скорости 6 является пропорциональным регулятором. Замкнутая передаточная функция скоростного контура, настроенная на оптиум по модулю
= = ≃
Разомкнутая передаточная функция контура мощности, настроенного на оптиум по модулю
= где Тp m 2Тс m + Тдм малая постоянная времени контура мощности;
Тдм постоянная времени датчика мощности. Разомкнутая передаточная функция контура мощности
Wдm(P) · W
Тогда передаточная функция регулятора мощности 5 будет
Wрm(P)
= βрег
Таким образом, регулятор мощности 5 пропорциональный регулятор. Замкнутая передаточная функция контура мощности, настроенного на оптиум по модулю, имеет вид
= = ≃
≃
Разомкнутая передаточная функция контура температуры, настроенного на оптиум по модулю
= где Тt m 2Тр m + Тдt малая постоянная времени контура температуры;
Тдt постоянная времени датчика температуры. Разомкнутая передаточная функция контура температуры имеет вид
Wtд(P) W
Тогда передаточная функция регулятора температуры 2-4 примет вид
Wpt(P) =
Cледовательно, регуляторы температуры 2-4 являются ПИ-регуляторами, настроенными на постоянные времени соответствующих N-апериодических звеньев с коэффициентами усиления пропорциональной части
Интервал нагрева цилиндрической стальной заготовки с диаметром 850 мм и высотой 145 мм до 1000oC характеризуется следующими параметрами. Температурное поле объекта представлено тремя параллельно-соединенными апериодическими звеньями. Заданная неравномерность нагрева при этом составляет +15oC. В качестве источника питания верхнего и нижнего индукторов используется индукционная установка УПИ2-500/1Н c преобразователем частоты ППЧВ-500-1,0-6000 с управлением по цепи возбуждения. Расстояние от центра заготовки до точки контроля по радиальному сечению составляет 212,5 мм. В начальный момент интервала нагрева в контуры индукторов подается полная мощность Pпол= Три регулятора температуры на протяжении всего интервала нагрева компенсируют заданные постоянные времени первого, второго, третьего апериодических звеньев объекта, которым соответствуют значения 52,3 мин; 13,1 мин; 5,8 мин. В конце интервала нагрева температуры поверхности заготовки и произвольных внутренних точек по радиальному сечению равны 1015oC, а температуры внутренних точек по толщине 975oC. Равномерность нагрева за счет точности воспроизведения реального температурного поля заготовки по сравнению с передовой технологией ускоренного индукционного нагрева повышается при этом на 30% при достаточно высокой производительности индукционного нагрева. В качества привода перемещения верхнего индуктора использовано устройство воспроизведения УВЗ-21, изготавливаемое Новосибирским электромеха- ническим заводом с приводом типа IЭМ8-012, имеющим усилие на штоке при заторможенном роторе 8КН. Приводной электродвигатель имеет мощность Р1,3 кВт, номинальный ток Iном 23 А, напряжение питания Uп 45,5 В. В качестве регуляторов 2-4 используется серийный регулятор Ф5173, выпускаемый отечественной промышленностью. Этот блок входит в комплекс средств Государственной системы промышленных приборов, например на суперблоках СУПС (Комплекс технических средств для локальных информационно-управляющих систем (КТС ЛИУС)). Средства управления с переменной структурой. Том 4, вып. 2, М. ЦНИИТЭИприборостроения, 1980). Годовой экономический эффект от внедрения устройства управления температуры при индукционном нагреве будет окончательно определен при внедрении устройства за счет уменьшения угара металла, а также уменьшения бракованных заготовок по качеству нагрева.The open transfer function of the speed loop has the form
W sd (P) W
· · Then the transfer function of the
W pc (P)
β reg
Therefore, the
= = ≃
Open transfer function of a power circuit tuned to optium modulo
= where T p m 2T with m + T dm is a small time constant of the power circuit;
T dm time constant of the power sensor. Open loop power transfer function
W dm (P) W
Then the transfer function of the
W pm (P)
= β reg
Thus, the
= = ≃
≃
Open transfer function of a temperature loop tuned to optium modulo
= where T t m 2T p m + T dt is a small time constant of the temperature circuit;
T dt is the time constant of the temperature sensor. The open transfer function of the temperature circuit has the form
W td (P) W
Then the transfer function of the temperature controller 2-4 takes the form
W pt (P) =
Consequently, temperature controllers 2-4 are PI controllers tuned to the time constants of the corresponding N-aperiodic links with gain factors of the proportional part
The heating interval of a cylindrical steel billet with a diameter of 850 mm and a height of 145 mm to 1000 o C is characterized by the following parameters. The temperature field of the object is represented by three parallel-connected aperiodic links. The specified unevenness of heating in this case is +15 o C. As the power source of the upper and lower inductors, the UPI2-500 / 1N induction unit with a frequency converter ППЧВ-500-1,0-6-6000 with control along the excitation circuit is used. The distance from the center of the workpiece to the control point along the radial section is 212.5 mm. At the initial moment of the heating interval, the total power P floor = Three temperature controllers throughout the heating interval compensate for the set time constants of the first, second, third aperiodic parts of the object, which correspond to values of 52.3 min; 13.1 min; 5.8 minutes At the end of the heating interval, the temperatures of the surface of the workpiece and arbitrary internal points along the radial section are 1015 o C, and the temperature of the internal points along the thickness of 975 o C. The uniformity of heating due to the accuracy of reproducing the real temperature field of the workpiece in comparison with the advanced technology of accelerated induction heating increases 30% with a sufficiently high productivity of induction heating. As a drive for moving the upper inductor, a UVZ-21 playback device was used, manufactured by the Novosibirsk Electromechanical Plant with an IEM8-012 type drive having a rod force with a locked rotor 8KN. The drive electric motor has a power of P1.3 kW, rated current I nom 23 A, supply voltage U p 45.5 V. As regulators 2-4, the serial regulator F5173 manufactured by the domestic industry is used. This unit is included in the complex of tools of the State Industrial Instrumentation System, for example, on the super-blocks of EMSS (Complex of hardware for local information and control systems (KTS LIUS)). Variable structure controls. Volume 4, no. 2, M. TsNIITEIPriborostroeniya, 1980). The annual economic effect of the introduction of a temperature control device during induction heating will be finally determined during the implementation of the device by reducing the waste of metal, as well as reducing defective billets for heating quality.
Claims (1)
где R линейный размер (радиус) нагреваемой заготовки;
a температуропроводность;
μN= πN собственное число;
X расстояние от центра заготовки до точки контроля по радиальному сечению.DEVICE FOR CONTROLLING A TEMPERATURE OF A FLAT BID FOR INDUCTION HEATING, located between the lower fixed and upper movable inductors, comprising a master and a temperature sensor for the workpiece, a power sensor, speed of the armature current, serially connected power controller, speed controller, current controller, controlled thyristor converter, the output of which connected to the anchor chain of the motor for moving the upper inductor, the shaft of which is rigidly connected to the shaft of the speed sensor, and also by means of a ball the reducer pair is connected to an inductor electrically connected to the input of the power sensor, the output of which is connected to the first input of the power regulator, the second input of the current regulator is connected to the output of the armature current sensor included in the armature circuit of the upper inductor displacement motor, the output of the speed sensor is connected to the second input a speed controller, characterized in that the device is additionally equipped with N-temperature controllers with a proportional-integral dependence of the output voltage on the input, each of which has an integration time constant equal to the time constant of the corresponding N-aperiodic link, which represents the temperature field of the object, the number of which is determined by the given heating unevenness ± ε ass , the gain of each controller is equal to the quotient of the product of the gain of the power sensor and the time constant τ N of the corresponding N-aperiodic link to the product of the doubled time constant of the temperature circuit, the gain of the temperature sensor and oeffitsienta gain k N N-corresponding delay element, first inputs of N-temperature regulators are connected to the output of the temperature sensor, the second inputs to the output of the temperature setpoint, controller output are combined and connected to the second input of the power controller, wherein when ε ass = ± (20-30 ) ° C the number of aperiodic links is N 2, and for ε ass = ± 15 ° C the number of aperiodic links corresponds to N 3, time constants τ N and gain K N of aperiodic links are determined by the relations
where R is the linear size (radius) of the heated workpiece;
a thermal diffusivity;
μ N = πN is an eigenvalue;
X is the distance from the center of the workpiece to the control point along the radial section.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5029886 RU2032996C1 (en) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Device for control over temperature of flat billet during induction heating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5029886 RU2032996C1 (en) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Device for control over temperature of flat billet during induction heating |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2032996C1 true RU2032996C1 (en) | 1995-04-10 |
Family
ID=21598156
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5029886 RU2032996C1 (en) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Device for control over temperature of flat billet during induction heating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2032996C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510163C2 (en) * | 2009-12-14 | 2014-03-20 | Ниппон Стил Корпорейшн | Control unit of induction heating unit, system of induction heating and method to control unit of induction heating |
RU2779350C1 (en) * | 2019-03-29 | 2022-09-06 | Прайметалз Текнолоджиз Аустриа ГмбХ | Heating apparatus for induction heating of a flat steel strip in a hot rolling mill |
US12090535B2 (en) | 2019-03-29 | 2024-09-17 | Primetals Technologies Austria GmbH | Heating device for the inductive heating of a flat steel strip in a hot rolling mill |
-
1991
- 1991-07-03 RU SU5029886 patent/RU2032996C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Коломейцева М.Б. и др. Программные регуляторы индукционного нагрева, М.: Энергия, 1972, с.9. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 759036, кл. H 05B 6/06, 1973. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510163C2 (en) * | 2009-12-14 | 2014-03-20 | Ниппон Стил Корпорейшн | Control unit of induction heating unit, system of induction heating and method to control unit of induction heating |
US9247590B2 (en) | 2009-12-14 | 2016-01-26 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Control unit of induction heating unit, induction heating system, and method of controlling induction heating unit |
US9907120B2 (en) | 2009-12-14 | 2018-02-27 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Control unit of induction heating unit, induction heating system, and method of controlling induction heating unit |
US9942949B2 (en) | 2009-12-14 | 2018-04-10 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Control unit of induction heating unit, induction heating system, and method of controlling induction heating unit |
RU2779350C1 (en) * | 2019-03-29 | 2022-09-06 | Прайметалз Текнолоджиз Аустриа ГмбХ | Heating apparatus for induction heating of a flat steel strip in a hot rolling mill |
US12090535B2 (en) | 2019-03-29 | 2024-09-17 | Primetals Technologies Austria GmbH | Heating device for the inductive heating of a flat steel strip in a hot rolling mill |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Davis et al. | Observer-based adaptive robust control of friction stir welding axial force | |
EP0426350A2 (en) | Induction heating | |
Lu et al. | Design of a perturbation estimator using the theory of variable-structure systems and its application to magnetic levitation systems | |
AU3589893A (en) | Apparatus and method for deforming a workpiece | |
Achour et al. | Permanent magnet synchronous motor PMSM control by combining vector and PI controller | |
RU2032996C1 (en) | Device for control over temperature of flat billet during induction heating | |
Aware et al. | Application of adaptive neuro-fuzzy controller (ANFIS) for voltage source inverter fed induction motor drive | |
RU2076465C1 (en) | Temperature controller used at induction heating | |
Gulpanich et al. | PLC-based industrial temperature controller with different response times | |
JP2001265408A (en) | Device and method for controlling temperature of heat system plant | |
US3534574A (en) | Process for the hot forming of metal | |
SU1594709A2 (en) | Device for automatic control of induction heating unit temperature | |
RU2039420C1 (en) | Method for induction heating of flat metal products | |
SU1429347A1 (en) | Intermittent-action unit for induction heating of metal bodies | |
SU1178782A1 (en) | Device for controlling the heating of ferromagnetic blanks in continuous heating unit | |
EP1006757B1 (en) | Magnetic heating system | |
SU1586857A1 (en) | Apparatus for high-frequency heating of metal when cutting | |
SU847528A1 (en) | Method of heat treatment of metallic articles in inductor | |
SU1064482A1 (en) | Plant for induction heating of articles | |
SU706836A1 (en) | Proportional temperature regulator | |
SU1107347A2 (en) | Device for adjusting heat mode of methodical induction plant | |
SU1198768A1 (en) | Method of controlling article heating for hot deformation in induction periodic heater | |
ES8407264A1 (en) | Method and circuit arrangement for controlling the speed of an asynchronous motor | |
SU840837A1 (en) | Temperature regulating device | |
Al Tahtawi et al. | Speed Control of 3 Phase 1.5 kW Induction Motor using VSD LS SV015IG5A-2 with Proportional Integral Anti-Windup Method |