SU1107347A2 - Устройство дл регулировани теплового режима методической индукционной установки - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА МЕТОДИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКИ по авт. св. № 725277, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности поддержани  температуры металла в переходных режимах, оно снабжено дополнительным датчиком температуры издели  внутри индуктора, смещенным к входу в индуктор относительно датчика температуры издели  внутри индуктора , двум  ключами и блоком коррекции , три входа которого соединень с датчиками температуры, четвертый с датчиком скорости, первый выход через первый ключ - с первым входом регулирующего блока, св занного вторым входом с датчиком температуры на выходе из индуктора через второй ключ, а второй выход блока коррекции - с управл ющими входами обоих ключей. (/) С о 00 4. ч1

Description

2, Устройство поп,1, отли4atotqeecH тем, что блок коррекции содержит трехвходовой сумма-i тор, к одному из входов которого подключен источник опорного напр жени , а к выходу - вход аналогового блока пам ти через третий ключ, управл ющий вход которого соединен с

первым входом врем задающего счетного блока,причем первым выходом блока коррекции служит выход блока пам ти, вторым - второй выход счетного , первыми двум  входами - второй и третий входы сумматора, а третьим и четвертым входами - входы счет ого блока.

Изобретение относитс  к электро термии, и может быть применено в металлургической, машиностроительной и других отрасл х промашленнос ти, использующих нагревательные . установка непрерывного действи , например индукционные, резистивные и др. По оснЪвному авт, ев, № 725277 известно устройство дл  регулирова ни  теплового режима методической индукционной установки, содержащее индуктор, подключенный к выходу регулируемого источника питани , вход которого соединен с выходом 1 регулирующего блока, первый вход которого св зан с датчиком скорости перемещени  издели , второй с датчиками температуры издели  на выходе из индуктора, а третий с датчиком Температуры издели  внутри индуктора. Устройство может содержать несколько автономных зон кажда  из которых построена по это му принципу 1. Известное устройство благодар  наличию контуров обратной св зи по температуре поверхности металла внутри нагревател  обеспечивает высокую стабильность температуры металла на выходе из нагревател  в переходных режимах изменени  скорости перемещени  нагреваемых заго товок „ При работе методических нагревателей значительное место занимают переходные режимы, св занные с пуском технологической линии после кратковременной или длительной остановки. В этом случае независимо от наличи  напр жени  на индукторе во врем  остановки температурное распределение в металле по длине индук тора к моменту пуска существенно от личаетс  от установившегос , а конт роль температуры в одной точке внут ри нагревател  не дает однозначной оценки температурного распределени  в металле по длине. Указанное обсто  тельство не позвол ет обеспечивать с помощью известного устройства тре буемую точность поддержани  темпераТуры металла в переходных режимах пуска нагревател , Цель изобретени  - повьлшение точности поддержани  заданной температуры металла в переходных режимах пуска нагревател  и увеличение роизводительности установки. Дл  достижени  этой цели устройство дл  регулировани  теплового режим а методической индукционной установки , содержащее индуктор, подключенный к выходу регулируемого источника питани , вход которого соединен с выходом регулирующего блока, первый вход которого св зан с датчиком скорости перемещени  издели , второй - с с датчиками температуры издели  на. выходе из индуктора, а т ретий - d датчиком температуры издели .внутри индуктора, снабжено дополнительным датчиком температуры издели  внутри индуктора, смещенным к входу в индуктор относительно датчика температуры издели  внутри индуктора, двум  ключами и блоком коррекции, три входа которого соединены с датчиками температурь), четвертый - с датчиком Скорости, первый выход через первый ключ - с первым входом регулирующего блока, св занного вторым входом с датчиком температуры на выходе из индуктора через второй ключ, а второй выход блока коррекции - с управл ющими входами обоих ключей. . Кроме того, блок коррекции может содержать трехвходовой сумматор, к одному из входов которого подключен источник опорного напр жени , а к выходу - вход аналогового блока пам ти через третий ключ, управл ющий вход которого соединен с первым входом врем задающего счетного блока, причем первым выходом блока коррекции служит выход блока пам ти, вторым - второй выход счетного блока, первыми двум  входами - второй и третий входы сумматора, а третьим и четвертым входами - входы счетного блока.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока коррекции; иа фиг, 3 - графики распределени  температуры в изделии; на фиг. 4 - график изменени  мощности VJ и температуры Т на выходе из индуктора.

Устройство содержит нагреваемое изделие (металл) 1, индуктор 2, источник 3 питани , регулирующий блок 4, блок 5 коррекции задани , датчики 6-8 температуры металла, датчик 9 скорости, ключи 10 и 11.

Блок 5 коррекции задани  состоит из сумматора 12, источника 13 опорного напр жени , аналогового блока 14 пам ти, ключа 15, врем задающего счетного блока 16.

Врем задающий счетный блок 16 выполнен, например, на микросхемах серии К 155 и содержит генератор 17 частоты, триггер л 18-21, схемы И 22-26 совпадени , инверторы 27-30, счетчики 31-34, дешифраторы 35 и 36 триггеры 37 и 38, мультивибратор 39 сравнивающие блоки 40 и 41,дифференцирующие блоки 42 и 43, блок 44 пам ти .

В установившемс  режиме посто нной скорости перемещени  изделий ключ 10 разомкнут, ключ 11 замкнут. Сигналы с датчиков 6,7 и 9 воздействуют на регулирующий блок 4, который отрабатывает сигнал отклонени  фактической температуры металла 1 на выходе каждой зоны нагревател  2 от заданной,устанавливаемой в функции скорости перемещени  нагреваемых заготовок. Регулирующие блоки 4, воздейству  на источник 3 питани , измен ют мощность, подводимую в каждую зону нагревател  2, таким образом, чтобы компенсировать возникшее отклонение температуры.

При пуске нагревател  температурное распределение в металле по длине индуктора существенно отличаетс  от установившегос . На фиг. 3 представлены графики распределени  температуры в установившемс  режиме (крива  а) и при отключении механизма перемещени  с переводом нагревател  в режим термостатировани  (крива  5) или с полным сн тием напр жени  (крива  &} .

Как следует из графиков, в случае остановки механизма перемещени  заготовок измерение температуры металла в одной точке внутри индуктора не дает однозначного ответа на вопрос о температурном распределе- НИИ в металле по длине нагревател  к моменту пуска.

Peaль oe температурное распределение с достаточной дл  практики степенью точности можно получить,зна  температуру по крайней мере в

двух точках по длине нагревател  (X и X ) .

Температурное распределение Б металле по длине нагревател  к моменту пуска таково, что график изменени  мощности нагрева, обеспечивающий минимальное отклонение температуры металла на выходе от заданного значени  в процессе выхода на установившийс  режим, имеет кусочно0 посто нный вид (фиг. 4), уровень каждого участка посто нства зависит от величины отклонени  температурного распределени  Т от установившегос  Тает длительность интервалов

5 посто нства л определ етс  временем прохождени  заготовки через нагреватель , длительностью остановки, уровнем мощности, подводимой к нагревателю в установившемс  режиме, имаксимальной мощностью источника

0 питани .

Рассмотрим работу предлагаемого устройства в переходных режимах .пуска . . . .... ...

В момент пуска сигнал с датчика

5 9 скорости воздействует на врем задающий блок 16, .разреша  отсчет времени первого интервала управлени . Врем задающий счетный блсцс 16 воздействует на ключ 15, подсоедин  

0 вход запоминающего устройства 14 к выходу сумматора 12.

Одновременно врем задающее счетное устройство 16 формирует на выходе сигнал, который воздействует ..

5 на ключи 10 и 11, замыка  ключ 10 и размыка  ключ 11, подсоедин   таким образом регулирующее устройство 4 к выходу блока 5 коррекции задани .

0 Блок. 14 пам ти формирует в момена подключени  его к сумматору 12 сигнал управлени , пропорциональный разности между опорным напр жением DO / поступающим на один из входов

5 сумматора с выхода источника 13 опор него напр жени  и соответствующим стационарному распределению температуры металла, и суммой сигналов U,, пропорциональных текущим значени м

„ температур Т, и TX металла в точках , соответствующих координатам Х и Х установки датчиков 8 и 7 температуры , т.е. U- К(Т + Txj) , где К - коэффициент пропорциональности. Таким образом, на вход регулиру ющего блока 4 поступает сигнал, который сформирован сумматором 13 в момент пуска нагревател  и пропорционален разности .Ug-K(TX., + TX ) . Величина этого сигнала соответствует

0 той мощности, котора  необходима дл  выдачи всех заготовок, наход щихс  в нагревателе в момент пуска, с заданной температурой.

Регулирующий блок 4 воздействует

5 на источник 3 питани , который подводит к индуктору 2 требуемый уровень мощности, определ емый сигналом с выхода сумматора 12 Длительность первого интервала управлени  зависит от состо ни  нагревател  к моменту пуска и определ етс  врем задающим счетным блоком 16 в функции сигналов, пропорционал ных скорости перемещени  заготовок через нагреватель и температуре металла на выходе из нагревател  и поступающих на вход блока 16 с выходов датчика 9 скорости и датчика 6 температуры. При пуске нагревател  из режима термостатировани  температура мб талла ка выходе из нагревател  в. момент пуска.равна заданной, а уровень мощности,.подводимой к индукто рам 2 на первом интервале управлени ниже уровн  мощности в установившем с  .режиме -работы .и соответствует разности сигналов (Tji, + Тх,2) в момент формировани .импульса упра лени  на выходе врем задающего блок причем TX, и Тх2 больше, чем соответ ствующие значени  .температур в .уста новившемс  режиме. Вследствие этого разность сигналов от источника 13 опорного напр жени  и датчиков 7 и 8 температуры металл внутри нагревател  значительно мень ше,- чем в установившемс  режиме. Этот разностный сигнал через сумматор .12, блок 14 пам ти и через клю 10 воздействует на регулирующий бло 4, управл ющий источником 3 питгани  таким образом, что последний уменьшает значение подводимой мощности до требуемого значени , соответству щего условию поддержани  температуры металла на выходе из нагревател  на заданном уровне, .Длительность первого интервала управлени  равна времени прохождени заготовки через нагреватель, опреде л емому из соотношени  , где d - длина индуктора; V- скорость перемещени  заготовки через нагреватель. На этом интервале управлени  0-tg из нагревател  выдают заготовки, нагретые до заданной температуры. По мере выхода из нагревател  нагретых заготовок в него поступают холодные заготовки. Так как на интер вале О-чр подводима  к нагревателю мощность ниже заданной (по УСЛОВИЮ выдачи на этом интервале заготовок , нагретых до заданной температуры ) , вновь поступающие заготовки оказываютс  недогретыми, и по истечении времени t из нагревател  станут выходить недогретые заготовки. В этот момент сигнал с выхода датчика 6 температуры воздействует на блок 16, который начинает отсчет времени второго интервала управлени  Одновременно блок 16 воздействует на ключ 10, который кратковременно подключает вход блока 14 пам ти к выходу сумматора 12, причем уровень сигнала на выходе 14 пропорционален новому значению разности сигнала UQ., и сигналов, поступающих с датчиков 7 и 8 температуры в момент подключени  блока 14, и соответствует максимальному значению мощности нагревател . Температура металла на выходе из нагревател  начинает расти. Когда температура металла на выходе из нагревател  2 вновь достигает заданного значени  (момент С , фиг. 4), датчик 6 температуры воздействует на вход блока 16, который формирует очередной импульс управлени , воздействующий на ключ 15. Ключ 15 подсоедин ет выход сумматора 12 к входу блока 14, который формирует очередной сигнал .управлени  .и воздействует .через ключ 10 .на ре.ули.ру-г ющее устройство 4, К индуктору 2 подводитс  мощность, при которой вновь выдаютс  заготовки, нагретые.до.заданной температуры. Далее формирование импульсов управлени  с заданным интервалом осуществл ет блок 16, автоматически подключа  вход блока 14 к выходу сумматора в моменты времени, соответствующие длительност м интервалов управ (фиг. 4). лени  дг. Процесс переключени  осуществл етс  до тех пор, пока температурное распределение в металле по длине нагревател  не соответствует: установившемус  режиму, что определ етс  равенством опорного напр жени  Ug и сигнала с датчиков 7 и 8 температуры металла. При этом в течение всего процесса выхода нагревател  на установившийс  режим скорость перемещени  заготовок через нагреватель остаетс  посто нной и.равной заданной. Врем задающий счетный блок работает следующим образом, В момент пуска нагревател  пусковой импульс воздействуетна триггер 18 и через инвертор 27 на счетчики 31 и 32, устанавлива  их в исходное состо ние. Сигнал с выхода триггера 18 воздействует на схему И 22 совпадени , на выходе которой по вл етс  сери  импульсов с .частотой 1 Гц, соответствующей частоте генератора 17 импульсов. Счетчик 31 начинает запись числа импульсов в ре.гистры. Одновременно это число записываетс  в регистры счетчика 34. Кроме того, пусковой импульс воздействует на вход блока 44 пам ти, подсоедин   через ключ 10 один из входов регулирующего блока 4 к выходу блока 14 и отсоедин   второй вход регулирующего блока 4 от выхода датчика 6 температуры. С момента пуска нагре вател  2 из него выдают заготовки, нагретые до заданной температуры, в течение времени tp (фиг. 4) .. Когда из нагревател  2 выйдет вс  парти  заготовок, находивша с  там в момент пуска, температура ме талла на выходе уменьшитс  и сравнивающий блок 40 формирует сигнал, который через инвертор 29 и схему И 23 совпадени  воздействует на счетчики 31 и 32, прекраща  запись числа в регистры счетчика 31 иразреша  запись числа в регистры счетчика 32. Одновременно сигнал с вы-, хода сравнивающего блока 40 через дифференцирующий блок 42 воздействует , на мультивибратор 39, на выходе которого по вл етс  единичный импульс длительностью 0,2 с, соответствующей .периоду колебаний на выходе генератора 17 частоты, .Этот импульс воздействует на ключ- 15 (фиг.1)., который .подсоедин ет выход сумматора. 12 к входу блока 14. Регул тор 4 . воздействует на источник 3 питани , который подводит к нагревателю 2 мак симальную мощность. Температура мета ла 1 на выходе нагревател  2 начинае расти и в момент i (фиг. 4), когда она BHOBfe достигнет заданной., на выходе сравнивающего блока сигнал ис;чезнет , а на выходе дифференцирующего блока 43 по вл етс  импульс, который через инвертор 30 воздействует на мультивибратор 39, который формирует очередной единичный импульс длительностью 0,2 с, воздействующий на ключ 15. Одновременно сигнал с вы хода сравнивающего блока 40 через инвертор 29 и схему И 23 совпадени  воздействует на счетчики 31 и 32, прекраща  запись числа в регистры счетчика 32. Таким образом, в регистрах счетчи ков 31 и 32 записаны числа, соответствующие длительност м интервалов tTg - лСд и uVg (фиг. 4) . Та же информаци  записана соответственно в счетчиках 33 и 34. Начина  с момента С (фиг. 4} , температура металла на выходе из нагревател  остаетс  посто  нной. СигнсШ с выхода сравнивающего блока 40 в момент f, воздействует на триггер 1, выход которого соединен с входом схемы И 24 совпадени . На выходе схемы И 24 совпадени  по вл етс  сери  импульсов, котора  воздействует на вход счетчика 33, работающего в режиме вычитани , кото рый начинает вычитание импульсов из регистра. Когда число импульсов на входе счетчика 33 станет равным числу , записанному в регистрах счетчика 31 дешифратор 35 формирует сигнал , который Через триггер-37 воздействует на вход мультивибратора 39. На выходе мультивибратора по вл етс  очередной сигнал, воздействующий на ключ 15. Одновременно с выхода дешифратора 35 сигнал воздействует на триггер 21, ;игнал с выхода которого воздействует на схемы И 24 и 25 совпадени . Сиг11ал с выхода схемы И 24 запрещает работу счетчика 33,. а сигнал с выхода схема И 25 разрешает раОоту счетчика 34, который производит вычитание числа импульсов, записанных в регистрах счетчика и по окончании счета через дешифратор 36 и триггер 38 воздействует на- мультивибратор 39, который формирует очередной импульс. Одновременно сигнал с выхода дешифратора 36 воздействует на рход триггера 20. Триггер 20 формирует на выходе сигнал, который через триггер 21 и схемы И 24 и 25 совпадени  воздействует на счетчики 33 и 34, разреша  работу счетчика 33 в режиме вычитани  и запреща  оаpiOTV счетчика 34. Далее процесс формировани  импуль сов повтор етс . Когда уровень мощности нагревател  в процессе переключений .отключает с  от.установившегос  значени  не более чем на 5%, сравнивающий блок 41 формирует сигнал, который.воздействует на схему И 26 совпадени , затпреща  работу счетчиков 33 и 34,-и на блок 44 пам ти, сигнал с -выхода которого воздействует на ключи 10 и 11, отключа  выход блока 5 Коррекции от входа регулирующего блока 4 и подсоедин   выход датчика 6 температуры металла на выходе из нагревател  к входу регулирующего блока 4. Пуск из произвольного состо ни  осуществл етс  аналогично. Предлагаемое устройство повышает точность поддержани  заданной температуры металла на выходе из нагревател  в переходных режимах пуска, что позвол ет исключить брак от перегрева заготовок в процессе выхода на установившийс  режим, увеличивает производительность установки, снижает расход электроэнергии на нагрев.

Г, С

U,B

Туст()

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА МЕТОДИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКИ по авт. св.

№ 725277, отличающееся тем, что, с целью повышения точности поддержания температуры металла в переходных режимах, оно снабжено дополнительным датчиком температуры изделия внутри индуктора, смещенным к входу в индуктор относительно датчика температуры изделия внутри индуктора, двумя ключами и блоком коррекции, три входа которого соединень с датчиками температуры, четвертый с датчиком скорости, первый выход через первый ключ - с первым входом регулирующего блока, связанного вторым входом с датчиком температуры на выходе из индуктора через второй ключ, а второй выход блока коррекции - с управляющими входами обоих ключей·.

Фиг 1

SU „Л 107347

2, Устройство по п«1, отличающееся тем, что блок коррекции содержит трехвходовой сумма-ι тор, к одному ИЗ ВХОДОВ которого подключен источник опорного напряжения , а к выходу - вход аналогового блока памяти через третий ключ, управляющий вход которого соединен с первым входом времязадающего счетного блока,причем первым выходом блока коррекции служит выход блока памяти, вторым - второй выход счетного блока, первыми двумя входами - второй и третий входы сумматора, а третьим и четвертым входами - входы счетόγο блока.