SU1480153A1 - Индукционна нагревательна установка непрерывного действи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике. Цель изобретени  - повышение точности поддержани  средней температуры нагреваемых заготовок в услови х сильного окислени  поверхности. Установка содержит датчик тока 4 индуктора 1, сигнал с которого после возведени  в квадрат в квадраторе 11 сравниваетс  с сигналом с задатчика 9, проходит интегратор 12 и подаетс  на вход источника питани  3. При перемещении заготовок 2 в момент открыти  свободного торца выход щей из индуктора заготовки по сигналу от датчика 13 температура торца заготовки запоминаетс  в устройстве выборки-хранени  6 и не зависит от дальнейшего изменени  показаний датчика температуры 5 из-за окислени  поверхности заготовки. 5 ил.

Description

(21)4222836/24-07

(22)06.04.87

(46) 15.05.89.Т5юл. К1 18

(71)Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Уль нова (Ленина )

(72)Н.Н.Смирнов, А.Н.Никаноров, К.М.Махмудов и В.С.Соколов

(53)621 .365.52 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 541155, кл. Н 05 В 6/06, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 815975, кл. Н 05 В 6/06, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1159179, кл. Н 05 В 6/06, 1984.

(54)ИНДУКЦИОННАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

(57)Изобретение относитс  к электротехнике . Цель изобретени  - повышение точности поддержани  средней температуры нагреваемых заготовок в услови х сильного окислени  поверхности. Установка содержит датчик 4 тока индуктора 1 , сигнал с которого после возведени  в квадрат в квадраторе 1 I сравниваетс  с сигналом с эадатчика 9, проходит интегратор 12 и подаетс  на вход источника 3 питани . При перемещении заготовок 2 в момент открыти  свободного торца выход щей из индуктора заготовки по сигналу от датчика 13 температура торца заготовки запоминаетс  в устройстве выборки- хранени  6 и не зависит от дальнейшего изменени  показании датчика 5 температуры из-за окислени  поверхности заготвовки. 5 ил.

$

(Л

с

г

I I I I I { I I I I I I

4

оо

Изобретение относитс  к - лектро- юрмии и НОЖРТ быть использовано R машиностроительной, металлургической и автомобильной промышленности, где примен етс  индукционный нагрев заго- топок перед их кузнечной обработкой. Цель изобретени  - повышение точности поддержани  средней температуры нагреваемых заготовок в услови х сильного окислени  поверхности.

На фиг.. представлена функциональна  схема установки; на фиг.2 - внешн   характеристика блока нелинейности по температуре; на фиг.З - блок нелинейности по температуре; на фиг.4 - интегрирующее звено; на фиг.З - устройство выборки-хранени . 15 индукторе 1 наход тс  нагреваемые заготовки 2. Индуктор 1 подклю- чен к силовым ппхонпм источника 3 питани  через да пик 1 токи. Датчик 5 температуры торца выход щей из индуктора заготовки измер ет полное интегральное излучение торца заго- товки, т.е. среднюю температуру заготовки 2. Выход датчика 5 температуры подключен к входу устройства- выборки-хранени  6, выход последнего подключен к входу блока 7 нелинейное- ти пс температуре через второй сум-г матор 8. Выход блока 7 нелинейности по температуре подключен к управл ющему входу источника 3 питани . Выход задатчика 9 опорного напр жени  подключен к инверсному входу первого сумматора 10, пр мой вход которого соединен через квадратор 1 с выходом датчика 4 тока. Выход сумматора 10 соединен с вторым входом сумма тора 8 через интегратор 12. Выход датчика 13 перемещени  заготовок сое динен с управл ющим входом Сброс интегратора 12 и с управл ющим входом устройства выборки-хранени  6.

В качестве датчика 5 температуры может быть использован любой из пирометров излучени , имеющий необходимые пределы измерени , кроме того в зависимости от заданного диамет pa нагреваемых заготовок необходимы .показатели визировани . Например, при нагреве заготовок 40-75 мм можно использовать радиационный пирометр РАПИР с телескопом ТЕРА-50, имеющий показатель визировани  1/20. При изменении рассто ни  от объекта до линзы етч) телескопа в пределах 700-1500 мм диаметр площади визировани  измен етс  от 40 до 75 мм без изменени  погрешности измерени .

Клок 7 нелинейности по температуре может быть реализован по схеме, представленной на фиг.З, на операционных усилител х 14-16. На усилител х 14 и 16 реализованы прецизионные однополупериодные выпр мители с сумматорами на входе, на операционном усилителе 15 - сумматор.

Интегратор 12 со сбросом реализован на операционном усилителе 17 с полевым транзистором в цепи обратной св зи.

Устройство выборки-хранени  6 может быть реализовано в виде последовательно соединенных трех блоков 18-20 по схеме, представленной на фиг.5 . Блок 18 представл ет собой аналого-цифровой преобразователь, блок 19 выполн ет функции регистра данных дл  хранени  информации, блок 20 представл ет собой цифроана логовый преобразователь.

Квадратор I1 может быть реализован на аналоговом перемножителе сигналов в интегральном исполнении, з В качестве датчика перемещени  заготовок может быть использован конечный выключатель, срабатывающий при выходе заготовки из индуктора .

Работа установки основываетс  на следующих закономерност х.

Датчик температуры измер ет среднюю температуру визируемой поверхности , поэтому при визировании полной площади торца заготовки можно получить значение средней температуры торца заготовки. Эта измеренна  температура равна средней температуре заготовки только в момент открыти  торца заготовки, так как вследствие более быстрого охлаждени  торц заготовки температура торца может заметно отличатьс  от средней температуры заготовки.

Средн   температура выходной заготовки может быть получена по формуле

ТсР + Ьтер

- средн   температура торца заготовки, полученна  в момент его открыти ; - прирост средней температуры во врем  нахождени 

Ч.ТГчтопки ИЛ ИН :ОДНПП ПО шипи индуктора.

Прирост среднем тсмперлтуры ДТГ св зан с. удельной мощностью нл поверхности ЗЯГОТОВКИ ЗЛПИСИМОГТЬЮ

ср

Ш.9.--иа.1

i

где Р - удельна  активна  мощность

на поверхности заготовки; q - удельна  мощность тепловых потерь с поверхности заготовки;

RJ - радиус заготовки; ft - удельна  теплопроводность

материала заготовки; Ј at/R2- критерий Фурье (а - темпег ратуропроводность материала заготовки; t - абсолютное врем ).

Удельна  мощность на поверхности заготовки пропорциональна квадрату тока индуктора, следовательно, сигнал по току индуктора можно преобразовать в сигнал по мощности с помощью квадратора.

Удельна  мощность потерь с поверхности заготовки зависит от температуры ее поверхности и темпера - туры внутренней поверхности футеровки . В большинстве случаев с достаточной степенью точности можно прин ть удельную мощность потерь с поверхности выходной заготовки посто нной.

Интегриру  разность сигналов, пропорциональных удельной активной мощности на поверхности заготовки и удельной мощности тепловых потерь, получаем сигнал, пропорциональный приросту средней температуры выходной заготовки.

В соответствии с этим установка работает следующим образом.

В момент переталкивани  заготовок 2 при открытии торца следующей заготовки, пришедшей на выходную позицию индуктора I, срабатывает датчик 13 и происходит сбросов О интегратора 12 и запись нового значени температуры в устройство выборки- хранени  6. Сигнал с датчика 4 тока индуктора преобразуетс  в квадраторе 1 1 в сигнал, пропорциональный т удельной мощности на поверхности за0

5

0

5

0

5

0

5

0

готовки. Сигнал с выхода сумматора 10 поступает на интегратор 12. Сигнал с выхода устройства выборки-хранени  6 поступает на сумматор 8, где складываетс  с сигналом с выхода интегратора 12. С выхода сумматора 8 сигнал по средней температуре заготовки 2 поступает на вход блока 7 нелинейности по температуре. Превышение средней температурной заготовки ее максимально допустимого значени  и исключаетс  за счет падающего участка характеристики блока 7 нелинейности по температуре заготовки выше заданной.

Входные и выходные сигналы отмечены и,, и USbn(.

По сравнению с прототипом установка позвол ет повысить качество нагрева заготовок путем повышени  точности стабилизации средней температуры во всех режимах работы.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Индукционна  нагревательна  установка непрерывного действи , содержаща  индуктор, подключенный к источнику питани , датчик тока индуктора, выход которого через квадратор подключен к пр мому входу первого сумматора , инверсный вход которого соединен с выходом задатчика, датчик температуры торца выход щей из индуктора заготовки и второй Сумматор,,выход которого через блок нелинейности по температуре с горизонтально падающей внешней характеристикой соединен с управл ющим входом источника питани , отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности поддержани  средней температуры нагреваемых заготовок в услови х сильного . окислени  поверхности, выход первого сумматора через введенный интегратор соединен с первым входом второго сумматора , к второму входу которого через введенное устройство выборки-хранени  подключен выход датчика температуры , причем управл ющие входы интегратора и устройства выборки- хранени  соединены с выходом введенного датчика перемещени  заготовок.

   Л« 108

   / Hiibf-H: -4VO-OФир Uw

   Фиг. 5

   t( Риг. г

   t/в.

   Увых.

   01/вы

   ff&

   .