Устройство для регулирования теплового режима методической индукционной установки

Устройство для регулирования теплового режима методической индукционной установки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА МЕТОДИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКИпо авт. св. № 904205, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования температуры, в него дополнительно введены по числу датчиков температуры блоки пЬмехоподавления , вьшолненные в виде последовательно соединенньк двух интегрирующих и одного дифференцирующего звеньев и включенные мелсду датчиками температуры и входами функционального регулирующего блока. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что блоки помехоподавления вьтолнены в виде последовательно соединенных интегродифференцирующего и интегрирующего звеньев.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК с504 Н 05 В 6/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЙРЫТИЙ (61) 904205 (21) 3775882/24-07 (22) 27.07.84 (46) 30.12.85. Вюл. Ф 48 (71) Ленинградский злектротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) В.С.Немков, В.Б.Демидович, А.H.Íèêàíîðîâ, В.И.Руднев, Н.Н.Смирнов и И.В.Позняк (53) 621.365.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 904205, кл. Н 05 В 6/06, 1980. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ЮТОДИЧЕСКОЙ

ИНДУКПИОННОЙ УСТАНОВКИ по авт. св.

„„SU„„1202082 A

В 904205, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности. регулирования температуры, в него дополнительно введены по числу датчиков температуры блоки пбмехопо. давления, выполненные в виде последовательно соединенных двух интегрирующих и одного диф@еренцирующего звеньев и включенные между датчиками температуры и входами функционального регулирующего блока.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блоки помехоподавления выполнены в виде последовательно соединенных интегродифференцирующего и интегрирующего звеньев.

1 12

Изобретение относится к индукционному нагреву, может быть применено в машиностроительных и металлургических цехах и является дополнительным к авт. св. N - 904205.

Целью изобретения является повышение точности регулирования температуры.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства регулирования с несколькими зонами нагрева; на фиг. 2 — вариант реализации блока помехоподавления.

Устройство содержит индукционный нагр,, -, т-;,— r: I, о,-;г1 н.- ггггыг"г с регулггру! :>Р i <., с ; гк". г . ггитяния> Один из входов которого соединен с выходом функционального регулирующего блока 3, а другой. вход — с программным устройством 4: Вход программного устройства 4 соединен с датчиком

5 габарита нагреваемых изделий. Один из. трех видов функционального регулирующего блока 3 соединен с датчиком 6 скорости перемещения металла гчерез .нагреватель, другие два входа функционального регулирующего блока.

3 подключены к выходам соответствующих датчиков 7 и 8 температуры через блоки 9помехоподавления.

Блок 9 помехоподавления может быть выполнен в виде последовательно соединенных интегродифференцирую« щего звена 10 и интегрирующего звена 11. Звено 10 выполнено на операционных усилителях 12-16.

Устройство работает следующим образом.

Методический характер продвижения металла через нагреватель затрудняет использование контактных датчи-. ков температуры, например термопар, по следующим причинам: быстрый износ датчиков, ненадежный контакт, что приводит к существенным погрешностям и появлению отклонений реальной температуры металла от заданной, в) большие постоянные времени, в результате чего появляется запаздывание при отработке возмущающих воздействий, а следовательно, неравномерность температурного поля ме- о талла на выходе иэ нагревателя.

От указанных недостатков свободны оптические датчики температуры, однако их работа сопровождается значительным уровнем помех, постугде W,(Ð)

w, (Р) w, (Р) = К„(Т,Р + 1);

2 з з

Ъ

Т Р+ 1

02082 2 пающих на вход совместно с полезным сигналом.

В большинстве случаев помехи являются адцигивными и определяются низким классом чистоты поверхности нагреваемого металла, стохастическим характером распределения окалины, а также мощными внешними электро" магнитными .полями. Скорость измене70 ния ошибки слежения в таких системах должна быть ограничена. Рост быстродействия с целью повышения точности воспроизведения полезного сигнала ограничивается возрастанием

75 ошибки за счет увеличения пропусканнч помех, действующих на входе.

Эти помехи вызывают неравномерный нагрев металла, следствием чего является снижение качества готовой

20 продукции, повышение доли брака, сокращение срока службы деформирующего оборудования (повышается износ валков клетей прокатных станов или матриц прессов). Анализ экспе" риментальных данных показал, что влияние помех может быть аппроксимировано спектральной плотностью в виде белого шума. При.этом для максимального подавления помех передаточная функция измерительной динаI миче ской сист емы должна име ть вид .

Т,Р+ 1

Т2Р2 + 2 Т Р + 7 г где К вЂ” коэффициент усиления, Т,Т, — постоянные времени соответственно дифференцирующего и колебательного звеньев, показатель демпфирования.

Коэффициент усиления и постоянные времени зависят от параметров спектральной плотности и дисперсии случайного процесса, которые определяются с помощью эксперимента, их численные значения определяются по минимуму среднеквадратичной ошибки.

Приведенной передаточной функции измерительной системы соответствует произведение передаточных функций дифференцирующего звена и двух интегрирующих звеньев

w (p) = ы (Р) и (p) w, (Р), 3

K. у К2 у Кз э и Т,Т,,Т - коэффициенты усиления и постоянные времени соответствующих звеньев.

Возмущения, вызванные вариациями габарита нагреваемых изделий и скорости продвижения металла через индуктор в предложенном устройстве, отрабатываются аналогично прототипу, т.е. в переходном .режиме изменения скорости перемещения нагреваемых заготовок благодаря наличию контура обратной связи по температуре поверхности металла внутри каждой зоны нагревателя, организованного посредством датчика .скорости 6, функционального регулирующего блока 3, датчиков 7 и 8 температуры и регулируемого источника 2.питания нагревателя, отрабатывается отклонение заданной выходной температуры, вызванное изменением скорости продвижения.

В переходном режиме изменения габарита нагреваемых изделий программное устройство 4 в функции информации, поступающей с датчика 5, габарита нагреваемых изделий, посредством регулируемого источника 2 питания реализует временную программу изменения тепловой мощности нагревателя, минимизирующую отклонения температуры металла на выходе из нагревателя от заданного значения, Введенный в устройство .блок 9 помехоподавления фильтрует суммарную информацию, поступающую с выхода датчика температуры, выделяет полезный сигнал, характеризующий реальную температуру поверхности нагреваемых заготовок, этот, сигнал поступает с выхода блока 9 на вход функцио"

202082 4 нального регулирующего блока 3, который осуществляет регулирование теплового режима в функции этого сигнала.

Один.из. вариантов аппаратной реализации помехоподавляющего блока показан на фиг. 2, где на операционном усилителях 12-16 собрана элект-, рическая схема устройства, реалиэую1О щего передаточную функцию последовательно соединенных дифференцирующего и интегрирующего звеньев. Электрическая схема устройства, реализующая передаточную функцию интегри15 рующего звена, собрана на операционном усилителе 17. Элементной базой, реализующей описанный блок 9, могут быть операционные усилители серии

К140УД6, резисторы типа ИЛТ вЂ” 0,25, о конденсаторы типа MBM.

Точность регулирования нагрева в предлагаемом устройстве увеличивается в среднем .на 507,за счет устранения ошибки, вызванной нали25 чием в реальных производственных условиях помех, связанных с явлением окалинообразования, шероховатостью поверхности заготовок, влиянием внешних магнитных полей. Так, например, при нагреве стальных заготовок (ст. 40) до температуры 1050 С . точность поддержания заданной температуры возросла с +32 до +18 С. о

Для сплавов, предрасположенных к

35 сильному окалинообразованию точ9

5 ность поддержания заданной температуры увеличивается в 1 8-2,6 раза.

Кроме того, устройство позволяет быстро осуществить перестройку помехоподавляющего блока при вариации

40 характеристик датчика температуры.

1202082

ВНИИПИ: Заказ 8108/62 Тираж 793 Подписное

Филиал ППН "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4