Устройство для автоматического регулирования углеродного потенциала атмосферы

Устройство для автоматического регулирования углеродного потенциала атмосферы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к химикотермической обработке изделий и, может быть использовано для регулирования углеродного потенциала в печи. Цель изобретения - повьш1ение надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых изделий за счет повышения точности регулирования. Существо изобретения заключается в том, что сигналы, пропорциональные (Л со о 05 ;& 1 SztveSo3opo9

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 1 А1 (q)) 4 С 21 D 1/76

О) )ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ср

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3938498/22-02 (22) 02.08.85 (46) 30.04.87. Бюл. № 16 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт злектротермического оборудования (72) В.А.Соловьев, И.В.Воронкин, Ф.С.Полойко, Ю.Н.Тельнюк и И.Д.Д,рохов (53) 6 .1. 785. 5 (088. 8) (56) торское свидетельство СССР

¹ ="10836, кл. С 21 Р 1/76, 1978, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛЕРОДНОГО ПОТЕНЦИАПА

АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к химикотермической обработке изделий и может быть использовано для регулирования углеродного потенциала в печи. Цель изобретения — повьш)ение надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых изделий за счет повышения точности регулирования.

Существо изобретения заключается в том, что сигналы„ пропорциональные

1 306971 значению углеродного потенциала в атмосфере печи, получаемые на выходе блока 2 деления, соединенного с датчиком 1 для условий работы датчика 1 с подогревом и без него, сравниваются между собой в блоке 5 сравнения.

Сигнал разности с блока 5 сравнивается в блоке 6 сравнения с сигналом с задатчика 16 уставки перепада углеродного потенциала. При положительном значении сигнала с выхода блока 6 сравнения последний не проходит через вентиль 7 на вход бпока 8 сравнения.

Изобретение относится к химикотермической обработке изделий и может быть использовано для измерения и регулирования углеродного потенциала по содержанию кислорода печных атмосфер и других газовых сред.

Преимущественно данное изобретение предназначено для контроля и регулирования углеродного потенциала цементационных атмосфер.

Целью изобретения является повьш ение надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых изделий за счет повышения точности регулирования.

На чертеже изображено предлагаемое

VCTPOHCTBO> O IItHH ВИД.

Устройство для автоматического регулирования углеродного потенциала атмосферы включает последовательно соединенные датчик 1 с термопарой, расположенные внутри печи, блок 2 деления, коммутатор 3, первый блок 4. памяти, первый блок 5 сравнения, второй блок 6 сравнения, вентиль 7, третий блок 8 сравнения, регулятор 9 состава газа, исполнительный меха— низм 10, перепускной кран 11, а также блок 12 управления, соединенный первым выходом с подогревающим элементом 13, расположенным на расстоянии 1 — 10 см от чувствительного элемента датчика, а вторым — с вторым входом коммутатора 3, второй блок 14 памяти, вход которого подключен к выходу коммутатора 3, а выход к второму входу первого и первому входу

В этом случае регулирование потенциа.ла производится по каналу: датчик 1 блок 2 деления — коммутатор 3 — блок

14 памяти — блок 8 сравнения — регулятор 9 — исполнительный механизм 10— перепускной кран 11, установленный на трубопровоце 20 подачи углеводорода в печь. В случае отрицательного сигнала на выходе блока 6 сигнал с его выхода через вентиль 7 поступает на вход блока 8 срав— нения, уменьшая сигнал на era выходе. ил. третьего блоков 5 и 8 сравнения, задатчик 15, подключенный инверсно к второму входу третьего блока 8 сравнения и задатчик 16 уставки перепада углеродного потенциала, подключенный инверсно ко второму входу второго блока 6 сравнения, причем выход первого блока 4 памяти с входом первого блока 5 сравнения и выход вентиля 7

10 с выходом третьего блока 8 сравнения соединены инверсно.

Кроме того на чертеже изображе— ны часть футеровки 17 печи, нагревательные элементы 18 печи, обрабатываемое изделие 19 и часть трубы 20, по которой углеводород через перепускной кран 11 поступает в печь.

Датчик 1 с термопарой расположен в любом месте печного пространства и может быть выполнен, например, в виде трубки с герметично присоединенной к одному из торцов пробиркой из двуокиси циркония, внутри которой вставлена термопара.

Датчик 1 подогревается нагревательным элементом 13 на 5 †1 С выше о окружающего датчик пространства. Нагревательный элемент 13 может быть выполнен, например, в виде спиралеобразного проволочного нагревателя из сплава сопротивления.

Блок 2 деления представляет собой, например, устройство, состоящее из двух логарифматоров, сумматора и ан35 тилогарифматора.

Устройство блока 12 управления определяется его функциями. Он может

1306971 представлять собой либо реле времени, либо генератор тактовых импульсов с регулируемой скважностью и цлительностью.

Устройство для автоматического регулирования углеродного потенциала атмосферы работает следующим образом.

Сигнал UgI, пропорциональный произведению функций содержания кислоро-10 да в печной атмосфере и ее температуры, в определенный отрезок времени (например 10-200 с) с датчика 1 поступает на один из входов блока 2 деления. На другой вход блока 2 деления в этот же момент времени поступает сигнал с термопары, встроенной в датчик Пт, . При этом температура на датчике равна температуре определяющего изделия пространства. Блок 2 деления, произведя операции деления

Ug,/UI,, подает сигнал Cq,, пропорциональный функции концентрации кислорода в печной атмосфере, которая при Pco=const однозначно определяет углеродный потенциал, через коммутатор 3 на вход второго блока памяти 14.

Затем блок 12 управления осуществляет вкп.:iчение подогревающего элемента 13„ нагревающего чувствительный элемеНт датчика до температуры, превышающей температуру изделия на 5100 С, и одновременно переключает о коммутатор 3 таким образом, что сигнал с датчика 1, соответствующий новому состоянию атмосферы около датчика, пройдя коммутатор 3, попадает в первое запоминающее устройство 4.

С второго блока 14 памяти сигнал Cg поступает на входы первого и третье- 40

ro блоков 5 и 8 сравнения, а с первого блока 4 — инверсно на вход первого блока 5 сравнения, где оба сигнала сравниваются и результирующий сигнал С поступает на вход BTopoFQ блока б сравнения, где он сравнивается с сигналом 6С*, соответствующим разности углеродных потенциалов (в 0-0,2XC) и поступающим инверсно на второй вход данного блока с задат — 5О чика уставки перепада углеродного потенциала. С второго блока 6 сравI нения результирующий сигнал а С если он отрицательный, через вентиль

7 поступает инверсно на третий вход третьего блока сравнения, на второй вход которого постоянно инверсно подается сигнал С, с задатчика 15, соответствующий максимальному углеродному потенциалу, заданному технологическим режимом (обычно 0,8-1,37С), .Все сигналы (Cp,, С",, dC ) сравниваются и результирующий сигнал дС поР ступает на вход регулятора 9 состава газа, который в зависимости от знака сигнала подает команду на исполнительный механизм 10 о закрытии или открытии перепускного крана 11 и соответственно уменьшении или увеличении подачи углеводорода в печь.

В случае, когда углеродный потенциал атмосферы с ростом температуры уменьшается, т.е. когла у нагревателей он будет меньше, чем у садки, на величину, превышающую р С*, сигнал !

ЬС будет положительный и вентиль 7 его не пропустит. Регулирование будет осуществляться путем сравнения двух сигналов C g и С вЂ” сигнала, соответствующего углеродному потенциалу у изделия, и сигнала с задатчика углеродного потенциала.

Углеродный потенциал при различных добавках углеводородов может как уменьшаться с увеличением температуры, так и увеличиваться. Отсюда углеродный потенциал атмосферы в печи в точках с различной температурой различен, чем выше разница в температурах, тем больше это различие. При выс оких углеродных потенциалах (1,37. и выше) при температуре цементации нагреватели работают значительно меньше времени, чем при низких, и чем выше потенциал, тем меньше работает нагреватель.

Поэтому для повышения ресурса работы нагревателей и других внутрипечных узлов с повышенной температурой необходимо создать атмосферу, углеродный потенциал которой бы с ростом температуры уменьшался или, по крайней мере, не увеличивался, и таким образом добиться на нагревателях приемлемого углеродного потенциала, при котором узлы с повышенной температурой работали бы значительно дольше, чем в обычно используемых атмо- . сферах, Этого можно добиться, используя устройство, которое позволяет эксплуатировать печь на подобных режимах.

Потенциал нестабильности (линия, где углеродный потенциал с увеличением температуры меняет свои характеристики от ниспадающих на восходящие) используемых в практике атмосфер име1 3()6971

Составитель A.Абросимов

Редактор М.Бандура Техред В.Кадар Корректор Л.. 3имокосов

Заказ 1499/74 Тираж 550 Подписное

В1!ИИПИ осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 !5, москва, Ж-35, Раушская наб, д, 4/5

Произ одс тн-нно--и< нн рлфнче кое предприятие, г.ужгород, уд.Проектная, 4 ет значения, близкие к углеродному потенциалу первой стадии процесса цементации (1, 15- 1, 357) .

Устройство было опробовано на специальном стенде. Температура в печном пространстве составляла 920930 С, В этих условиях нагреватели проработали 5,5 тыс, ч, Преимуществом устройства по сравнению с прототипом является повыше- 10 ние качества регулирования, и, как следствие, более длительная работа нагревателей (в условиях регулирования данным устройством нагреватели проработали 5,5 тыс. ч, в то время как при использовании прототипа—

3,5 тыс. ч), а также повышение качества обрабатываемых изделий за счет более равномерного поля углеродного потенциала. 20

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования углеродного потенциала атмосферы преимущественно в печи с подогревателями, содержащее датчик, соединенный с блоком деления, регулятор состава газа, задатчик углеродного потЕнциала, причем регулятор через исполнительный механизм соединен с перепускным клапаном, о т л ич а юще е с я тем, что, с целью повышения надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых изделий за счет повышения точности регулирования, оно снабжено тремя блоками сравнения, двумя блоками памяти, коммутатором, вентилем, задатчиком уставки перепада углеродного потенциала, подогревающим элементом датчика, блоком управления, первый выход которого соединен с подогревающим элементом, а второй — с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом блока деления, первый выход коммутатора через первый блок памяти соединен с первым входом первого блока сравнения, а второй выход коммутатора через второй блок памяти соединен с вторым входом первого блока сравнения и первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком углеродного потенциала, выход первого блока сравнения соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком уставки перепада углеродного потенциала, выход второго блока сравнения через вентиль .соединен с третьим входом третьего блока сравнения, выход которого соединен с входом регулятора.