Устройство для регулирования режима индукционного нагрева

Устройство для регулирования режима индукционного нагрева

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1t .—.нг ", ::с

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,1и 54И55

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.03.76 (21) 2327851/10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.76. Бюллетепь X< 48

Дата опубликования описания 23.02.77 (51) Ч. Кл.з- G 050 23/27

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (53) 3 ДК 536 587(088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Соооль и К. М. Махмудов (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

РЕ)КИМА ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

Т=Ке(/ — ç), 30

Изобретение относится к системам автоматического регулирования технологических процессов обработки металлов и может быть использовано в промышленных установках, где в процессе производства применяется индукционный нагрев.

Известны устройства для регулирования режима индукционного нагрева (1, 2). Эти устройства основаны на изменении мощности источника питания в зависимости от различных сигналов (скорости движения заготовки, пульсации амплитуды и частоты напряжения и т. п.) .

Однако такие устройства слохкны и не ооеспечивают достаточной точности процесса регулирования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для регулирования режима индукционного нагрева, содержащее датчик температуры — пирометр, автоматический регулятор и систему возбуждения нагревателя, соединенные последовательно (3).

В таком устройстве регулирование режима нагрева осуществляется по одному сигналу— температуре поверхности заготовки, которая определяется пирометром. При обработке металлов давлением в прессовом и кузнечном производстве необходимым условием является равномерность нагрева по сечению заготоькп.

Прп индукционном нагреве мощность выделяется в поверхностном слое металла, а внутренние слои прогреваются за счет теплопроводности. Этот процесс достаточно инерционный, поэтому наиболее точно тепловое состояние заготовки можно оценить, исходя пз температуры нескольких точек сечения. Как правило, такими точками являются поверх10 ность и центр.

Цель изобретения — повышение качества нагрева.

Это достигается тем, что предлагаемое у Tройство дополнительно содержит датчик мощности, вход которого включен параллельно нагревателю, а выход соединен с входом»прcобразователя, выход которого в свою о»срс. подключен к второму входу автоматического регулятора.

20 Преобразователь содержит дга апсрподпческпх и одно интегрирующее звено. соединенные между собой параллельно, выходы которых подключены к сумматору.

Известна зависимость, устанавливающая

25 пропорциональность между мощностью, передаваемой индуктором в заготовку и ее температурой. Эта зависимость описывается выражением

541155

).1ñ К вЂ” коэффициент, зависящий от теплофизических свойств;

P — мощность, передаваемая в заготовку;

Т вЂ” температура точки сечения заготовки;

t — время;

5 — функция времени, учитывающая распределение внутренних источников тепла по сечению заготовки, зависящая от частоты тока, размеров заготовки и координаты точки

o))ределения температуры.

Таким образом, мощность, передаваемая в заготовку, может быть взята в качестве сигнала, характеризующего температуру любой

111чки сечения. Этот сигнал может быть пре<)бразовап в соответствии с указанной форму,«))) апалоговыми звеньями. Первое слагаемое суммы КР1, представляющее собой линейно р))лупцую функцию времени, реализуется интегрирующим звеном W(P) —, где К) — кок

P эффициент усиления звена; P — оператор Лапласа. Второе слагаемое КРБ пропорционально функции S. Функция S представляет собой монотонно возрастающую функцию времени, стремящуюся к установившемуся значению

5(оо). Значения функции задаются таблицами. Данная функция может быть аппроксимирована выражением

1 t

f(t) =S) )(1 — 2е -)-е *,) =

=Ь 1са) (2(1 — е ) — (1 — е *)).

Точность аппроксимации равна 3 — 4 npu временных, близких к нулю, и стремится к точному значению функции при возрастании времени. Подобная аппроксимация позволяет реализовать функцию 5 двумя параллельно соединенными апериодическими звеньями с передаточными функциями (Р) = 2 а и В (Р) где К вЂ” коэффициент усиления апериодического звена;

Т) и Т вЂ” постоянные времени звеньев;

P — опер атор Л апл а с а.

Коэффициент усиления и постоянные времени аналоговых звеньев рассчитываются в предлагаемом устройстве таким образом, что реализуется функция S для центра заготовки.

Таким образом, сигнал, пропорциональный мощности, преобразуется в сигнал, пропорциональный температуре центра заготовки и подается совместно с сигналом температуры поверхности на автоматический регулятор, который воздействует на мощность источника питания.

На чертеже представлена схема устройства для регулирования режима индукционного нагрева.

Устройство содержит датчик температуры— пирометр 1, датчик мощности 2, подключенный к преобразователю 3, который состоит из

)5

)вух аперподп)сскпх и 5 и одного интегрирующего звена 6, соединенных параллельно и подключенных к сумматору 7. Преобразователь 3 и пирометр 1 подключены к двум входа vI автоматического регулятора 8, выход которого через тиристорнь. и возбудитель 9 подключен и обмотке возбуждения 10 источника питания 11 ппдуктора 12.

Устройство работает следующим образом.

Температурный сигнал с поверхности заготовки (на чертеже не показана) снимается с помощью пирометра 1. Температура центра заготовки определяется с помощью датчика м<пцпости 2 и преобразователя 3, который преобразует сигнал о мощности нагревателя в спи)ал о температуре центра заготовки.

Оба сигнала одновременно подаются а автоматический регулятор. При изменении температуры центра плп поверхности заготовки меняется выходной сигнал автоматического регулятора. Этот сигнал воздействует через возбудитель 9 а обмотку возбуждения 10, что приводит к изменению напряжения источш ка питания 11 и передаваемой в индуктор 12 мощности.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить регулирование режима нагрева по температурным сигналам двух точек сечения заготовки — поверхности и центра. Регулирование по этим параметрам является более качественным, так как на вход автоматического регулятора поступает больше информации о тепловом состоянии заготовки. Это создает возможность повышения качества нагрева заготовок, разработки технологии ускоренного нагрева, увеличения срока службы прокатного и прессового оборудования. Экономический эффект при использовании предлагаемого устройства для регулирования режима индукционного нагрева составляет при нагреве заготовок 150 мм и производительности станка

1000 т/сутки 100000 руб. и заключается в повышении качества нагрева заготовок; в уменьшении износа валков стана и увеличении срока службы на 20О/о, в уменьшении простоев стана в связи с его переоборудованием; в снижении обжимных усилий на 15О/о, следовательно, уменьшении установленной мощности приводных двигателей стана и в снижении расхода электроэнергии.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования режима индукционного нагрева, содержащее датчик температуры, подключенный к первому входу автоматического регулятора, выход которого подключен к системе возбуждения нагревателя, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества нагрева, оно дополнительно содержит датчик мощности, вход которого включен параллельно нагревателю, а выход соединен с входом преобразователя, выход 541155

Составитель В. Костин

Техред А. Кам ышииков а

Редактор Т. Рыбалова

Корректор А. Степанова

Заказ 211/2 Изд. Ке 116 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская иаб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 которого в свою очередь подключен к второму входу автоматического регулятора.

2. Устройство по п. 1, отл ич а ющееся тем, что преобразователь состоит из двух апериодических и одного интегрирующего звеньев, соединенных между собой параллельно, выходы которь х подключены к сумматору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент СШЛ М 3510057, кл. G 05D 23/27, 5 1970.

2. Лвт. св. Ма 151895, кл. G 05D 23/27, 1963.

3, Лвт. св, Хв 200060, кл. В 23К 13/02, 1967.