Устройство для автоматического регулирования температуры индукционной нагревательной установки

Устройство для автоматического регулирования температуры индукционной нагревательной установки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(1 1)

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВАРСКОМУ СВИДИЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. Свид-ву— (22) Заявлено 07.02.77 (21) 2448977 24-07 с присосдинсllllcм заявки X<>— (23) Приоритет— (51) t1- Кл.

Н Оэ В 6 06

G 05 Г) 23,1п

Государственный комитет

Опх бликоваио 23.04.82. Б1оллетеиь Хе 15 (53) УДК 621.365.52 (088.8) ло делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 23.04.82 (72) Авторы изобретения Э. Я. Рапопорт, B. В. Сабуров и А. А. Казаков (7! ) Заяttитсл1> (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛ И РОВАН ИЯ ТЕМП EP ПТУРЫ

ИНДУКЦИОННОЙ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ

УСТАНОВКИ

Изобрстснис относится к индукционному нагреву металлов перед обработкой давлением и может быть использовано для устройств регулирования, обсспечиваюших минимальное время нагрева заготовок до заданной температуры с заданной точность1о по всему Объему.

Известны способ и устройство для автоматического регулирования температуры с использованием релейного двух-позиционного регу;1ятора мощности нагрева от максимального уровня до нуля в функции температуры заготовки 1,1).

Это устройство ис обеспечивает минимально возможного времени Bcct о цикла нагрева заготовки.

Известно устройство, содержащее, ио меньшей мере, два датчика измерения температуры по толщи lc заготовки, каждый из которых связан с одним из входов блока задания конечных температур заготовки и через последовательно включенные блок управления и рслсйный элемент — со входоht силового двухпозиционног0 регулятора мощности (2).

Недостатком этого устройства являстся пониженная производительность установки из-за завышенной длительности интервала выравнивания температур.

Цель изобретения — повышение производительности установки путем ускорения нагрева заготовки.

Цель достигается тем, что блок управлс5 иия выполнен в виде нелинейных элементов с параболическими статическими характсристиками в количестве, равном количеству датчиков измерения температуры, и под ключенного к их выходам сумматора, при10 чем входом блока управления служат входы нелинейных элементов, а его выходом— выход сумматора.

На чертеже изображена блок-схсиа устройства.

15 Устройство сод(ржит индуктор 1, В котором располагается нагреваем а я заготовка. Датчики 2 температуры служат для измерения температуры ио толщине заготовки. Число датчиков тсмпсратуры равно

120 зарансс заданному числу интервалов управления в зависимости от требуемой точности нагрева, Выходы датчиков температуры подключены к входам блока 3 зада1;ия конечных температур и к входам нел.tнейных элементов 4 с параболическими статическими характеристиками.

Выходы элементов 4 соединены с входом сумматора 5, а cto выход чсрсз рслейный элемент 6 — с силовым двухпозиционным

30 регулятором мощности 7. Выход датчика 2

59036

Температуры поверхности заготовки через релейный блок 8 ограничения максимальной температуры с зоной нечувствительности может быть соединен со входом регулятора мощности 7. Нелинейные элементы 4 с сумматором 5 образуют блок 9 управления.

Устройство работает слсду1о1ц вl образом.

В случае двухинтервального управления используют датчики измерения темперагур в двух точках по толщине заготовки, 1апримср, в цсптрс (Т„) и на поверхно1ги (Т„) заготовки. Система управления обсспечиваст режим нагрева в два интервала.

На первом интервале подастся полная мощность источника питания, а на втором питание полностью прекращается. При этом длительности интервалов нагрева и выравнивания температур должны быть выбраны таким образом, чтобы в конце процссса достигалось равенство температур поверхности и центра своему нижнему допустимому пределу Т„, — е, а максимальная температура Т„во внутренней точке сечения заготовки в этот момент достигла максимально допустимого значения Т„, + в, где

Т„д и е — соответственно требуемая конечная температура заготовки и допустимая неравномерность нагрева по се толщине.

Указанный режим нагрева обеспечивает уменьшение суммарного времени нагрева по сравнению с прототипом.

Для обеспечения требуемого распределения температуры в конце процесса, характеризуемого равенствами.

Тп кон Тц кон Таад в» Тм кон Таад + в> необходимо обеспечить переход с первого интервала управления на второй (переключение мощности нагрева) при определенных значениях температур поверхности и центра Т; и Т„ для каждой пары начальНЫХ Зиааlсний Тп нач И Тн нач

Всему множеству начальных состояний отвечает на плоскости Т„, Т„кривая температур переключения мощности (линия переключения), описываемая уравнением

F (Т;,, Т;, ) = О, причем с достаточной степенью точности функции Р (Т„, TÄ) ollределяется суммой квадрс1ти Inblx зависимостей от каждой из температур Тп и Тн и может быть представлена в следующем виде F (Тп, Тн) = ао + а1Тп + а2Т, + 4+

+ b1 T„+ Ь2Т, Где а11, а1, а2 и 60, b l, Ь2 расчетныс коэффициенты. Квадратичные функции Fl (Т„) = ao + aIÒ„+ a>T„n

Р2 (Т„) = 4+ Ь!Тн+ 4Т воспроизводятся нелинсйными элементами 4 с параболическими статическими характеристиками, а значеьпно F (T„, T„), равному сумме

Р1(Т„) + Р2(Т„ ), соответствует выходной сигнал сумматора 5. В начальный момент

F (T„, Т„) ) 0 и релейный элемент 6 под действием положительного сигнала с выхода сумматора подает команду регулятору мощности 7 на включение полной мощности нагрева. Начинается первый интервал управления, протекающий до тех пор, пока температуры поверхности и центра не достигнут значений T,", и T„", прп которых следует начать интервал выравнивания. В

10 этот момент Р(f„, T„) = О и рслейный элемент 6 под действием выходного сигнала сумматора 5 переключает регулятор .,1ощпости 7, отключая источник питания. Начинается интервал выравнивания, окончаш1с коl5 торого фиксируется блоком 3 задания конечных температур в момент, когда температуры поверхности и центра одновременно становятся равными Т.„, — в. Если на протяжении интервала нагрева максималь20 ная температура на поверхности заготовки достигнет заранее установленного допустимого предела, то в работу включается релейный блок 8 с зоной нечувствительности, соответствующей этому пределу.

25 Начиная с момента достижения предельно допустимой температуры поверхности рслейный блок 8, воздействуя на регулятор мощности 7, обеспечивает поддержание температуры поверхности на предельном уров50 не в режиме двухпозиционного регулирования мощности до тех пор, пока рслейный элемент 6 не подает команду на окончание интервала нагрева.

При необходимости получения более вы55 сокой точности нагрева необходимо реализовать три интервала управления по схеме нагрев — выравнивание температур — нагрев и использовать три блока измерения температур, в трех точках по толщине за4р готовки, например на поверхности заготовки, в ее центре и на глубине в 1/3 радиуса от поверхности (Тд, ).

Вместо линии переключения на плоскости Т„, Т„при двухинтервальном управлс45 нии здесь уже имеет место поверхность переключения в пространстве температур Тп, Т„и Тд,, определяемая из условия такого выбора длительностей всех трех интервалов управления, чтобы в конце процесса темпе5О ратуры Т„ и Тд, одновременно достигли своего верхнего предела, равного T„, + в, а температура центра ҄— нижнего предела Т„, — в одновременно с температурой Тд, в некоторой точке внутри заготовки.

Соответствующая функция переключсния F (Т„, Тн, Т,v, ) проходит через нуль в моменты перехода с первого интервала на второй и со второго — на трстий. Лна5 логично случаю двухинтсрвального управления Р (Т„, Т, Т,,) представляется сумМОй ВИда F (1„, Т„, Тv ) = аО+ alT„+

+ аЛ „ + bp + 1Т, + 4Т„ + со + с1Тл, +

+ с2Т,,, где квадратичные зависимости от

65 каждой из температур реализуются на пс759036

Источники информации, г — 1

Составите :!в О. Турпак

Техред Л. Куклина

Редактор Е. Хейфиц

Корректор Л. Слепая

Подписи 1 °

Изд. ¹ 125 Тираж 855

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауви кля наб., д. 1,,5

Злклз 27!!?

Загорская типография Упрпочиграфиздлтл .з1осоолиспо.!кома

0 линейных элсчснтах 4, а значени!о функции

1 (T„, T„, Т,у, ) соотвстствует выходной сигнал сумматора 5.

Расчетная программа изменения мощности нагрева во времени автоматически отрабатывастся предлагаемым устройством, где переключение мощности нагрева производится в требуемыс моменты времени при исрсходс через нуль выходного сигнала сумматора 5, пропорционального значени! ° функции

F (T„, Ти, Tл,)

По сравнению с передовой Tcхиологисй ускоренного индукционного нагрсва время нагрева сокращается на 10 — 20 to, а расход электроэнергии — на 3 — 5 %, независимо от

В1! pH3 II II II Вача:!ы!ых тсх1псрат1 р ы агрсВа.

Формула изобретения

УсгРО!!ство дл11 ав Омс! 1 и IccKOI 0 Ре! " лирования температуры индукционной ныгрсватсльиой установки, содержащее, по меньшей»срс, два датчика из»epclIIIII leuисратуры Ilo толщине заготовки, каждый и которых связан с одним из входов блока задания конечных температур заготовки и срез последовательно включенныс блок уиравлеш!я и релейным элемент — со входом

5 силового двухпозиционного регулятора мощности, отличающееся тем, что, с целшо повышения производительности установки путем ускорения нагрева заготовки, блок управления выполнен в виде нели10 !le!Ill blx э,!смснтОВ с иаР!100 1 и !секи Aill статическими характеристиками в количестве, равном количсству датчиков измерения тсмисратуры, и иодклкзчсииого к их выхо. 1ам сумматора. при !см входом блока уи15 равлсния служат входы ислинсш1ых элементов, а сг!! выходом — выход сумматоры. прииятыс ВO внимание при экспертизе

1. Бамунср, Л. В., -Яковлев Л. А, «Лвтомати IccKOc регулирование процессов Высокочастотного нагрева». Сб. «Пром!!шлсииос

II pl!.;le!I cII lit токо!3 Вь!Соь Ой 1ыстоть!», Bbl II. 8, 1а67

2. Пытс!!т 1 1ЦЛ Л! 2988623, кл. 219-10.

75, 19(6.