Устройство для измерения распределенной температуры теплоносителя проходной нагревательной печи

Иллюстрации

Устройство для измерения распределенной температуры теплоносителя проходной нагревательной печи (патент 901306)
Устройство для измерения распределенной температуры теплоносителя проходной нагревательной печи (патент 901306)
Устройство для измерения распределенной температуры теплоносителя проходной нагревательной печи (патент 901306)
Устройство для измерения распределенной температуры теплоносителя проходной нагревательной печи (патент 901306)
Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ к лвтоескомю свидетельств

Союз Советских

Социалистических

Ресттублик iii901306 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30. 04. 80 (21) 29 1.8383/22-02 с присоединением заявки,% (23) Приоритет—

Опубликовано 30 01 82 Бюллетень № 4.

Дата опубликования описания 30 01 82 (51) М. Кд.

С 21 D 11/00

° Ркударстеенний комитет

СССР по делам изабретеннй н открытий (53) УДК 621. 785 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Я. Ф. Рутнер и С. К.Малько

° к датf" чтм .

1-Рт;;,;-:Н

1 (71 ) Зая ви тель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ

ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ПРОХОДНОЙ

НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для измерения распределенной температуры теплоносителя проходной нагревательной печи.

Известно устройство для измерения температуры теплоносителя проходной нагревательной печи, имеющее датчики температуры, расположенные в различных точках по длине греющей зоны, и блок усреднения измеряемых величин Щ.

11звестное устройство позволяет повысить точность измерения усредненной по длине греющей зоны температуры, но не предусматривает измерение температуры теплоносителя как функции двух аргументов-времени и текущей пространственной координаты, что не является удовлетворительным и вносит дополнительную погрешность в измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, которое включает блок записи показателей ряда датчиков, установленных по длине греющих зон, магнитный барабан, блок считывания и управляемый .функциональный преобразователь, выполняющий ку5 сочно-линейную аппроксимацию пространственно-временного распределителя теплоносителя по измеренным в отдельных точках температурам $2)

Недостатки известного устройства

Э заключаются в том, что измерение всего распределения температуры заменяется измерением этого распределения в отдельной точке, что вле15 чет неизвестную заранее и переменную во времени погрешность. Поэтому корректность и однозначность такого из- мерения должна доказываться и проверяться на практике в каждом отдельном. случае, что снижает эффективность устройства.

Кроме того, магнитный барабан, блоки записи и считывания не могут быть выполнены унифицированными, так.

901306 напряжения.

Другое отличие предлагаемого устройства состоит в том, что решающий блок не производит аппроксимацию пространственно-временного распределения, а осуществляет непрерывное мо10 делирование температурного поля теплоносителя на основе аналогичного решения уравнения теплообмена между греющей средой и нагреваемым материалом, что обеспечивается схемой соединения его узлов, а именно:

3и Р

0 +ЬЧ вЂ” +0=t(X 7)

Ъ 0X > где U = U (x, 7 ) — распределенная температура теплоносителя; (x, Т ) — температура нагреваемого материала; в = в (") — постоянная времени нагрева теплоносителя; скорость движения теплоносителя; х — пространственная

30 / координата; — текущее время; граничные условия:

0(О,Т ) = 1(7) — температура нагревателя;

t(0 7. ) = е 6) — температура на—

l греваемого материала на входе реющей зонь.. .

Известно, что температурное поле теплоносителя выражают соотношением:

40 и) = М/ (.L) 1Ъ (Т) Х

0(х,,7) =aC(7)e.

v,(ï-1„()-Ь (t)

50 g (<) Ч (С) как их емкость и габариты определя— ются количеством датчиков для измерения температуры и конструктивными особенностями печи, что усложняет устройство и повышает его стоимость.

Повышение точности измерения до— стигается только при увеличении количества точек измерения температуры по длине рабочего пространства печи, что нерационально и не всегда возможно из-за конструктивных особенностей печи.

Цель изобретения — уменьшение количества датчиков для измерения и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем,что устройство содержит блок-ввода показаний датчиков,имеющий датчик температуры нагревателя, решающий блок, включающий дифференцирующее звено, четыре множительных устройства, сумматор, делительное устрой ство и экспоненциальный преобразователь, а блок ввода показаний датчиков дополнительно включает датчик температуры нагреваемого материала на входе греющей зоны, источник опоряых напряжений, генератор линейно-изменяющегося напряжения и таймер, причем выход датчика температуры нагревателя одновременно подключен к первому инвертирующему входу сумматора, входу дифференцирующей цепи, третьему входу второго множительного устройства и второму входу четверного множительного устройства, первый вход которого соеди— нен с выходом экспоненциального преобразователя, вход которого соединен с выходом третьего множительного устройства, .второй вход которого подключен к выходу генератора линейно-изменяющегося напряжения, а первый вход соединен с выходом делительного устройства, причем второй

45 вход последнего подключен к выходу второго множительного устройства, а первый вход — к выходу сумматора, причем третий неинвертирующий вход сумматора соединен с выходом датчика температуры нагреваемого материала на входе греющей зоны, а второй инвертирующий вход подключен к выходу первого множительного устройства, первый вход которого подключен к выходу дифференцирующего звена, а второй вход одновременно подключен к первому выходу источника опорного напряжения и первому входу второго множительного устройства, причем второй вход последнего соединен со вторым выходом источника опорного с коэффициентами ИСК) и (") определяемыми решением 1 с указанными граничными условиями:

Соответственно U (x, "C ) определяется как

1(— 691 ()

0 (х (.)-" (<) ехр 1 1 )(ivy (7) чи.

5 9013

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения распределенной температуры теплоносителя проходной нагревательной печи.

Устройство содержит блок 1 ввода показаний датчиков, электрически связанный с решающим блоком 2, причем блок ввода показаний датчиков содержит датчик 3 температуры нагревателя, датчик 4 температуры нагре- ваемого материала на входе греющей зоны источник 5 опорных напряжений, генератор 6 линейно-изменяющегося напряжения и таймер 7, а решающий блок имеет дифференцирующее звено

8, вход которого одновременно соединен с выходом датчика 3 температуры нагревателя, входами множительных устройств 9 и 10 и входом сумматора

11, а.выход — со входом множительного устройства 12.

При этом выход сумматора 11 подключен ко входу делительного устроиства 13, включенного последовательно с множительным устройством 14 и р экспоненциальным преобразователем 15.

Устройство работает следующим образом.

Источник 5 опорных напряжений вырабатывает сигналы, пропорциональные велиичне постоянной времени нагрева теплоносителя и скорости его движения, которые вместе с сигналом датчика 3 температуры нагревателя подаются на входы множительного

35 устройства 9, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный знаменателю выражения под знаком экспоненты в соотношении (3).

На выходе сумматора 11 подаются сигналы, пропорциональные элементам числителя выражения под знаком экспоненты в соотношении (,3). Сигнал, пропорциональный экспоненте, формируется делительным устройством 13, множительным устройством 14, на второй вход которого подается сигнал от генератора 6 линейно-изменяющегося напряжения, соответствующий в каждый данный момент времени определенной

S0 пространственной координате, и экспоненциальным преобразователем 15.

Выходной сигнал устройства, соответствующий величине температуры теплоносителя в заданной точке рабочего пространства печи и в заданный момент времени, формируется множительным устройством 12.

06 6

Индикация текущей пространственной координаты и текущего времени осуществляется непосредственным измерением сигналов генератора 6. линейно-изменяющегося напряжения и таймера 7.

При использовании предлагаемого устройства достигается воэможность точного измерения распределенной температуры теплоносителя без увеличения количества датчиков; обеспечивается упрощение конструкции устройства и унификация входящих в него узлов,устройство может быть реализовано на базе серийно выпускаемых интегральных микросхем; отпадает необходимость проверки корректировки и однозначности измерения в каждом конкретном случае применения устроиства.

Экономический эффект от внедрения устройства на проходных нагревательных печах прокатного производства достигается за счет повышения точности измерения распределеннои температуры теплоносителя и возможности соблюдения заданной программы нагрева материала по мере его перемещения по рабочему пространству пеФормула изобретения

Устройство для измерения распре.деленной температуры теплоносителя проходной нагревательной печи, включающее блок ввода показаний датчиков, имеющий датчик температуры нагревателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения количества датчиков для измерения температуры теплоносителя, повышения точности измерения и упрощения устрой1 ства оно дополнительно содержит решающий блок, влючающий дифференцирующее звено, четыре множительных устройства, сумматор, делительное устройство и экспоненциальный преобразователь, а блок ввода показаний датчиков содержит датчик температуры нагреваемого материала на входе греющей зоны, источник опорных напряжений, генератор линейно-изменя" ющегося напряжения и таймер, причем выход датчика температуры нагревателя одновременно подключен к первому инвертирующему входу суммато,ра, входу дифференцирующей цепи, 7 90!306 третьему входу второго множительного устройства и второму входу четвертого множительнога устройства, 1, первыи. вход которого соединен с выходом экспоненциального преобразователя, вход которого соединен с выходом третьего множительного устройства, второй вход которого подключен к выходу генератора линейноизменяющегося напряжения, а первый !О вход соединен с выходом делительного устройства, причем второй вход последнего подключен к выходу второго множительного устройства, а первый вход — к выходу сумматора, причем третий неинвертирующий вход сумматора соединен с выходом датчика температуры нагреваемого материала на входе греющей зоны, а второй инвертирующий вход подключен.,к выходу . Ф -ФФФэе е первого множительного устройства, первый вход которого подключен к выходу дифференцирующего звена, а второй вход одновременно подключен к первому выходу источника опорного напряжения и первому входу второго множительного устройства, причем второй вход последнего соединен со вторым выходом источника опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Малый С.А. Экономичный нагрев S металла. М., "Металлургия", 1967, с.169.

2. Бутовский А.Г. Теория оптимального управления системами с распре— делительными параметрами Наука", 2о 1965, с. 424-431.

Заказ 12303/24 Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А.Абросимов

Редактор С.Крупенина Техред С.Мигунова Корректор A.Ôåðåíö