SU541155A1 - Устройство дл регулировани режима индукционного нагрева - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к системам автоматического регулировани  технологических нроцессов обработки металлов и может быть использовано в промышленных установках, где в процессе производства примен етс  индукционный нагрев. Известны устройства дл  регулировани  режима индукционного нагрева 1, 2. Эти устройства основаны на изменении мощности источника питани  в зависимости от различных сигналов (скорости движени  заготовки, пульсации амплитуды и частоты напр жени  и т. п.). Однако такие устройства сложны и не обеспечивают достаточной точности процесса регулировани . Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  регулировани  режима индукционного нагрева, содержащее датчик температуры - пирометр, автоматический регул тор и систему возбуждени  нагревател , соединенные иоследовательно 3. В таком устройстве регулироваиие режима нагрева осуществл етс  по одному сигналу- температуре поверхности заготовки, котора  определ етс  пирометром. При обработке металлов давлением в прессовом и кузнечном производстве необходимым условием  вл етс  равномерность нагрева по сечению заготовки. При индукционном нагреве мощность выдел етс  в поверхностном слое металла, а внутренние слои прогреваютс  за счет теплопроводности . Этот процесс достаточно инерционный , поэтому наиболее точно тепловое состо ние заготовки оценить, 1сход  из температуры нескольких точек сечени . Как правило, такими точками  вл ютс  поверхность и центр. Цель изобретени  - повыщение качества нагрева. Это достигаетс  тем, что предлагаемое устройство дополнительно содержит датчик мош,ности , вход которого включен параллельно нагревателю, а выход соединен с входом преобразовател , выход которого в свою очередь нодключен к второму входу автоматического регул тора. Преобразователь содержит два апериодических и одно интегрирующее звено, соединенные между собой параллельно, выходы которых нодключены к сумматору. Известна зависимость, устанавливающа  пропорциональность между мощностью, передаваемой индуктором в заготовку и ее температурой . Эта зависимость описываетс  выражением (t + S),

где /(- коэффициент, завис щий от теплофизических свойств;

Р - мощность, передаваема  в заготовку;

Т - температура точки сечени  заготовки; / - врем ;

5 - функци  времеии, учитываюи1,а  распределение внутренних источников тепла по сечению заготовки, завис ща  от частоты тока , размеров заготовки и координаты точки определени  температуры.

Таким образом, мощность, передаваема  в заготовку, может быть вз та в качестве сигпала , характеризующего температуру любой точки сечеии . Этот сигнал может быть преобразован в соответствии с указанной формулой аналоговыми звень ми. Первое слагаемое суммы K,Pt, иредставл юи1,ее собой линейно растун1ую функцию времеии, реализуетс  ийyvтегрнруюнщм звеном W(, где / -коэффициент усилени  звеиа; Р-оператор Лапласа . Второе слагаемое KPS проиорциональпо функции 5. Функци  5 представл ет собой монотонно возрастающую функцию времени, стрем и уюс  к установившемус  значению 5(оо). Значени  функции задаютс  таблицами . Данна  функци  может быть апнроксимироваиа выражением

( J. . f()(co)U-2e + е

.(i-)-(i-r).

Точность аиироксимации равна 3-4% при временных, близких к нулю, и стремитс  к точному значению функции при возрастании времени. Подобна  аиироксимаци  позвол ет реализовать функцию 5 двум  параллельно соединенными апериодическими звень ми с передаточными функци ми

(тт1

гдеK.Z - коэффициент усилени  апериодического звена; TI и Т2 - посто нные времени звеньев;

Р - оператор Лапласа.

Коэффициент усилени  и посто нные времени аналоговых звеньев рассчитываютс  в предлагаемом устройстве таким образом, что реализуетс  функци  5 дл  центра заготовки.

Таким образом, сигнал, пропорциональный мощности, преобразуетс  в сигнал, пропорциональный температуре центра заготовки и иодаетс  совместно с сигналом температуры поверхности на автоматический регул тор, который воздействует на мощность источника питани .

На чертеже представлена схема устройства дл  регулировани  режима индукционного нагрева.

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

днух апериодических 1 п 5 и одного интегрирующего звена G, соедпиеппых параллельно и подключенных к суммато)у 7. Преобразователь 3 и ппрометр I подключены к двум входам автоматического регул тора 8, выход которого через тиристорный возбудитель 9 подключен к обмотке возбуждени  10 источника пптапи  11 индуктора 12.

Устройство работает следующим образом.

Температурный сигнал с поверхности заготовки (на чертеже не показана) снимаетс  с помощью ппрометра 1. Температура центра заготовки определ етс  с помощью датчика мопцюстп 2 и преобразовател  3, который

п)еобразует сигнал о мощности нагревател  в сигнал о температуре цептра заготовки.

Оба сигнала одновременно подаютс  на автоматический регул тор. При изменении температуры цептра пли поверхности заготовки

мен етс  выходной спгпал автоматического регул тора. Этот сигнал воздействует через возбудитель 9 на обмотку возбуждени  10, что нриводит к из.менению напр жени  источнпка питанп  11 и передаваемой в индуктор 12 мощности.

Предлагаемое устройство позвол ет осуществить регулирование режима нагрева по температурным сигналам двух точек сечени  заготовки - поверхиости и центра. Регулирование по этим параметрам  вл етс  более качественным , так как на вход автоматического регул тора поступает больше информации о тепловом состо нии заготовки. Это создает возможность повышени  качества нагрева заготовок , разработки технологии ускоренного нагрева, увеличени  срока службы прокатного и прессового оборудовани . Экономический эффект при использовании предлагаемого устройства дл  регулировани  режима индукционного нагрева составл ет при нагреве заготовок 150 мм и производительности стайка 1000 т/сутки 100000 руб. и заключаетс  в повышении качества нагрева заготовок; в уменьшении износа валков стана и увеличении срока службы на 20%; в уменьшении простоев стана в св зи с его переоборудованием; в снижении обл имных усилий на 15%, следовательно , уменьшении установленной мощности приводных двигателей стана и в снижеНИИ расхода электроэнергии.

Claims (3)

1. Устройство дл  регулировани  режима пидукционного нагрева, содержащее датчик температуры, нодключенный к нервому входу автоматического регул тора, выход которого

подключеп к системе возбуждени  нагревател , о т л и ч а ю HJ, е е с   тем, что, с целью улучшени  качества иагрева, оно дополнительно содерлсит датчик мощности, вход которого включен параллельно нагревателю, а выход

соединен с входом преобразовател , выход

которого в свою очередь подключен к второму входу автоматического регул тора.

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что преобразователь состоит из двух апериодических и одиого интегрирующего звеиьев , соединенных между собой параллельно, выходы которых подключены к сумматору.

Источники информации,

прин тые во внимание ири экспертизе:

1.Патент США jYg 3510057, кл. G 05D 23/27, 1970.

2.Авт. св. № 151895, кл. G 05D 23/27, 1963.

3.Авт. св. № 200060, кл. В 23К 13/02, 1967.