SU1178782A1 - Устройство управлени нагревом ферромагнитных заготовок в методической нагревательной установке - Google Patents

Abstract

1; УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЗАГОТОВОК В МЕТОДИЧЕСКОЙ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ , содержащее подсоединенньй к нагревателю регулируемый источник питани , управл ющий вход которого соединен с выходом регул тора, два индуктивных датчика, расположенные снаружи нагревател  вдоль его продольной оси, механизм перемещени  обоих индуктивных датчиков вдоль нагревател , вход которого соединен с выходом блока сравнени , к входам которого подсоединен выход механизма перемещени  индуктивных датчиков, датчик скорости перемещени  заготовки , отличающеес  тем, что, с целью повьпиени  производительности и точности поддержани  заданной температуры металла в переходных . режимах пуска нагревател , оно снабжено блоком управлени , блоком коммутации и четырьм  ключами, причем первый и второй входы блока коммутации подсоединены к выходам датчика скорости и регул тора, а выход - к упрапл юиртм входам всех ключей, первый из которых расположен между датчиком скорости и входом блока сравнени , второй- выходом индуктивных датчиков и входом регул тора, третий - выходом индуктивных датчиков и входом блока сравнени , а четвертый - входом регул тора и выходом блока управлени , один из входов которого соединен с выходом регул тора, а второй - с выходом исполнительного механизма перемещени  датчи::ов. 2.Устройство по П.1, отличающеес  тем, что блок управлени  содержит ключ, компаратор , аналоговьй блок пам ти, два § усилител , выход одного из которых подсоединен к входу аналогового (Л С блока пам ти через ключ, первый управл ющий вход которого соединен с выходом компаратора, к одному из входов которого подсоединен выход другого усилител , причем первым входом блока управлени   вл етс  второй вход компаратора, вторым входом - входы усилителей, а выходом выход аналогового блока пам ти. 3.Устройство по П.1, отличающеес  тем, что блок коммутации содержит блок пам ти, источник опорного напр жени  и блок сравнени , причем источник опорного напр жени  соединен с первым входом блока сравнени , выход которого соединен с первым входом блока пам ти , второй вход которого  вл етс  первым входом блока коммутации, второй вход блока сравнени   вл етс  вторым входом блока коммутации, выход блока пам ти  вл етс  выходом блока коммутации.

Description

1 11

Изобретение относитс  к электротермии и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и других област х промьшшенности , использующих нагревательные установки непрерьтного действи , например индукционные, дл  нагрева ферромагнитных заготовок до температур , превышающих температуру магнитных превращений.

Цель изобретени  - повышение производительности и точности поддержани  заданной температуры металла в переходных режимах пуска нагревател .

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг.2 график изменени  мощности и температуры на выходе из нагревател ; на фиг. 3 - распределение температуры вдоль нагревател ; на фиг. 4 график изменени  мощности нагрева в функции координаты точки магнитных превращений.

Устройство содержит нагреватель 1, индуктивные датчики 2 и 3, регу тор 4, выполненный, например, на базе регулирующего устройства типа РБА-П системы АКЭСР, регулируемьй источник 5 питани , например АРИР, нагреваемое изделие 6, датчик 7 скорости перемещени  металла, блок 8 сравнени , выполненный, например, на базе блока суммировани  типа БКР-1-П системы АКЭСР, исполнительный механизм 9 перемещени  индуктивных датчиков, блок 10 формировани  сигнала управлени , блок 11 оммутации, ключи 12-15.

Блок 10 формировани  сигнала правлени  содержит усилители 16,17, омпаратор 18, ключ 19, аналоговый лок 20 пам ти, вьшолненньм, наприер , на базе блока динамических пребразований типа БДП-П системы КЭСР.

Блок 11 коммутации содержит блок 21 ам ти,выполненный,например,на базе блока динамических преобразований БДП-П системы АКЭСР, источник 22 опорного напр жени , блок 23 сравнени , вьтолненный, например на базе блока БСЛ-04 системы АКЭСР.

В процессе пуска нагревател  из холодного состо ни , когда в нагревателе наход тс  холодные заготовки, при включении механизма перемещени  заготовок сигнал пуска воздействует

822

на блок 21 пам ти блока II коммутации . На выходе блока 21 пам ти по вл етс  сигнал, соответствующий 1, который воздействует на ключи 12-15, отсоедин   с помощью ключа 12 вход блока 8 сравнени  от выхода датчика 7 скорости и подсоедин   второй вход блока 8 сравнени  к выходу индуктивных датчиков 2 и 3 с помощью ключа

14. Одновременно ключ 13 отсоедин ет один вход регул тора 4 от выхода индуктивных датчиков 2 и 3, а ключ 15 подсоедин ет второй вход регул тора 4 к вькоду блока- 10 формировани 

сигнала управлени .

Так как в индукторе наход тс  холодные заготовки, индуктивные датчики 2 и 3 формируют сигнал, которьй через ключ 14 и блок 8 сравнени  воздействует на исполнительный механизм 9 перемещени  индуктивных датчиков, который перемещает индуктивные датчики 2 и 3 вправо. Когда индуктивные датчики 2 и 3 перемест тс  в положение, соответствующее координате точки Кюри в установив шемс  режиме работы с минимальной скоростью, сигнал с выхода исполнительного механизма 9 воздействует

на ключ 19, подсоедин   вход блока 20 пам ти к выходу усилител  17. Аналоговый блок 20 пам ти формирует сигнал, которьй через ключ 15 и регул тор 4 воздействует на регулируемый источник 5 питани , подключа  к входу нагревател  1 максимальную мощность.

. Под действием подводимой к нагреватепю мощности измен етс  температурное распределение в металле по длине нагревател , а координата точки магнитных превращений перемещаетс  влево (фиг. 3), вызыва  изменение сигнала на выходе датчиков 2 и 3.

Сигнал рассогласовани  на выходе ин-. дуктивных датчиков 2 и 3 через ключ 14 и блок 8 сравнени  воздействует на исполнительный механизм 9, которьй перемещает индуктивные датчики

в сторону, соответствующую ликвидации рассогласовани .

Сигнал с вькода исполнительного механизма 9 перемещени  индуктивных датчиков 2 и 3 воздействует на усилители 16, 17 блока 10 формировани  сигнала управлени . С выхода усилител  16 сигнал поступает на один вход компаратора 18; нл другой вход компаратора 18 поступает сигнал с выхода регул тора 4. В момент равенства этих сигналов компаратор формирует на выходе сиптал, который воздействует на ключ 19, подсоедин   выход усилител  17 к входу аналогового блока 20 пам ти. Аналоговый блок 20 пам ти при замыкании ключа 19 формирует на выходе сигнал управлени , воздействующий через ключ 15 на регул тор 4. Регул  тор 4 воздействует на регулируемый источник 5 питани , измен   уровень подводимой мощности до значени , соответствующего условию поддержани  температуры металла на выходе из нагревател  на заданном . Необхо димый уровень мощности определ етс  из соотношени  Р kU , где U сигнал на вьтходе усилител  17 мент, когда сигналы с выхода усилител  16 и с выхода регул тора 4 срав , н ютс  и ключ 19 подсоединит вход блока 20 пам ти к выходу усилител  17; k - коэффициент пропорциональное ти между мощностью и напр жением на выходе усилител  17 (лини  DE на фиг, 4) . Под действием нового уровн  мощности координата точки Кюри начнет перемещатьс  вправо (фиг, 1,3); сигнал рассогласовани  на выходе индуктивных датчиков 2 и 3 через ключ 14 и блок 8 сравнени  воздействует на исполнительный механизм 9, перемеща  индуктивные датчики 2 и 3 в сторону уменьшени  рассогласовани  Когда сигналы с выхода усилител  16 и выхода регул тора 4 на входе компа ратора 18 вновь сравн ютс ,компарато формирует на выходе сигнал, который воз действует на ключ 19,подсоедин   вгзкод усилител  17 к входу блока 20 пам ти. Вновь формируетс  сигнал, который через ключ 15 и регул тор 4 воздействует на регулируемьй источник 5 питани , измен   уровень подводимой к нагревателю мощности. Такой процесс ступенчатого изменени  мощности нагрева будет происхо-50 дить до тех пор, пока уровень мощности не станет равным установившемус  значению. В момент равенства мощности , подводимой к нагревателю, установившемус  значению, сигнал на 55 входе блока 23 сравнени  становитс  равным опорномл - сигналу; блок 23 сравнени  формирует сигнал, который воздействует на второй вход блока 2Т пам ти. На выходе блока 21 пам ти по вл етс  сигнал, соответствующий О, который воздействует на ключи 12-15, подсоедин   с помощью ключа 12 один, вход задающего устройства 8 к выходу датчика 7 скорости, а с помощью ключа 13 - вход регул тора 4 к выходу индуктивных датчиков 2 и З и отсоедин   с помощью ключа 14 второй вход задающего устройства 8 от выхода индуктивных датчиков 2 и 3, -а с помощью ключа 15 - второй вход регул тора 4 от выхода блока 10 формировани  сигнала управлени . По снить сущность заложенных в устройство принципов управлени  можно следующим образом. Известно, что программа изменени  мощности нагрева, минимизирующа  отклонение температуры металла на выходе из нагревател  в процессе пуска, носит кусочно-посто нньй характер. Ей однозначно соответствует температурное распределение в металле по длине нагревател , а следовательно, и положение точки магнитных превращений . При этом температура металла на выходе из нагревател .в процессе реализации оптимальной программы равна заданному значению, т.е. практически отсутствует какое-либо отклонение температуры металла на выходе из нагревател  от заданного значени  (фиг. 2). Следовательно, реализаци  замкнутой системы с обратной св зью по температуре металла на выходе из нагревател  не представл етс  возможной , так как отсутствует отклонение температуры металла на выходе. Однако в этом случае возможна реализаци  замктгутой системы с обратной св зью по положению точки магнитных превращений , координаты которой однозначно определ ютс  уровнем подводимой к нагревателю мощности на каждом интервале посто нства. На фиг. 2 показаны график изменени  мощности Р нагрева полученный из услови  минимума отклонени  температуры металла на выходе из нагревател  в процессе вькода на установившийс  ре;хим (крива  СА) , и температура металла на выходе из нагревател  (крива  в); на фиг. 3 - температурное распределение в металле по длине нагревател  в различные моменты времени Г, 2 , os ,

ветствующие моментам переключени  подводимой к нагревателю мощности.

Как следует из графиков, существует вполне определенна  зависимость между координатной точкой магнитных превращений, уровнем подводимой к нагревателю мощности и моментам ее переключени , из которой вытекает возможность реализации устройства, обеспечивающего автоматическое определение требуемого уровн  мощности на каждом интервале управлени  и моментов переключени  с одного уровн  на другой. Така  зависимость может быть найдена по известным со-, отношени м и представл ет собой кусочно-посто нную функцию Р(Х, где РП уровень мощности на п-ом интервале оптимальной программы; , -Соответствующа  координата точки магнитных превращений в конце п-го интервала.

На фиг. 4 представлен график изменени  мощности нагрева в функции координаты точки магнитных превращений . Здесь точка А с координатами и соответствует установившемус  режиму работы.

В процессе выхода на установивший с  режим мощность нагрева принимает последовательно значени  1 PZ. РЗ 4 , которым соответствуют моменты переключени 

-1. .. ( 3

И координаты точки магнитных превращений Хц,, Х,2 «.5 К4 KS Х (фиг. 4).

Как следует из фиг. 4 переключени мощное- и нагрева с одного уровн  на другой происходит, когда точка магнитных превращений достигает определенного положени . Это положение (координата) однозначно определ етс  уровнем мощности нагрева дл  каждого

интервала посто нства в момент переключени , а совокупность координат точки магнитных превращений, соответствуюпщх моментам переключени  с одного уровн  мощности на другой, представл ет собой пр мую линию (лини  ВС, фиг. 4), параметры которой определ ютс  по известным соотношени м. Аналогично определ етс  зависимость уровн  мощности дл  каждого последующего интервала посто нства от координаты точки магнитных превращений в момент переключени . Она представл ет собой пр мую, проход щую через точку установившегос  режима и точку на оси ординат, соответствующую уровню мощности тепловых потерь с поверхности нагреваемого издели  (лини  ВС, фиг. 4).

Далее, име  установленные зависимости моментов переключени  и уровней мощности нагрева от координаты точки магнитных превращений, можно легко преобразовать их в соответствующие напр жени , св занные с координатой точки магнитных превращений соответствующими коэффициентами. Подобные зависимости можно реализовать с помощью линейных преобразователей, выполненных, например, на операционных усилител х. Полученные с помощью линейных преобразователей напр жени  используют затем дл  формировани  требуемого закона изменени  мощности нагрева в процессе-пуска нагревател  так, как это показано при описании, работы устройства.

Предлагаемое устройство повьппает точность поддержани  заданной температуры металла на выходе из нагревател  в переходных режимах пуска, что позвол ет исключить брак от перегрев заготовок, увеличить производительность установки, снизить расход электроэнергии на нагрев.

Claims (3)

1; УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЗАГОТОВОК

В МЕТОДИЧЕСКОЙ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ, содержащее подсоединенный к нагревателю регулируемый источник питания, управляющий вход которого соединен с выходом регулятора, два индуктивных датчика, расположенные снаружи нагревателя вдоль его продольной оси, механизм перемещения обоих индуктивных датчиков вдоль нагревателя, вход которого соединен с выходом блока сравнения, к входам которого подсоединен выход механизма перемещения индуктивных датчиков, датчик скорости перемещения заготовки, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и точности поддержания заданной температуры металла в переходных режимах пуска нагревателя, оно снабжено блоком управления, блоком коммутации и четырьмя ключами, причем первый и второй входы блока коммутации подсоединены к выходам датчика скорости и регулятора, а выход - к управляющим входам всех ключей, первый из которых расположен между датчиком скорости и вхо дом блока сравнения, второй’- выходом индуктивных датчиков и входом регулятора, третий - выходом индуктивных датчиков и входом блока сравнения, а четвертый - входом регулятора и выходом блока управления, один из входов которого соединен с выходом регулятора, а второй - с выходом исполнительного механизма перемещения датчиков.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления содержит ключ, компаратор, аналоговый блок памяти, два усилителя, выход одного из которых подсоединен к входу аналогового блока памяти через ключ, первый управляющий вход которого соединен с выходом компаратора, к одному из входов которого подсоединен выход другого усилителя, причем первым входом блока управления является второй вход компаратора, вторым входом - входы усилителей, а выходом выход аналогового блока памяти.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок коммутации содержит блок памяти, источник опорного напряжения и блок сравнения, причем источник опорного напряжения соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого является первым входом блока коммутации, второй вход блока сравнения является вторым входом блока коммутации, выход блока памяти является выходом блока коммутации.

SU „„1178782