Методическая индукционная нагревательная установка Советский патент 1983 года по МПК H05B6/10 

(54) МЕТОДИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИОННАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ. Изобретение относится к устройств для индукционного нагрева металла по обработку давлением. Известен методический индукционный нагреватель содержащий зонный индуктор с питанием каждой зоны от индивидуального регулируемого источника, системой автоматического регулирования температуры и механизмом перемещения заготовок 1 3 . Недостаток его состоит в том, что каждая зона питается от индивидуального источника и при выходе из строя любого из них нагреватель останавливается. Наиболее близкой по техническому к предлагаемому является индукционная методическая нагревательная уста новка, содержащая индуктор с зонами предварительного и конечного нагрева механизм перемещения заготовок с задатчиком темпа и блоком контроля темпа, подключенным выходом к управУСТАНОВКАляющему входу контактора, силовой вход которого связан с источником централизованного питания, а выходс индуктором через первый силовой вход управляемого коммутатора, второй силовой вход которого связан с выходом тиристорного преобразователя частоты, снабженного блоком защиты и блоком управления, вход которого подключен к выходу снабженного задатчиком температуры аналогового регулятора температуры, подключенного входом к первому выходу преобразователя сигнала, второй выход которого соединен с входом снабженного задатчиком температуры релейного регулятбра температуры, а вход - с датчиком температуры заготовки. Зона предварительного нагрева питается от шин централизованного питания и тем самым повышается, по сравнению с индивидуальным, надежность работы установки 2 3 . 10 Ьднако наличие индивидуального источника питания регулируемой зоны снижает надежность установки, так кик вероятность выхода из строя индивидуального источника пл-тания намного выше чем системы централизован ного питания, а использование лишь нерегулируемой зоны нагрева не обеспечивает необходимого качества нагрева . Цель изобретения - повышение производительности и надежности работы индукционного нагревателя за счет автоматического переключения источников питания и сокращения времени простоев. Для достижения указанной .цели, в методической индукционной нагрёвательнрй установке, содержащей индукто с зонами предварительного и конечного нагрева, механизм перемещения заготовок с задатчиком темпа и блоком контроля темпа, подключенным выходом к управляющему входу контактора -..-... 1 .. - . силовой вход которого связан с источни гом централизованного питания, а выход - с индуктором через первый силовой вход управляемого коммутатора, второй силовой вход которого свя, зан с выходом тиристорного преобразователя частоты, снабженного блоком защиты и блоком управления, вход которого подключен к выходу снабженного задатчика температуры аналогового регулятора температуры, подключенного входом к первому выходу преобразователя сигнала, второй выход которого соединен с входом снабженного задатчи ком температуры релейного регулятора температуры, а вход - с датчиком тем пературы заготовки, она снабжена датчиком наличия заготовки, релейным элементом, двумя логическими элементами ИЛИ, двумя двухкодовыми и одним трехвходовым элементами И и снабженным задатчиком момента переключения дополнительным релейным регулятором, вход которого подключен к третьему выходу преобразователя сигнала а выход - к первому входу первого двухвходового элемента И, связанного выходом с управляющим входом коммутатора , а вторым входом - с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом блока за- 55 щиты, а второй через релейный элемент - с управляющим выходом тиристорного преобразователя частоты, выход 14 датчика наличия заготовок соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу релейного регулятора, а выход -. к первому входу трехвходового элемента И, связанного вторым входом с задатчиком темпа, третьим входом - с управляющим выходом технологического устройства, а выходом - с управляющим входом механизма перемещения, выход которого подключен к первому входу : второго двухвходового элемента И, второй вход которого соединен с управляющим выходом коммутатора, а выходс входом блока контроля темпа. На чертеже изображена блок-схема установки. Установка содержит зону предварительного 1 и конечного 2 нагрева, механизм 3 перемещения с задатчиком k темпа и блоком 5 контроля темпа, управляемый коммутатор 6, контактор 7, тиристорный преобразователь 8 частоты с блоком 9 управления мощности и бло,,i ком 10 защиты, датчик 11 температуры и датчик 12 наличия заготовок, преобразователь 13 сигнала, аналоговый регулятор It с задатчиком 15 номинальной температуры, релейный регу гулятор 16 с задатчиком 17 минимальной температуры, дополнительный релейный регулятор 18 с задатчиком 19 момента переключения источником питания,релейный элeмeнt 20, логические элементы И 21, 22 и 23, элементы ИЛИ 2М и 25Коммутатор 6 содержит управляющий вход 26, управляющие выходы 27 и 28, силовые выходы 29-32, первый силовой вход и второй силовой вход 35-36. Силовой вход контактора 7 для подключения централизованного питания отмечен позицией 37 а вход сигнала г°-г°внрсти технологического устройства - 38, Устройство работает следующим образрм. В зоне 1 предварительного нагрева пpoизвoдиtcя нагрев заготовок до 900-1000°С, а в зоне 2 конечного нагрева - до заданной температуры (1200-1300 ). Заготовки перемещаются по зонам с помощью механизма 3 перемещения. Темл перемещения задается задатчиком Ц темпа по сигналу с механизма перемещения. В случае остановки механизма перемещения на один из 510 входов элемента И 21 подается сигнал Блок контроля темпа представляет собой реле времени с регулируемой уставкой. Счет времени начинается с момента появления сигнала на выходе логического элемента И 21. По окончании счета контактор 7 отключается. Датчик 12 наличия заготовок следит за наличием заготовок на выходе зоны 2, а датчик 11 температуры измеряют их поверхностную температуру. Преобразователь 13 сигнала преобразует сигнал с датчика температуры в униФицированный сигнал по трем выходам. Аналоговый регулятор 1 сравнивает сигнал на выходе преобразователя 13 сигнала с сигналом задатчика номинальной температуры 15, выделяет их разность и усиливает. Релейный регулятор 18 в момент равенства сигналов с преобразователя 13 и задатчика 19 момента переключения источников питания вырабатывает управляющий сигнал. Релейный регулятор 16 с задатчиком 17 минимальной температуры работает аналогично. Тиристорный преобразователь 8 час тоты (например, ТПЧТ-ЮО) подключен для питания зоны 2 конечного нагрева высокочастотной энергией. Его блок 9 (управления мощностью позволяет регулировать в широком диапазоне мощност подводимую к индуктору зоны 2. Величина этой мощности зависит от сигнала на входе блока 9 управления мощностью. Включение преобразователя производится сигналом, управляемого коммутатора в его цепи 27. Блок 10 защиты предназначен для защиты преобразователя при коротких замыканиях и срывах инвертирования. При любой неисправности в работе преобразователя, а также при его отключении, си нал на выходе блока защиты пропадает Релейный элемент 20 характеризует готовность преобразователя к включению. После включения преобразователя сигнал на его выходе исчезает, а сиг нал с блока защиты появляется. После самопроизвольного отключения преобразователя сигнала на выходе релейно го элемента не появляется (неисправность преобразователя). Управляемый коммутатор, собранный либо на контактных либо на бесконтак ных элементах подключает зоны нагрева к источникам питания. Коммутатор имеет два устойчивых положения. В пе 14 вом положении (в отсутствии управляющего сигнала на входе 26) замкнуты полюса 30-31, 33-29, . Зоны нагрева при этом включены последователь но и через контакт 7 подключены к шинам централизованного питания. Во втором положении зона 1 подключается черэз контактор 7 к шинам централизованного питания, а зона 2 - к тиристорному преобразователю (замыкаются полюса 29-33, 30-3, 31-35, 32-36). Переключение коммутатора производится подачей управляющего сигнала на вход 2б. Во втором положении на выходных клеммах 27-28 появляются сигналы, один из которых включает в работу преобразователь 8, а второй поступает на вход логического элемента И 21. Логические элементы И и ИЛИ выполнены на полупроводниковых и релейных элементах. Принцип работы схемы поясняется для основных режимов ее работы, а именно при первоначальном пуске в стационарном, дежурном и аварийном режимах. Первоначальный пуск схемы производится как на пустые индукторы (без заготовок), так и на загруженные холодными заготовками индукторы зон 1и 2. В том и другом случае управляемый коммутатор 6 находится в первом положении, т.е. зоны нагрева включены последовательно и через коммутатор 7 подключены к шинам централизованного питания. При пуске на пустые зоны на выходе датчика наличия заготовок 12 и логического элемента ИЛИ 2k имеются сигналы. Поэтому на выходе логического элемента И 22 с частотой, определяемой задатчиком 4 темпа формируется сигнал, который приводит в движение механизм перемещения заготовок. I - Постепенно заполняя зоны, заготовки Прогреваются. Достигнув конца зоны 2нагрева, они имеют температуру 700-800°С. Реагируя на крайнюю заготовку, датчик 12 наличия заготовок срабатывает и на его выходе исчезает сигнал, что приводит к остановке механизма перемещения 3- Дальнейший нагрев происходит без продвижения заготовок. При достижении крайней заготовкой температуры, соответствующей моменту переключения источников питания (900°С) , который определяется задатчиком 19, срабатывает релейный регу10лятор 18 и при наличии сигнала готовности на выходе, релейного элемента 20, управляемый коммутатор 6 пере,ключается во второе положение и включает преобразователь 8. На выходе блока 10 защиты появляется сигнал, а на выходе релейного элемента он исчезает. Таким образом зона 1 запитывается от шин централизованного питания, а зона 2 - от тиристорного преобразователя с максимальной выходной мощностью. При этом включается в работу блок 5 контроля темпа, так как срабатывает элемент И 21 на входе которого появляется сигналы с механизма перемещения и с управляемого коммутатора 6 (выход 28). Через некоторое время, определяемое уставкой блока 5 контактор 7 обесточит зону 1 предварительного нагрева. Зона конечного нагрева остается запитанной от тиристор ного преобразователя, работающего с максимальной выходной мощностью. При достижении крайней заготовкой минимальной температуры определяемой задатчиком 17 но достаточной для ее последующей обработки, срабатывает релей -;ый регулятор 16 и включает механизм перемещения. Блок контроля темпа при этом включает контактор 7Начинается выдача нагретых заготовок. Температура заготовок на выходе зоны 2 продолжает расти и достигает номинального значени-я t t + in - ном „ определяемого задатчиком 15. В работу включается аналоговый регулятор 1, который, воздействуя на блок управления мощностью 9, устанавливает выходную мощность преобразователя, чтобы она соответствовала номинальной температуре выходящих из зоны нагрева 2 заготовок. Если по каким-либо причи нам за период темпа толкания температура нагрева заготовок не достигает мини- мального значения, выдача заготовки задерживается. Выдача произойдет только тогда, когда сработает регулятор 1б, че рез некоторое время процесс нагрева cTa Билизируется и схема переходит в стационарный режим работы. Первоначальный пуск на полностью загруженные холод ными заготовками зоны производится аналогичнно, за исключением того, что меха низм перемещения-заготовок включается в работу тогда, когда температура в зоне 2 достигнет минимального значения. Температура же в зоне 1 нескольКО выше температуры, при которой производится переключение источников питания (зависит от уставки блока контроля темпа). Подключение шин централизованного питания к последовательно включенным Эонам нагрева, а тиристорного преобразователя к зоне 2 с разогретыми заготовками, позволяют облегчить тяжелые режимы работы машинных генераторов, связанные с набросом нагрузки, и режим пускового процесса тиристорного преобразователя. Стационарный режим рабоы характеризуется тем, что зоны питаются отдельно, а заготовки выходят из нагревателя имея номинальную температуру с темпом, определяемым задатчиком темпа 4 сигнал на выходе задатчикаt всегда бтстаетпо времени от сигнала на выходе элемента ИЛИ 2 и выходе регулятора 16. Выходная мощность преобразователя определятся аналоговым регулятором 1. В дежурный режим работы схемы переводится в случае возникновения какой-либо задержки в приеме нагретой заготовки (например, при остановке пресса). При этом исчезает сигнал готовности технологического объекта, на выходе элемента И 22 сигнал исчезает, останавливается механизм 3 перемещения заготовок и включае ся в работу блок 5 контроля темпа (появляется сигнал с выхода блока З)- Если за время его работы не появляется сигнала готовности технологического объекта, то контактор 7 по команде с блока 5 контроля темпа отключает зону 1 от шин централизованного питания. Вторая зона остается подключенной к преобразователю, а температура заготовки, за которой следит датчик 11 температуры автоматически поддерживается неизменной по цепи 11-13-1 1-9-8-6-2. В этом режиме температура задается задатчиком 15Аварийным режимом работы считается режим, когда выходит из строя тиристорный преобразователь частоты. При этом на выходе блока 10 защиты элемента ИЛИ 25 и элемента И 23 исчезают сигналы. Управляемый коммутаTpjj 6 переключается в первое положение, зоны включаются последовательно и запитываются от шин централизованного питания, а тиристорный преобразователь отключается. Удельная мощность, идущая на нагрев заготовок j при последовательном включении зон, значительно меньше, чем в стационарном режиме и для получения температуры заготовок на выходе зоны 2 на минимальном заданном уровне требуется уменьшить темп подачи заготовок. Он определяется релейным регулятором 16. Сигнал на включение подачи заготовок пойдет только тогда, когда сигнал на выходе преобразователя сигнала 13 достигнет значения уставки задатчика минимальной температуры 17- В этом режиме нагреватель работает с минимальной производительностью. После устранения неисправности в тиристор- ном преобразователе включают релейный элемент 20. На выходе элемента И 23 появляется сигнал и управляемый коммутатор 6 переключается во второе положение. После завершения переходного процесса нагреватель работает в стационарном режиме. Технические преимущества предлагаемого изобретения выражаются в том что обладая достинствами как централизованного, так и индивидуального питания, нагреватель имеет высокую надежность в работе и позволяет с высокой точностью производить нагрев заготовок до заданной температуры. Формула изобретения Методическая индукционная нагревательная установка, содержащая индуктор с зонами предварительного и конеч ного нагревателя, механизм перемещени заготовок с задатчиком темпа и блоком контроля темпа, подключенным выходом к управляющему входу контактора, силовой вход которого связан с источником централизованного питания, а выход - с индуктором через первый силовой вход управляемого коммутатора, второй силовой вход которого связан с выходом тиристорного преобразователя частоты, снабженного блоком защиты и блоком управления, вход которого 10 1 .10 одключен к выходу снабженного задатикон температуры аналогового регуляора температуры, подключенного входом к первому выходу преобразователя си1 нала, второй выход которого соединен с входом снабженного задатчиком температуры релейного регулятора температуры, а вход - с датчиком температуры заготовки, отличающаяс я тем, что, с целью повышения производительности, она снабжена датчиком наличия заготовки, релейным элементом, двумя логическими элементами ИЛИ, двумя двухвходовыми и одним трехвходовым элементами И и снабженным задатчиком момента переключения дополнительным релейным регулятором, вход которого подключен к третьему выходу преобразователя сигнала, а выход - к первому входу первого двухвходовопо элемента И, связанного выходом с управляющим входом коммутатора, а вторым входом - с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен С выходом блока защиты, а второй через релейный элемент - с управляющим выходом тиристорного преобразователя частоты, выход датчика наличия заготовок соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу релейного регулятора, а выход - к первому входу трехвходового элемента И, связанного вторым входом с задатчиком темпа, третьим входом - с управляющим выходом технологического устройства, а выходом - с управляющим входом механизма перемещения, выход которого подключен к первому входу второго двухвходового элемента И, второй вход которого соединен с управляющим выходом коммутатора, а выход - с входом блока контроля темпа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 813825, кл. Н 05 В 6/06, 1979. 2.Электротермия, М., Информэлектро. 1963, № Ц, с. 25-28,