Устройство для управления температурным режимом индукционной печи Советский патент 1987 года по МПК G05D23/19 

регулятор 3, исполнительный механизм 4, блок 7 сравнения, к входам которого подключены датчик температуры расплава и задатчик 6 температуры основной тигельной реакции, а выход через квадратор 9, связанный с син

1

Изобретение относится к регулированию температуры технологического объекта, в частности к регулированию термовременного режима индукционных тигельных печей,

Целью изобретения является повышение качества управления температурным режимом индукционной печи.

На фиг.1 дана схема устройства для управления температурньп 1 режимом индукционной печи; на фиг,2 - схема вычислительного блока; на фиг,3 - схема блока управления работой син- хрогенератора,

Устройство {фиг,1) содержит датчик 1 температуры расплава, представляющий собой пирометр излучения, последовательно соединенные измерительный преобразователь 2 с позиционным регулятором 3 (содержащим контактные задатчики нижней и максимальной температуры перегрева расплава), исполнительный механизм 4, трансформатор i

.питания печи, последовательно соединенные задатчик b температуры основной тигельной реакции, представляюще собой потенциометрический задатчик напряжения, первый блок 7 сравнения, второй вход которого соединен через масштабный блок 8 с датчиком температуры расплава, квадратор 9, представляющий собой функциональный преобразователь с квадратичной зависимостью, аналого-цифровой преобразова- тель 10, представляющий собой преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, второй вход которого связан с выходом синхрогенера- тора 11, представляющего собой мультивибратор, запускающийся от импульса запуска и прекращающий генерацию от импульса сброса, делитель 12, представляющий собой двоичный счетчик импульсов, счетчик 13, блок 14

хрогенератором 11 АЦП 10, делитель 12, счетчик 13, связанный с блоком 15 задания программы блок 14 совпадения и блок 16 формирования сигналов управления подключен к второму входу исполнительного механизма, 2з.п,ф-лы, 3 ил.

0

г

c

0

5

совпадения, представляющий собой цифровую схему сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходом блока 15 задания программ, представляющего собой двоичньй регистр памяти с ручной записью информации,блок 16 формирования сигналов управления, первый выход которого соединен с вторым входом исполнительного механизма 4, а второй выход - с табло 17 сигнализации.

Кроме того, устройство содержит блок 18 определения расхода охлаждающей воды, блок 19 определения температуры охлаждающей воды на входе в индуктор, блок 20 определения температуры охлаждающей воды на выходе из индуктора, блок 21 определения массы металла в печи, выходы которых соответственно соединены с четырьмя входами вычислительного блока 22, второй блок 23 сравнения, дифференциатор 24, блок 25 управления работой синкрогенератора, при этом выход вычислительного блока 22 связан с первым входом второго блока 23 сравнения, второй вход которого соединен через дифференциатор 24 с датчиком 1 температуры расплава, а выход - с первым входом блока 25 управления работой синхрогенератора, второй вход которого связан с выходом позиционного регулятора 3, третий вход - с вторым выходом первого блока 7 сравнения, а выход - с входом синхрогенератора 11, Вычислительный блок (фиг,2) содержит задатчик 26 постоянной величины, представляю(щй собой потенциометрический задатчик напряжения, последовательно соединенные сумматор 27, первый вход которого связан с выходом блока 19 определения температуры охлаждающей воды на входе в индуктор, а второй - с выходом блока 20 определения температуры охлаждающей

воды на выходе из индуктора, первый блок 28 умножения, второй вход которого связан .с выходом блока 18 определения расхода охлаждающей воды, второй блок 29 умноженияJ второй вхо которого соединен с выходом задатчи- ка 26 постоянной величины, блок 30 деления, второй вход которого связан с блоком определения массы металла в печи, а выход подключен к первому входу второго блока сравнения.

Блок 25 управления работой синхро генератора (фиг.З) содержит первый блок 31 инвертирования, первый блок 32 логического умножителя, последо- вательйо соединенные второй блок 33 инвертирования, вход которого является вторым входом блока управления 1 работой синхрогенератора, второй блок 34 логического умножения, триггер 35, второй вход которого связан с выходом первого блока 32 логического умножения, третий блок 36 инвертирования, третий блок 37 логического умножения, второй вход которого является третьим входом, а выход - выходом блок а управления работой синхрогенератора, при этом первый вход первого блока логического умножения соединен с выходом второго блока ин- вертирования, второй вход второго блока логического умножения - с входом первого блока инвертирования, выход которого связан с вторым входом первого блока логического умножения, а вход является первым входом блока управления работой синхрогенератора.

Устройство работает гледугащим образом.

В момент, когда температура перегрева превьшает равновесную, заданну задатчиком 6 в зависимости от марки чугуна, с первого блока 7 сравнения на третий вход блока 25 управления работой синхрогенератора и соответственно на второй вход третьего блока 37 логического умножения поступает сигнал, соответствующий логической 1. В начальньй момент триггер 35 находится в нулевом состоянии, п оэто му на первый вход третьего входа блока 37 логического умножения через третий блок 36 инвертирования поступает Логическая 1, Наличие логичес ких 1 на двух входах блока 37 позволяет получить сигнал 1 с выхода блока 37си запустить синхрогенератор

fO

J5

0

5

-5

О

5 0 5

5

0

1 1. Сигнал по.:тупает на вход блока 7 сравнения в одном масштабе. Когда синхрогенератор 11 запускает преобразователь 10 второй раз, температура перегрева превышает значение равно- весной температуры и их разность с {выхода первого блока 7 соавнения, возведенная в квадрат квадратором 9, поступает на вход преобразователя 10. Преобразователь 10 преобразует непрерывный входной сигнал в соответствующую последовательность импульсов. Если период запуска синхрогенератора выбран значительно меньшим одной минуты, то импульсы с выхода преобразователя поступают на делитель 12 с коэффициентом деления, равным отношению одной минуты к периоду следования импульсов синхро- генератора, С выхода делителя импульсы подаются на счетчик 13,

При наборе на счетчике числа (являющегося интегралом функции,-квадрата разности сигналов, поступающих на первый блок 7 сравнения), равного значению для чугуна данной марки, предварительно набранному на пере- . ключателях блока 15 задания прс грам- мы, срабатывает блок 14 совпадения, и сигнал совпадения поступает через блок 16 формирования сигнала управления на исполнительный механизм 4 для отключения питания печи и на световое табло 17 готовности металла. Таким образом, выдержка расплава определяется как интервал времени, за который интеграл функции квадрата разности температур от времени достигает заданного значения.

Рассмотрим случай, когда в печи находится жидкий чугун и еще нерасплавившийся лом. При достижении температурой жидкого чугуна значения, равного температуре перегрева, контур стабилизации (блоки 1-5) поддерживает среднюю температуру перегрева, определяемую зоной нечувствительности . контура стабилизации, которая задана контактами максимальной и нижней температур позиционного регулятора 3, Когда температура жидкого металла iдостигает максимальной температуры, позиционный регулятор 3 отключает питание печи и температура металла начинает уменьшаться. При этом на выходе дифференциатора 24 имеется.. сигнал, равный величине производной от температуры металла с„ .

512

Одновременно с вычислительного блока 22 поступает сигнал, пропорцио- нальньй изменению температуры металла в зависимости от тепловых потерь, определяемых для индукционной печи изменением теплосодержания воды, охлаждающей индуктор, и массой металла в печи. Изменение температуры tj определяется по формуле

til k - g(1)

де t - изменение температуры металла or тепловых потерь, вызванных охлаждением водой, С/с; V - расход воды, охлаждающей

индуктор, кг/см; - температура охлаждающей воды на выходе и входе индуктора соответственно,°С; k - коэффициент; . G - масса металла в печи, Здесь

7

кг.

i,.js

с

у

(2)

де

f- величина отношения полных тепловых потерь к величине тепловых потерь, вызванных охлаждением водой ( V 1,1-1,15);

с,, с - удельные теплоемкости охлаждающей воды и металла, соответственно, Дж/кг-град. Поскольку изменение температуры металла в данном случае определяется не только тепловыми потерями, вызванными охлаждением водой, но и поглощением тепла на расплавление лома, действительное изменение температуры t „ металла больше изменения температуры t, вычисленного в блоке 22.

Во втором блоке 23 сравнения оп- ределяется разность сигналов, соотВ нашем случае

в(-тствующих t и 1 It lijtf,, поэтому на выходе второго блока 23 сравнения появляется сигнал, соответствующий логической 1, который поступает на первый вход блока 25 управления работой синхрогенера- тора и соответственно, йа вход первого блока 31 инвертирования и на второй вход второго блока 34 логического умножения. Так как питание печи отключено, то с выхода позиционного регулятора 3 на второй блок 33 инвертирования поступает сигнал О и.

0

следовательно, с выхода второго блока инвертирования - 1. Поступление 1 на оба входа второго блока 34 логического умножения обеспечивает сигнал 1 на его выходе. Сигнал 1 поступает на единичньй вход триггера 35, который переходит в единичное состояние. Сигнал 1 с выхода триггера поступает на вход третьего блока 36 инвертирования, а с его выхода на первый вход третьего блока 37 логического умножения - О. Появление О на первом входе третьего блока 37 логического умножения приводит к изменению состояния выхода блока 37 из 1 в О. Синхрогенератор 11 отключается, что обеспечивает прекращение суммирования импульсов в счетчике 13 на время нахождения триггера 35 в единичное состояние, в результате чего интервал времени достижения на счетчике заданного числа увеличивается.

При уменьшении температуры металла до температуры, определяемой контактом нижней температуры перегрева, позиционный регулятор включает питание индуктора. Температура металла начинает возрастать и через некоторое время достигает максимальной температуры нагрева. Позиционньй регулятор 3 снова отключает питание печи. Если ,к этому моменту твердая . шихта еще не расплавилась, то триг- 5 гер 35 остается в прежнем состоянии,

при котором запрещено суммирование импульсов. Если твердой шихты в расплаве нет, то изменение температуры металла определяется в основном потерями тепла, вызванными охлазвдением водой, и уровни сигналов с дифференциатора 24 и с выхода вычислительного блока 22 совпадают. I

5

0

5 Сигнал с выхода второго блока 23, сравнения становится равным О. Этот сигнал поступает на первый вход блока 25 управления работой синхро- генератора и соответственно на вход

0 первого блока 31 инвертирования, а с выхода первого блока инвертирования сигнал 1 поступает на второй вход первого блока 32 логического умножения. На первый вход блока 32 сигнал

5 1 поступает от позиционного регулятора 3 через второй блок 33 инвертирования. Сигнал 1 с выхода первого блока 32 логического умножения поступает на нулевой вход триггера

35, который изменяет свое состояние на нулевое. Третий блок 36 инвертирования изменяет сигнал О с выхода триггера на 1.

Таким образом, на обоих входах третьего блока 37 логического умножения имеется 1 и соответственно единичный сигнал появляется на выходе блока 25 управления работой син- хрогенератора, по которому включает- ся синхрогенератор 11. Устройство продолжает подсчет импульсов в счетчике 13 до набора значения, заданного блоком 15, после чего отключается питание печи и сигнал о готовности металла поступает на табло 17,

Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет подсчет времени выдержки металла с учетом расплавления всей шихты. И минимально задан- ной выдержке подвергается весь металл, находящийся в печи.

Формула изобретения 25

1, Устройство для управления температурным режимом индукционной печи, содержащее датчик температуры

расплава, последовательно соединенныеЗО которого является четвертым входом

измерительньш преобразователь, позиционный регулятор, исполнительный механизм и трансформатор питания печи, последовательно соединенные задатчик температуры основной тигельной реакции, блок сравнения, второй вход -которого соединен через масштабный блок с датчиком температуры расплава, квадратор, аналого-цифровой

преобразователь, второй вход которо- 40 является вторым входом блока управго связан с выходом синхрогенератора, делитель, счетчик, блок совпадения, вторая группа входов которого соединена с выходом блока задания программ, блок формирования сигналов уп-45 ножения, третий блок инвертирования.

равления, первый выход которого соединен свторым входом исполнительного механизма,а второй выход -с табло сигнализации, отличающееся тем, что, с целью повышения качества 50 управления, в него введены вычислительный блок и блок определения расхода охлаждающей воды, блок определения температуры охлаждающей воды на входе в индуктор, блок определения 55 температуры охлаждающей воды на вы- ходе из индуктора, блок определения массы металла в печи, выходы которых соответственно соединены с первым.

вторым, третьим и четвертым входами вычислительного блока, второй блок сравнения, дифференциатор, блок управления работой синхрогенератора, при этом выход вычислительного блока связан с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен через дифференциатор с датчико температуры расплава, а выход - с первым входом блока управления работой, синхрогенератора, второй вход которого связан с выходом позиционного регулятора, третий вход - с вторым выходом первого блока сравнения, а выход - с входом синхрогенератора . 2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что вычислительный блок содержит задатчик постоянной величины, последовательно соединенные сумматор, первый вход которого является вторым входом вычислительного блока, а второй вход - третьим входом вычислительного блока, первый блок умножения, второй вход которого является первым входом вычислительного блока, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом задатчика постоянной величины, блок деления, второй вход

вычислительного блока, а выход - вы- ходом вычислительного блока.

3. Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок, управ- ления работой синхрогенератора содержит первый блок инвертирования, первый блок логического умножения, последовательно соединенные второй блок инвертирования, вход которого

ления работой синхрогенератора, второй блок логического умножения, триггер, второй вход которого связан с выходом первого блока логи lecKoro умтретий блок логического умножения, второй вход которого является третьим входом, а выход - выходом блока управления работой синхрогенератсра, при этом первый вход первого логического умножения соединен с выходом второго блока инвертирования, второй вход второго блока логического умножения - с входом первого блока инвертирования, выход которого связан с вторым входом первого блока логического умножения, а вход является первым входом блока управления работой синхрогенератора.

Редактор О,Головач

Составитель Гречишников Техред В.Кадар

Заказ 7265/46 Тираж 862Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, -4

Фиг. г

Фиг.З

Корректор Е.Сирохман

Изобретение касается регулирования термовременного режима индукционных тигельных печей и может быть использовано в металлургической промышленности. Целью изобретения является повышение качества управления режимом печей. Устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 температуры расплава, вторичный регистрирующий прчбор 2, позиционнчй S (Л to 00 to о со (PuB.f