Способ управления нагревом в многозонной индукционной установке Советский патент 1987 года по МПК H05B6/06 

113

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано при индукционном нагреве в металлургии машиностроении и других областях.

Целью изобретения является повышение качества нагрева путем выравнивания скоростей нагрева зон при полном использовании мощности источника питания.

На фиг,1 представлено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг,2 - блок-схема программы нагрева управляющей ЭВМ системы,

Индукционная установка, реализующая предлагаемый способ (фиг.1) содержит три параллельных колебательных контура 1-3 из индукторов и компенсирующих конденсаторов.

Колебательные контуры 1-3 включены в последовательную группу и . питаются от высокочастотного инвертора 4, частота которого задается генератором 5, который управляется входным сигналом регулятора 6 резонанса, на вход которого через коммутаторы 7-9 могут поступать сигналы рассогласования колебательных контуров 1-3. В любой момент времени может быть включен лишь один из трех коммутаторов. Работа коммутаторов управляется выходными сигналами про- граммируемых таймеров 10-12, включенных в кольцевую схему. Периоды работы таймеров программируются от управляющей ЭВМ 13, Измерение и ввод значений температур нагреваемых зон индукторов контуров 1-3 осуществляется с пoмoш ю многоканального АЦП 14,

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

Настройка инвертора 4 в резонанс с каждым из контуров 1-3 происходит с помощ,ью регулятора 6 резонанса. При этом для настройки инвертора, например , в резонанс с контуром 3 должен быть замкнут коммутатор 9, При этом сигнал рассогласования частоты от резонансной частоты контура 3 поступает на вход регулятора 6 резонанса, который в зависимости от знака и величины рассогласования изменяет частоту управляемого задающего генератора 5 до тех пор, пока не исчезнет сигнал, рассогласования, т,е, когда инвертор 4 настроится в резонанс с колебательным контуром 3.

62

Длительность настроенного состояния каждого контура ,1-3 определяется соответственно периодами таймеров

10-12, включенных в кольцевую схему и работающих поочередно, Конец работы каждого таймера является сигналом начала работы для следующего. Сигнал конца работы таймера 1. используется также как признак конца цикла, в течение которого каждая из нагрузок пребывает один раз в настроенном состоянии. Периоды Т,- тай- меров программируются с помощью

управляющей ЭВМ 13, Периоды таймеров пропорциональны скважностям настроенных состояний нагрузок, сумма периодов работы таймеров равна времени Т(7 , По истечению времени Т,

вычисляются и выводятся новые значения периодов Tt (скважностей Sj ) таймеров в зависимости от результатов измерений относительных темпе- рат1ф зон Q с помощью многоканального АЦП 14,

Выполнение программы управляющей ЭВМ 13 (фиг.2) начинается с ввода установленных конечных значений температур б; с пульта ЭВМ (блок 15)

Затем производится ввод с помощью АЦП . 14 значений температур всех зон (блок 16), где j - номер из- мерения в цикле. Следующий блок 17 осуществляет определение относитель

ных введенных значении температур

зон путем деления текущей температуры каждой зоны 1. /; 1 а конечное значение б к-i этой зоны. Блок 18 производит вычисление среднего значения относительных температур зон для j

измерений в цикле. Для этого исполь- зуется формула

д. (J-OM- IL€ V

. I

/

J

где

-If

&ij среднее относительное

0

5

значение температуры i зоны, вычисленное для j измерений в текущем цикле периодической настройки инвертора.

Формула позволяет вычислить среднее значение, используя лищь вычисленн ое для (J-1)-го измерения среднее значение и j измерение.

Это позволяет экономить память, не нужно хранить все измеренные значения и использовать для этих вычислений лишь две ячейки памяти для каж313

дои зоны. Далее блок 19 производит анализ конца цикла по выходному сигналу таймера il2, свидетельствующего о том, что завершился цикл, в тече- ние которого осуществлялись настрой- :ки на резонансные частоты контуров 1-3. В случае отсутстиия признака конца цикла возобновляется выполнение блока 16 и вводятся текущие зна- чения температур зон с последующим вычислением в блоках 16 и 18 относительных и средних значений. При наличии признака конца цикла выполняется блок 20, где осуществляется сортиров- к а средни х за цикл значений температур зон в и выбирается максимальное значение max 0 Значение i, соответствующее максимальному значению & равно номеру лидирующей зоны, имею- щей максимальную относительную температуру. Далее в блоке 21 производится анализ на достижение температурами зон конечных значений,. Для исключения перерегулирования анализ произ- водится дпя температуры лидирующей зоны. Если установленные конечные значения температур достигнуты, про изводится остановка выполнения программы (блок 24) или передача управ- ления для осуществления следующей после термической подготовки технологической операции, В противном случае выполняется блок 22, в котором

вычисляются по формуле значенияскваж

ностей, которые затем -выводятся ЭВМ 13 на таймеры 10-12 при выполнении блока 23, Выполнением блока 23 завершается цикл нагрева и управления Для выполнения следующего цикла вы- .полнение программы по окончанию вы- вода в блоке 23 продолжается выполнением блока 16.

Способ осуществляют в лабораторных условиях. Индукторы колебатель-- ных контуров 1-3 выполняют идентичными, различные резонансные частоты- контуров достигаются изменением величин емкости компенсирующих конденсаторов. Инвертор 4 выполняют по не- симметричной схеме и рассчитывают на мощность 100 кВт и выходную частоту 2400 Гц, Управляемый задающий генератор 5 вьшолняют на микросхеме Кр 1006 В и 1, ключи 7-9 - на поле- вых транзисторах. В качестве управляющей ЭВМ используют микро-ЭВМ Электроника-ДЗ-28, Таймеры 10-12 выполняют идентичными на микросхеме

ц 5 0 5 О

5

0

5 Q g

96

К580ВИ53, многоканальный АЦП 14 - на микросхеме К1111ПВ1. Дпя измере;- ния температур зон используют термоэлектрические преобразователи типа ТХА, для измерения рассогласования - фазовые дискриминаторы, в качестве регулятора 6 резонанса - ПИД-регуля- тор.

Длительность цикла равна 10 с. Постоянные времени нагрева зон 300 с, 500 с, 700 с. Конечные значения температур следующие: . 0 900 с, 700 °С, 0 500° С. Время нагрева до установленных значений темп ёратур составляет 350 с, Раз- ность между относительными значениями температур зон в течение всего процесса нагрева не более 0,005,

Для реализации способа существенное значение имеет выбор величины периода Т настройки. Его увеличение ведет к росту неравномерности относительных температур зон в процессе нагрева. Уменьшение цикла ограничивается суммой длительностей переходных процессов всех колебательных контуров. При близких к этой величине значениях цикла резко увеличивается длительность нагрева, поскольку снижается среднее значение мощности, воспринимаемой всеми зонами. Наиболее приемлемые значения цикла лежат в диапазоне (20-500 0.

Предлагаемый сгюсоб позволяет снизить на 25-30% неравномерность относительных температур в течение всего процесса нагрева.

Формула изобретения

Способ управления нагревом в многозонной индукционной установке, со- I держащей несколько параллельных колебательных контуров, настроенных на различные резонансные частоты и подключенных к источнику питания в виде инвертора с регулируемой выходной частотой, при котором контролируют температуры зон нагрева, индуктора каждого контура, изменяют выходную частоту источника питания по периодическому закону, настраивая ее поочередно в резонанс с частотой каждого из контуров, и регулируют скважность настроенного в резонанс с частотой контура состояния источника питания в функции измеренного значения температуры -одноименной зоны, отличающийся

с цепью повышения качества нагрева путем вьфавкивания скоростей нагрева зон при полном использовании мощности источника питания, определяют текущие относительные температуры каждой зоны путем деления измеренных тегчператур каждой зоны на заданное конечное значение температуры этой

13471966

зоны, определяют средние значения относительных температур зон за период изменения частоты, выбирают из средних значений максимальное и регулируют указанную скважность в каждой зоне пропорционально разности между максимальным и средним значением относительных температур в той же зоне,

Л ff OKI J

B.(} nSi,f-)di}

v- /

13

Hem

V

Останоб j

Изобретение относится к электротехнике и позволяет повысить качество нагрева. Индукционная установка содержит колебательные контуры (КК) 1, 2, 3 из индукторов и компенсирующих конденсаторов, подключенных к высокочастотному инвертору 4 с генератором. 5, управляемым регулятором 6 резонанса, на входы которого посту- пают через коммутаторы 7, 8, 9 сигналы рассогласования КК 1, 2, 3. В любой момент может быть включен один из коммутаторов, работа которых, программируется таймерами 10, 11, 12, . от ЭВМ 13. По максимальному среднему значению т-ры зоны за период изменения частоты регулируют скважность в каждой зоне пропорционально разности между макс, и средним значением относительных т-р в той же зоне. 2 ил. (Л со 4 Фиг.1

фиг. 2

Составитель О.Турпак Редактор И.Шулла Техред А.Кравчук Корректор Н. Король

-. - :

Заказ 5128/52Тираж 798Подписное

ШИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий N3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

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