Устройство для регулирования теплового режима методической индукционной установки Советский патент 1990 года по МПК H05B6/06 

Фаг.1

Изобретение может быть использовано в металлургии и машиностроении, где применяются нагревательные установки непрерывного действия, или в . нагревательных установках периодического действия при ускоренном изотермическом нагреве и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1577081.Ш

Цель изобретения - сокращение времени переходного процесса в нестацио- ндрных режимах работы установки.

На фиг. 1 изображена блок-схема Устройства; на фиг. 2 - схема узла охлаждения; на фиг.З - графики измерения мощности и тепловых потерь при пуске с помощью предлагаемого устройства.

Устройство нагрева изделия 1 содер- 2 индуктор 2, источник 3 питания, регулирующий блок 4, выполненный, например, на базе стандартного суббло- Ja и имеющий четыре входа, блок 5 коррекции задания, датчики 6-8 темпе- 2 ратуры, датчик 9 скорости, ключи 10 - 12, узел 13 охлаждения, регулятор 14 расхода охлаждающей среды (воздуха), блок 15 управления, компаратор 16, Второй и третий источники 17 и 18 3 Опорного напряжения. Блок 5 коррек- фт задания состоит из сумматора 19, первого источника 20 опорного напряжения, аналогового блока 21 памяти, клкыа 22, времязадающего счетного 3

блока 23. Индуктор 2 подсоединен к

I

Выходу источника 3 питания, соединенного с регулирующим блоком 4, первый Вход которого соединен с выходом датчика 9 скорости перемещения изделия 1, 4 второй - через первый ключ 10 с датчиком 6 температуры, третий - через второй ключ 11 с выходом аналогового блока 21 памяти, четвертый вход через - четвертый ключ 12 с источником 18 4 опорного напряжения, первый вход компаратора 16 подсоединен к источнику 8 опорного напряжения, второй - к выходу блока 21 памяти, выход компаратора 16 подсоединен к управляющему « входу четвертого ключа 12 и к второму входу блока 15 управления, к первому входу которого подсоединен выход датчика 6 температуры, выход блока 15 управления подсоединен к входу регуля- тора 14 расхода, подсоединенного к входу узла 13 охлаждения, один вход времятадающего устройства 23 подсоеди- к выходу датчика 9 скорости, второй вход - к выходу датчика 6 температуры, один вход сумматора 19 подсоединен к выходу датчика 7 температуры, второй - к выходу датчика 8 температуры, третий - к источнику 20 опорного напряжения, а выход сумматора 19 через ключ 22 подсоединен к входу блока 21 памяти.

Узел 13 охлаждения содержит исполнительный механизм 24, соединенный с дроссельной заслонкой 25, а сопла 26, расположенные на входе в индуктор Наличие минимум трех сопел позволяет более равномерно обдувать изделие (фиг. 2).

ч Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме с постоянной скоростью перемещения изделий ключ 11 замкнут, а ключ 10 разомкнут. Сигналы с датчика 6 воздействуют на регулирующий блок 4, который отрабатывает сигнал отклонения фактической температуры металла на выходе индуктора 2 от заданной, устанавливаемой в функции скорости перемещения нагреваемых заготовок. Регулирующий блок 4 воздействуя на источник 3 питания, изменяет мощность, подводимую к индуктору 2 таким образом, чтобы компенсировать возникшее отклонение температуры. При пуске индуктора 2 из произвольного состояния блок 5 коррекции формирует на своем втором выходе сигнал управления, который воздействует на ключи 10 и 11, замыкая ключ 10 и размыкая ключ 11, подключая регулирующий блок 4 к первому выходу блока 5 коррекции. Одновременно сигнал с первого выхода блока 5 коррекции воздействует на регулирующий блок 4, который воздействует на источник 3 питания, подводя к индуктору 2 требуемый уровень мощности, определяемый сигналом с первого выхода блока 5 коррекции.

В момент пуска из холодного состояния сигнал с датчика 9 скорости воздействует на блок 23, разрешая отсчет времени первого интервала управления. Одновременно времязадающий счетный блок 23 воздействует на управляющие входы ключей 10 и 11, отсоединяя ключом 10 второй вход регулирующего блока 4 и подсоединяя ключом 11 третий вход регулирующего блока 4 к выходу блока 21 памяти. Так как температуры изделия на выходе из нагревателя на

первом интервале меньше заданной, датчик 6 температуры воздействует на сумматор 19 и через ключ 22 суммарный сигнал поступает на блок 21 памяти, который формирует на выходе сигнал, соответствующий максимальной мощности индуктора (1-й интервал). При достижении изделием заданной температуры на выходе из индуктора сигнала с выхода датчика 6 температуры воздействует на блок 23, который формирует кратковременный импульс управления, воздействующий на управляющий вход ключа 22. Ключ 22 вновь кратковременно подсоединяет вход блока 21 памяти к выходу сумматора 19. Блок 21 памяти формирует новый уровень сигнала управления, поступающий через ключ 1 1 на вход регулирующего блока 4 (11-й интервал). Ключ 10 при этом в течение всего времени выхода на установившийся режим остается разомкнутым, так как на него воздействует управляющий сигнал с выхода времязадающего блока 23.

В начале III-го интервала (фиг.З) времязадающий блок 23 вновь кратковременно подсоединяет с помощью ключа 22 выход сумматора 19 к входу блока 21 памяти, который формирует сигнал, соответствующий мощности нагрева, необходимой для поддержания температуры изделия на выходе из нагревателя на заданном уровне. Величина этой мощности больше, чем в стационарном

режиме Руст , однако меньше, чем максимально возможная. Сигнал с выхода блока 21 памяти через ключ 11 воздействует на регулирующий блок 4 и на компаратор 16, на второй вход которого поступает сигнал с выхода источника 17 опорного напряжения, уровень которого соответствует уровню мощности индуктора в установившемся режиме. Так как на третьем интервале управления сигнал с- выхода блока-21 памяти выше, чем опорный сигнал с выхода источника 18, компаратор 16 формирует сигнал, например, 1, который воздействует на ключ 12, подсоединяя источник 18 опорного напряжения к четвертому входу регулирующего блока 4. Величину -напряжения на выходе источника 17 напряжения устанавливает равной разности между сигналом, соответствующим уровню мощности в установившемся режиме. Этот сигнал совместно с сигналом, поступающим с выхода бло0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ка 21 памяти, воздействует на регулирующий блок 4 таким образом, что последний формирует сигнал управления, соответствующий максимальной мощности индуктора. Одновременно сигнал с выхода компаратора 16 воздействует на блок 15 управления, который формирует сигнал управления, разрешающий включение регулятора 14 расхода воздуха. Устройство охлаждения компенсирует избыток мощности, подводимой к индуктору, увеличением потерь с поверхности изделия. На первый вход блока 15 управления воздействует сигнал с выхода датчика 6 температуры. В результате совместного действия сигналов блок 15 управления изменяет расход воздуха таким образом, чтобы температуры изделия 1 на выходе из индуктора 2 при постоянной максимальной мощности поддерживалась на заданном уровне.

На IV-м интервале управления блок 21 памяти формирует сигнал, соответс вуюций мощности нагрева, уровень которой меньше, чем установившееся значение мощности в стационарном режиме работы. Однако он будет больпге, чем уровень мощности нагрева иа четвертом интервале аналогичного пускового режима без принудительного воздушного охлаждения. Одновременно компаратор 16 формирует сигнал, соответствующий 0 :, который воздействует на ключ 12, отсоединяя источник 17 напряжения от четвертого входа регулирующего блока 4, и на блок 15 управления, который формирует сигнал управления, отличающий узел 13 охлаждения. На V интервале, когда мощность нагрева должна быть больше установившейся, компаратор 16 воздействует на блок 15 управления, вновь включая регулятор 14 расхода воздуха, и на ключ 12, подавая на регулирующий блок 4 сигнал, соответствующий максимальной мощности нагрева.

Процесс переключения происходит до тех пор, пока мощность нагрева на очередном интервале управления будет отличаться от установившейся, например, не более чем на 5%. Этот момент определяет блок. 5 коррекции.

Так как уровень мощности, идущей на нагрев заготовок на четных интервалах времени с применением устройства охлаждения, больше, чем в аналогичном пусковом режиме без устройства охлаждения, процесс пуска и пере

ход на установившийся режим в предлагаемом устройстве происходит быстрее„

i

Ступенчатый характер изменения мощности индуктора, обеспечивающий поддержание на выходе из нагревателя постоянной заданной температуры нагреваемых заготовок, вызван различной динамикой,нагрева. -Причем на не- четных интервалах постоянства уровень мощности обеспечивает температуру выходной партии на заданном уровне, а входной партии при этом присущ избыток энтальпии относительно стационарного значения. На четных интервалах наоборот, у входной партии - дефицит энтальпии. Увеличение на нечетных интервалах подводимой к нагревателю мощности приводит к уменьшению дефицита энтальпии входной партии и к увеличению уровня мощности на четных интервалах, а это способствует сокращению числа интервалов постоянства мощности и уменьшению времени переходного режима.

Ввиду того, что с увеличением номера нечетного интервала увеличивается теплоотдача заготовок за счет соз- дания дополнительных потерь, нежелательного увеличения энтальпии входной и выходной партий на этих интервалах не произойдет.

о 5

0

5

Формул,а изобретения

1.Устройство для регулирования теплового режима методической индукционной установки по авт.св.

№ 1107347, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени переходного процесса в нестационарных режимах работы установки, в устройство дополнительно введен узел охлаждения изделия с регулятором расхода охлаждающей среды, снабженным блоком управления, первый вход которого соединен с выходом датчика темпера-, туры на выходе изделия из индуктора, а второй вход - с выходом введенного компаратора и с управляющим входом введенного четвертого ключа5 через который введенный второй источник опорного напряжения подключен к четвертому входу регулирующего блока, к первому входу компаратора подключен выход введенного третьего источника опорного напряжения, а к второму - первый выход блока коррекции задания.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел охлаждения содержит по меньшей мере три аэродинамических сопла, установленных на входе в индуктор, выходы которых направлены вдоль внутренней поверхности индуктора, а входы соединены

с общим патрубком подачи охлаждающей среды, снабженным заслонкой регулятора расхода газа.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - сокращение времени переходного процесса в нестационарных режимах работы установки. Наличие узла 13 охлаждения с регулятором 14 расхода охлаждающей среды и блоком 15 управления позволяет вкладывать в изделие большую мощность на интервалах выравнивания температуры и поэтому ускорять переходный процесс. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг.г

Тепловые потери.

Риг.З