Способ управления нагревом в многозонной индукционной установке Советский патент 1991 года по МПК H05B6/06 

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в многозонных технологических установках индукционного нагрева в металлургии, машиностроении и других областях.

Цель изобретения - повышение качества управления нагревом при переменных теплофизических параметрах нагреваемого изделия.

На фиг.1 представлен график нагрева по предлагаемому способу; на фиг.2 и 3 - то же, частные случаи; на фиг.4 - устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг,5 - блок-схема алгоритма нагрева.

Устройство содержит три блока 1-3 нагрузок из колебательных контуров и зон нагрева. Колебательные контуры соединены в последовательную группу и питаются от высокочастотного инвертора 4, частота которого задается программируемым генератором 5. Работой программируемого генератора 5 управляет ЭВМ 6. Измерение и ввод значений температур нагреваемых

зон блоков 1-3 нагрузок осуществляются с помощью устройства 7 ввода аналоговой информации.

Способ осуществляют следующим образом.

В период времени (t0, ti) нагревается зона 1 (фиг.1). В момент времени ti относительная температура© нагреваемой зоны 1 превышает минималь-ную из ненагреваемых зон относительную температуру зоны 2 на величину заданной точности управления д. Далее нагреваемой становится зона 2 до тех пор, пока ее относительная температура не превысит относительную температуру зоны 3 на величину д, т.е. до момента времени хз. Из этого следует, что величина переменной составляющей относительной температуры всех зон в процессе нагрева не превышает заданную величину точности управления д.

Рассмотрим случай увеличения скорости нагрева зоны 1 на примере уменьшения теплоемкости и увеличения мощности в проЁ

О

о ю о

00

ессе нагрева, происходящих в момент вреени (фиг.2). В этом случае нагрев зоны 1 родолжается в течение меньшего, чем в предыдущих циклах, времени (ti, t2). При неизменных условиях нагрева это время составляет интервал {ti, Тз). В любом из этих случаев мгновенная разность относительных температур зон не превышает заданную величину точности управления д. На фиг.З представлен график нагрева для случая большой разности начальных температур. Допустим, к моменту начала нагрева относительные температуры имеют следующие

величины 0 ©2 0з, Первой начинает нагреваться зона с минимальной относительной температурой, т.е. зона 1. Ее нагрев продолжается до тех пор, пока относительная температура этой зоны не превысит на заданную величину точности управления д относительную температуру зоны 2. Это происходит к моменту времени ti, после чего зоны меняются ролями. С момента времени т.2, когда относительная температура нагреваемой в этот момент зоны 2 превы- шает максимальную из всех относительных температур, точность процесса нагрева не выходит из трубки заданной точности управления д, т.е. величина переменной составляющей относительных температур стабилизируется и не превышает величину д.

Выполнение программы0(блок-схема программы управляющей ЭВМ 6 представлена на фиг.5) начинается с ввода установленных конечных Ok с пульта ЭВМ (блок 8). Одновременно задается номер зоны, с которой начинается нагрев (блок 9). Следующий блок 10 осуществляет вывод частоты соответствующей зоны, номер которой равен т. В блоке 11 осуществляется ввод температу- ры очередной зоны. В блоке 12 определяется относительное значение введенной температуры путем деления текущей температуры зоны ©ад на установленное конечное значение этой зоны. Блок 13 производит вычисление среднего значения температур зон для j измерений, Для этого используется формула

&„ -O-ijefr-n + Qiin

j

где Оэд - среднее значение температуры 1-й зоны, вычисляемое для j измерений. Указанная формула позволяет вычислить среднее значение, используя лишь вычисленное для (j-1)-ro измерения среднее значение и j-e измерение. Это позволяет экономить память, не нужно хранить все измеренные значения и достаточно использовать для вычислений лишь две ячейки памяти для каждой зоны. Блок 14 производит анализ конца

цикла измерений температур всех зон. При отсутствии признака конца цикла через блоки 15 и 11 вводится температура очередной зоны, При наличии признака конца цикла выполняется блок 16, где осуществляется

0 сравнение средней относительной темпе de

ратуры нагреваемой зоны ©т со средней относительной температурой каждой зоны,

увеличенной на сг-(0| +0). Через блоки 5 17 и 11 осуществляется ввод температуры очередной зоны. В блоке 18 проверяется достижение температуры нагреваемой зоны ее конечного значения, Если установленное конечное значение температуры 0 достигнуто, производится остановка выполнения программы (блок 19). В противном случае выполняется блок 20, в котором происходит сортировка средних за цикл

,

значений температур зон (Э| и выбирается

5

минимальное значение mln 0j. Значение i,

соответствующее минимальному значению

0i , равно номеру зоны т, которая нагревается следующей. В блоке 21 переменной j

0 присваивается значение 1, что соответствует возобновлению вычисления средних значений температур.

Апробация способа проводилась в лабораторных условиях. Индукторы колеба5 тельных контуров нагрузок 1-3 выполнены идентичными, различные резонансные частоты контуров достигались измерением величин емкости компенсирующих конденсаторов. Инвертор 4 выполнен пб несимметричной

0 схеме и рассчитан на мощность 100 кВт и выходную частоту 2400 Гц.

Установленные конечные значения температур выбраны следующими:

5©И 850°С; Gk2 800°С; Оьз 90Q°C,

Время нагрева до установленных значений температур составило 1440°С при мощности источника 30 кВт. Разность между

0 относительными значениями емператур зон в течение всего процесса нагрева не превысила величины переменной составляющей (5, выбранной равной 0,003.

Использование предлагаемого способа

5 позволяет улучшить качество нагрева деталей за счет стабилизации уровня пульсаций температуры нагреваемого тела по заданной величине. В результате ограничивается появление таких нежелательных

явлений, как пластическая деформация, локальные разрывы, микротрещины и т.п.

Форму-ла изобретения Способ управления нагревом в многозонной индукционной установке, содержащей по меньшей мере три тепловые зоны в виде параллельных колебательных контуров, настроенных на различные резонансные частоты и подключенных к общему источнику питания с переменной выходной частотой тока, при котором контролируют температуру нагрева всех тепловых зон, определяют относительные значения этих температур и поочередно изменяют время

работы источника на резонансных частотах контуров в функции значений относительных температур, отличающийся тем, что, с целью повышения качества управления нагревом при переменных теплофизи- ческих параметрах нагреваемого изделия, непрерывно определяют зону с минимальным значением относительной температуры, настраивают частоту источника в

резонанс с колебательным контуром этой зоны и поддерживают ее до тех пор, пока значение относительной температуры этой зоны не превысит на заданную величину минимальное из значений относительных

температур остальных зон.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение качества управления нагревом при переменных теплофизических параметрах нагреваемого изделия. Непрерывно контролируют температуры всех зон, определяют зону с минимальным значением относительной температуры и подают мощность в эту зону до тех пор, пока значение ее температуры не превысит на заданную величину минимальное значение относительных температур всех зон. 5 ил.

to ti 3

Фиг, 2 t г з

i

Фие.1

Фиг. 3.

ФигЛ

Г

С % )

В8од Вы , ,}s1

J Выбод fm

г //-

П BBodQi(j)

.$(НвШ-П+вШ

л Z

mm Si 9, 3

/л