Устройство для термообработки сварныхшВОВ Советский патент 1981 года по МПК C21D11/00 

Изобретение относится к автоматическому регулированию процесса термообработки, в частности регулированию процесса групповой термообработки сварных швов, когда программа термообработки имеет трапециевидный харак- .тер (нагрев, стабилизация, охлаждение) . Известно устройство для термообработки сварных швов, содержащее датчики, исполнительные органы-тиристоры, соединенные со сварочным трансформатором, нагревателями и корректирующими элементами, соединенными с регулирующим и регистрирующим блоком рJ. Недостатком известного устройства является увеличение объема аппаратуры при термообработке большого количества швов Цель изобретения - уменьшение объема оборудования, повьш1ение быстродействия и точности регулирования. Указанная цель достигается тем, что устройство для термообработки сварных швов, содержащее.датчики, тиристоры, соединенные со сварочгаш трансформатором, нагревателями и корректируюЕщми элементами, соединёнными с регулирующим и регистрирующим блоком, состоящим из элемента регулирования и регистрации, исполнительного двигателя и измерительного усилителя, дополнительно снабжено входным и выходным коммутаторами и задатчиком скорости нагрева, охл 1ждения и времени стабилизации, причем вход задатчика скорости нагрева, охлаждения и времени стабилизации соединен с элементом регулирования и регистрации, а выход соединен с входным коммутатором, который соединен с датчиками, входом измерительного усилителя и выходным коммутатором,, который соединен с выходом измерительного усилителя, входом исполнительного двигателя и корректирующими элементами. Уменьшение количества оборудования достигается тем, что вместо -двух 38 отдельных блоков регулирующего и регистрирующего предлагается только один блок, который ВБшолняет функции регистрации, регулирования, причем это уменьшение количества блоков дает новый эффект, который заключается в повышении быстродействия за счет управления корректирующими релейными элемента уш непосредственно от быстродействующего измерительного усилителя через выходной коммутатор, минуя исполнительный двигатель. Точность в предложенйом устройстве осуществляется за счет того, что на входной коммутатор и Дсшее .на из.мерительный усилитель поступает сиг1нал задания производной регулируемого параметра (по нагреву или охлаждению) от .задатчика скорости нагрева и охлаж дения. . - На фиг. 1 представлена схема устройства длятермообработки сварных швов; иа фиг. 2 - блок-схем-а задатчика входного коммутатора и выходного коммутатора. . Устройство содержит датчик 1j тиристоры 2, сварочный трансформатор 3, нагреватели 4, корректирующие элементы 5, которые управляют тиристорами 2, регистрирующий и регулирующий блок 6, элемент 7 регистрации и регулирования регистрирующего и регулирую щего блока 6, исполнительный двигатель 8 регистрирующего и регулирующего блока 6, входной коммутатор 10, выходной коммутатор 11, задатчик 12 скорости нагрева, охлаждения и времени стабилизации и объект 13 регулирования. . . - - . . Задатчик 12 скорости нагрева, охлаждения и времени стабилизации- состо ит из следующих элементов: источника 14 опорного напряжения для формиро вания напряжения разности dT, резистр рй 15 делителя для задан11Я скорости нагрева и охлаждения, клюца 16 для подключения разности dT при охлаждений, счетчика 17 времени стабилизации И вьвдачи сигнала на клю.ч 16, ключа 18 для подключения разности dT при нагре ве, формирователя 19 сигнала: отключедая ключа 18 по команде от элемента регистрации 7 при достижении температуры стабилизации и включения минутных импульсов на вход счет.чика 17 при достижении температуры стабилизации, ключа 20 отключения разности dT при регистрации температуры на первом 34 датчике, генератора 21 минутных импульсов формирует импульсы для включения ключей 22 и 27 в коммутаторах. Входной коммутатор 10 содержит кдю-. чи 22-24 поочередного подключения датчиков 1 к измерительному усилителю 9, резистора 25-50 Ом для суммирования (вычитания) сигнала разности с сигналом датчика 1; генератор 26 коротких импульсов (0,1-0,2 с; для управления ключами 22-24 входного коммутатора 10 и ключами 28-30 выходного коммутатора 11. Генератор 26 отключается по командам от генератора 21 минутных импульсов. .Выходной коммутатор 11 содержит ключ 27 подключения исполнительного двигателя 8 к измерительному усилителю 9, ключи 28-30 поочередного подключения выхода измерительного усилителя 9 к корректирующим элементам 5. Устройство работает следующим об;разом.. Перед началом работы необходимо установить на задатчике 12 скорости нагрева, охлаждения и времени стабилизации указанные параметры. Скорость нагрева или охлаждения задается в виде определенного напряжения и соответствует изменению (разности dT) напряжения на выходе датчика 1 (термопары за 1 мин при нагреве или охлаждении. Для термопары хромель-алюмель это изменение составляет 0,12-0,24 мВ. Время стабилизации устанавливается в задатчике 12 с помощью счетчика 17 времени стабилизации. Температура стабилизации задается в блоке 6 регистрации и регулирования с помощью контакта, установленного на реохорде испол нитёльного двигателя 8. . Затем устройство включается. При этом входной коммутатор IО с помощью ключа 22 подключает первый датчик I к измерительному усилителю 9, ив то же время с помощью ключа 27 выходной коммутатор 11 включает исполнительный двигатель .8. Происходит замер температуры по цепи датчик 1, входной коммутатор 10, измерительньй усилитель 9, выходной коммутатор 11, исполнительный двигатель 8 и регистрация температуры Т объекта 13 регулирования в Элементе 7 регистрации и регулирования. Происходит торможение исполнительного двигателя 8, так как обмотка управления его отключается выходным коммутатором 11 От измерительного усилителя 9. Б этом положении исполнительный двигатель 8 останавливается до следующего замера температуры первым датчиком 1, который состоится через 1 мик. После, этого замера с помощью ключей 22-24 осуществляется поочередное подключение датчиков I ко входу измерительного усилителя 9, при этом на вход измерительного усилителя 9 одновременно с сигналом от датчиков I КЛЮ чом 18 подключается сигнал, соответст вующий скорости нагрева, т.е. соответствующий заданной разности dT при нагреве iJT и является производной. Сигнал dT формируется с помощью йсточ ника 14 опорного напряжения и резисторов 15 делителя. При нагреве производная вводится со знаком минус. Сначала входной коммутатор осу- . ществляет второй замер с первого датчика 1, при этом осзга1ествляется подключение сигнала от датчика 1 одновременно ,с сигналом, соответствующим скорости нагрева. В это время выходной коммута тор 11 подключает к кзмерительному усилителю 9 корректирующий элемент 5, который связан через ти ристор 2, нагреватель 4с этим же дат чиком 1 . Так как исполнительный двигатель 8 отключен в выходном коммутаторе от из мерительного усилителя 9, то обратная связь в регистрирующем и регулирующем блоке 6 не осуществляется и на выходе .реохорды исполнительного двигателя 8 сигнал соответсп-вует ТОМУ значению параметра датчика 1, которое замерено при первом измерении. А так как к сиг налу датчика I подключен разностный сигнал, который снижает входной сигнал на измерительном усилителе 9, что приводит к появлению на его выходе сигнала определяющего как бы снижение температуры на датчике 1. Этот сигнал разбаланса сразу же поступает через выходной коммутатор 11 на корректиру- Ю01ИЙ элемент 5 и далее на тиристор 2, включает его и нагреватель 4 греет объект 13. Эта операция осуществляется почти мгновенно, так при ее выполнении работают только быстродействующие элементы - электронный усилитель, тиристоры и релейные исполнительные элементы. Объект начинает подогреваться. При этом регулирование параметра осуществляется по заданному значению измеренного параметра от датчика 1 минус сигнал производной. Производится третье подключение входного коммутатора 10. При этом подключается второй датчик 1 также с учетом сигнала скорости нагрева. Так же как и во втором случае осуществляется быстрое его подключение и управление его нагревателем 4. Таким образом, в течение одной минуты происходит многократное подключение входным коммутатором 10 датчиков 1 минус сигнал разности и выходным коммутатором I1 корректирующих элементов 5. Если температура на каком-либо нагревателе 4 достигает заданного значения по скорости нагрева, то произойдет отключение его тиристора 2. Так как входной и выходной коммутаторы О и 11 работают с большей скоростью, то регулирование нагрева осуществляется без запаздывания, что.повышает точность. Через одну минуту происходит вторичная регистрация параметра на первом датчике 1. За это время температура на объекте первого датчика 1 стала больше на туразность, которая была зада:на при втором измерении. После второй регистрации, которая состоится через 1 мин осуществляется регулирование температуры на всех нагревателях по новому значению параметра минус производная (разность. Подключение датчиков 1 осуществля1ется кратковременно 0,1-0,2 с. Приче тподключаются подряд все да:тчйки 1, в том числе и первый. За 1 мин замер и регистрация темпер.атуры первого датчики 1 осуществляется только один раз, а измерение показаний каждого датчика минус dT осуществляется многократно. .. Таким образом, дискретно происходит нагрев всех объектов по сигналу одной скорости нагреваj причем температура всех объектов регулируется rfo первому, температура которого через малые промежутки времени регистрируется. Как только температура достигнет уровня стабилизации от контакта, расположенного на реохорде исполнительного двигателя 8 происходит отключение задатчика 12 скорости нагрева, охлаждения и времени стабилизации. По команде от элемента 7 регистрации формирователь 19 выдает сигнал отключения ключа 18 и включения минутных

импульсов на вход счетчика 17 времени стабилизации.

В этом режиме устройство работает как многоканальное устройство регулирования, причем элемент регистрации 7 ( контакт реохорды J воздействует непосредственно на корректирующие элементы 5. Входной коммутатор 10 и выходной коммутатор 11 работают синхронно, исполнительный двигатель 8 все время подключен к измерительному усилителю 9.

При первом срабатывании контакта элемента регистрации 7 включается задатчик 12времени стабилизации, т.е. счетчик 17 времени стабипизации. Как только счетчик 17 отсчитает заданное число минут времени стабилизации происходит цереключенце на стадию охлаждения.

При охлаждении объекта операции такие же, как и при нагреве, только производная (скорость охлаждения вводится с положительным знаком. Сигнал скорости охлаждения формируется источником 14 опорного напряжения и резистором 15 делителя и подключается при. помощи ключа 16. Знак производной устанавливается входным коммутатором 10 путем реверсирования источника питания 14 резистора 25.

При охла кдении объекта разность dT суммируется с температурой Т, зафиксированной в блоке 6 регистрации и регулирования. В этом случае объект нужно охладить на такую величину dT, чтобы за 1 мин скомпенсировать ту прибавку dT, которая ис1 усственно введена при помощи задатчика 12. Для этого осуществляется выключение нагревателей объекта.

При охлаждении объекта, как и на стадии нагрева, корректирующие элементы управляются через выходной коммутатор 11 по командам от разбаланса измерительного усилителя.

Технико-экономическая эффективность предпоженного устройства заключается в том, что уменьшается количество оборудования, так как в одном блоке выполняются две функции регистрации и регулирования,, что особенно важно при групповой термообработке. Кроме этого, повышается быстродействие системы программного регулирования и точность отработки программы.

Формула изобретения

Устройство для термообработки сварно1Х швов, содержащее датчики, тиристоры, соединенные со сварочньм трансформатором, нагревателями и корректирующими элементами, соединенными с регулирующим и регистрирующим блоком, состоящим из элемента регулирования и регистрации, исполнительного двигателя и измерительного усилителя, отличающееся тем, что, с целью уменьшения объема оборудования, повышения быстродействия и точности регулирования, оно дополнительно снабжено входным и выходным коммутаторами и задатчиком скорости нагрева, , охлаждения и времени стабилизации, причем вход задатчика скорости нагрева, охлаждения и времени стабилизации соединен с .элементом регулирования и регистрации,-а выход соединен с входным коммутатором,.который соединен с датчиками, входом измерительного усилителя и выходным коммутатором, соединенным с выходом измерительного усилителя, входом исполнительного двигателя и корректирующими элементами.

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 410894, 1974.

(pue.f