Устройство для регулирования режима индукционного нагрева

ж 54 И 55 Союз Советских Социалистических РеспубликГосударственный комите Совета Министров СССР оо делам изобретенийи открытий 53) УДК 536.587(088. Опубликовано 30.12. Дата опубликования оллетспь М 48 цсацця 23.02.7 72) Авторы изобретения(7) Заявитсл 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯРЕЖИМА ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА 2 Изобреттического процессов использов где в про дукционнь равномерность нагрева по сечению заготоькц. Прц индукционном нагреве мощность выделяется в поверхностном слое металла, а внутренние слои прогреваются за счет теплопроводности, Этот процесс достаточно инерционный, поэтому наиболее точно тепловое состояние заготовки можно оценить, исходя цз температуры нескольких точек сечения. Как правило, такими точками являются поверхность и центр.Цель изобретения - повышение качества нагрева.Это достигается тем, что предлагаемое устройство дополнительно содержит датчик мощности, вход которого включен параллельно нагревателю, а выход соедпцсц с входом преобразователя, выход которого в свою очередь подключен к второму вход автоматцчсског регулятора.Преобразователь содержит дга апсрцодцческцх и одно интегрирующее звено, соединенные между собой параллельно, выходы которых подключены к сумматору.Известна зависимость, устанавливающая пропорциональность между мощностью, передаваемой индуктором в заготовку и ее температурой. Эта зависимость описывается выра- жением системам автоматехнологических ов и может быть ных установках, применяется инение относится к регулирования обработки металл ано в промышлен цессе производства й нагрев.(1+5) 30 Известны устройства для регулирования режима индукционного нагрева 1, 2. Эти устройства основаны на изменении мощности источника питания в зависимости от различных сигналов (скорости движения заготовки, пульсации амплитуды и частоты напряжения и т. п.) .Однако такие устройства сложны и це обеспечивают достаточной точности процесса регулирования,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для регулирования режима индукционного нагрева, содержащее датчик температуры - пирометр, автоматический регулятор и систему возбуждения нагревателя, соединенные последовательно 3.В таком устройстве регулирование режима нагрева осуществляется по одному сигналу - температуре поверхности заготовки, которая определяется пирометром. При обработке металлов давлением в прессовом и кузнечном производстве необходимым условием является 51) М. Кл,з С 050 2327) де К - коэффициент, зависящий от теплофизических свойств;Р - мощность, передаваемая в заготовку; Т - температура точки сечения заготовки;- время;5 - функция времени, учитывающая распределение внутренних источников тепла по сечению заготовки, зависящая от частоты тока, размеров заготовки и координаты точки определения температуры.Таким образом, мощность, передаваемая в заготовку, может быть взята в качестве сигнала, характеризу)ощего температуру люоой точки сечения. Этот сигнал может быть пребразовап в соответствии с указанной формулой аналоговыми звеньями. Первое слагаемое суммы КР, представляющее собой линейно рлу(цую функцию времени, реализуется интегрирующим звеном Ъ 7(Р) - , где К, - коРэффициеtт усиления звена; Р - оператор Лапласа. Второе слагаемое КРБ пропорционально функции 5. Функция Я представляет собой монотонно возрастающую функцию времени, стремящуюся к установившемуся значению 5(оо). Значения функции задаются таблицами. Данная функция может быть аппроксимирована выражением=ь(са) 2(1 - е ) - (1 - е Точность аппроксимации равна 3 - 4 при временных, близких к нулю, и стремится к точному значению функции при возрастании времени. Подобная аппроксимация позволяет реализовать функцию 5 двумя параллельно соединенными апериодическими звеньями с передаточными функциямиЮ(Р) =и В( ) где К 2 - коэффициент усиления апериодического звена;Т, и Т, - постоянные времени звеньев;Р - опер атор Л апл а с а.Коэффициент усиления и постоянные времени аналоговых звеньев рассчитываются в предлагаемом устройстве таким образом, что реализуется функция 5 для центра заготовки.Таким образом, сигнал, пропорциональный мощности, преобразуется в сигнал, пропорциональный температуре центра заготовки и подается совместно с сигналом температуры поверхности на автоматический регулятор, который воздействует на мощность источника питания.На чертеже представлена схема устройства для регулирования режима индукционного нагрева.Устройство содержит датчик температуры - пирометр 1, датчик мощности 2, подключенный к преобразователю 3, который состоит из 5 10 20 25 ЗО 35 40 45 50(вух аперподп)сскпхи 5 и одного интегрирующего звена 6, соединенных параллельно и подключенных к сумматору 7. Преобразователь 3 и пирометр 1 подключены к двум входам автоматического регулятора 8, выход которого через тиристорный возбудитель 9 подключен и обмотке возбуждения 10 источника питания 11 ппдуктора 12.Устройство работает следующим образом, Температурный сигнал с поверхности заготовки (на чертеже не показана) снимается с помощью пирометра 1. Температура центра заготовки определяется с помощью датчика м(пцпости 2 и преобразователя 3, который преобразует сигнал о мощности нагревателя в спи)ал о температуре центра заготовки.001) сигнала одновременно пода 1 отся п 11 1(втоматпчсский регулятор. При изменении температуры центра плп поверхности заготовки меняется выходной сигнал автоматического регулятора. Этот сигнал воздействует через возбудитель 9 tа обмотку возбуждения 10, что приводит к изменению напряжения источи 1 ка питания 11 и передаваемой в индуктор 12 мощности.Г 1 редлагаемое устройство позволяет осуществить регулирование режима нагрева по температурным сигналам двух точек сечения заготовки - поверхности и центра, Регулирование по этим параметрам является более качественным, так как на вход автоматического регулятора поступает больше информации о тепловом состоянии заготовки. Это создает возможность повышения качества нагрева заготовок, разработки технологии ускоренного нагрева, увеличения срока службы прокатного и прессового оборудования. Экономический эффект при использовании предлагаемого устройства для регулирования режима индукционного нагрева составляет при нагреве заготовок 150 мм и производительности станка 1000 т/сутки 100000 руб. и заключается в повышении качества нагрева заготовок; в уменьшении износа валков стана и увеличении срока службы на 20%; в уменьшении простоев стана в связи с его переоборудованием; в снижении обжимных усилий на 15 о , следовательно, уменьшении установленной мощности приводных двигателей стана и в снижении расхода электроэнергии. Формула изобретения 1. Устройство для регулирования режима индукционного нагрева, содержащее датчик температуры, подключенный к первому входу автоматического регулятора, выход которого подключен к системе возбуждения нагревателя, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества нагрева, оно дополнительно содержит датчик мощности, вход которого включен параллельно нагревателю, а выход соединен с входом преобразователя, выход541155 Составитель В. КостинТехред А. Камышииков едактор Т. Рыба рректор А Степан Изд, Жо 116 ИПИ Государственного комитет по делам изобретении 113035, Москва, Ж, Рауказ 21 Тираж 1029Совета Министоткрытийская иаб., д. 4/5 ПодписиоСССР Типография, пр. Сапунова которого в свою очередь подключен к второму входу автоматического регулятора,2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что преобразователь состоит из двух апериодических и одного интегрирующего звеньев, соединенных между собой параллельно, выходы которьх подключены к сумматору. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент СШЛ Мо 3510057, кл. Ст 05 Р 23/27,5 1970. 2. Лвт. св. Мо 151895, кл. 6 05 Р 23/27, 1963. 3, Лвт. св, Хв 200060, кл. В 23 К 13/02, 1967.