Устройство для автоматического регулирования температуры индукционной нагревательной установки

(1 1)ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик61) Дополнительное к авт. сви 22) Заявлено 07.02.77 (21) 244с присоединением заявки Л (23) Приоритет -4-0 51) Кл,Н Оэ В 6 066 05 Г) 23,19 Государственнын комитет СССР ло делам изобретений(088.8) Опубликовано 23 04.82. БоллетецьДата опуолцковация описания 23.04.82 и открыт(7) Заявители 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛ И РОВАН ИЯ ТЕМП ЕР ПТУРЫ ИНДУКЦИОННОЙ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИИзобрстсцис относится к индукционному нагреву металлов перед обработкой давлением и может быть использовано для устройств регулирования, обеспечивающих минимальное время нагрева заготовок до заданной температуры с заданной точностью по всему объему.Известны способ и устройство для автоматического регулирования температуры с использованием релейного двух-позиционного регулятора мощности нагрева от максимального уровня до нуля в функции температуры заготовки т 1).Это устройство цс обеспечивает минимально возможного времени всего цикла нагрева заготовки.Известно устройство, содержащее, цо меньшей мере, два датчика измерения температуры по толщине заготовки, каждый из которых связан с одним из входов блока задания конечных температур заготовки и через последовательно включсццые блок управления и рслсйный элемент - со входом силового двухпозициоцного регулятора мощности 21. Недостатком этого устроиства являстся пониженная производительность установки из-за завышенной длительности интервала выравнивания температур,ФЦель изобретения - повышение производительности установки путем ускорениянагрева заготовки,Цель достигается тем, что блок управлс 5 ция выполнен в виде нелинейных элементовс параболическими статическими характсрцстикамц в количестве, равном количествудатчиков измерения температуры, и подключенного к их выходам сумматора, при 10 чем входом блока управления служат входы нелинейных элементов, а его выходом -выход сумматора.На чертеже изображена блок-схема устройства,15 Устройство содержит индуктор 1, в котором располагается нагрсвасмая заготовка. Датчики 2 температуры служат для измерения температуры цо толщине заготовки. Число датчиков температуры равно20 зарансс заданному числу интервалов управления в зависимости от требуемой точности нагрева, Выходы датчиков температуры подключены к входам блока 3 задания конечных температур и к входам нелинейных элементов 4 с параболическимистатическими характеристиками.Выходы элементов 4 соединены с входомсумматора 5, а его выход чсрсз рслейныйэлемент 6 - с силовым двухпозиционным30 регулятором мощности 7. Выход датчика 2Температуры поверхности заготовки через релеРНый блок 8 ограничения максимальной температуры с зоной нечувствительности может быть соединен со входом регулятора мощности 7. Нелинейные элементы 4 с сумматором 5 образуют блок 9 управления.Устройство работает следующим образом.В случае двухинтервального управленияиспользуот датчики измерения темперагур в двух точках по толщипс заготовки, например, в цсптрс (Т) и па поверхносги (Т) заготовки. Система управления обсспечиваст режим нагрева в два интервала, На первом интервале подастся полная мощность источника питания, а на втором питание полностью прекращается. При этом длительности интервалов нагрева и выравнивания тсмпсратур должны быть выбраны таким образом, чтобы в конце процесса достигалось равенство температур поверхности и центра своему нижнему допустимому пределу Т - е, а максимальная температура Т во внутренней точке сечения заготовки в этот момент достигла максимально допустимого значения Т, + в, где Т и е - соответственно требуемая конечная температура заготовки и допустимая неравномерность нагрева по се толщине.Указанный режим нагрева обеспсчивастуменьшение суммарного времени пагрсва по сравнению с прототипом.Для обеспечения требуемого распределения температуры в конце процесса, характеризуемого равенствами.1 п кон= 1 ц кон= Тэан в 1 м кон - 1 зад + внеобходимо обеспечить переход с первого интервала управления на второй (переключение мощности нагрева) при определенных значениях температур поверхности и центра Т; и Т для каждой пары начальНЫХ ЗНЗЧЕНИЙ Тпач И 1 н начВсему множеству начальных состоянийотвечает на плоскости Тп, Ткривая температур переключения мощности (линия переключения), описываемая уравнением Р (Т; Т;, ) = О, причем с достаточной степенью точности функции Р (Т, Тн) определяется суммои квадр 11 ти 1 пых завРсимостей от каждой из температур Тп Тн и может быть представлена в следующем виде Р (Тп, Тн) = ао + аТ + а 2 Т, + Ьо+ + Ь,Т + Ь 2 Т , гДе ао, а 1, а 2 и Ьо, Ь 1, Ь 2 - расчетныс коэффициенты. Квадратичные фУНКЦПИ Р 1 (Т п ) = ао + аТп + а 2 ТП(Т ) = Ь, + Ь,Т + Ь,Т воспроизводя 1- ся нелинсйными элементами 4 с параболическими статическими характеристиками, а значенИо Р (Тп, Т), равному сумме Р(Т) + Р 2(Т), соответствует выходной сигнал сумматора 5. В начальный момент 4Р(Тп, Т 0 и релейный элемент 6 под действием положительного сигнала с выхода сумматора подает команду регулятору мощности 7 на включение полной мощно сти нагрева. Начинается первый интервалуправления, протекающий до тех пор, пока температуры поверхности и центра не достигнут значений Т,", и То , при которых следует начать интервал выравнивания. В 10 этот момент Р(Тп, Т ) = О и рслейныйэлемент 6 под действием выходного сигнала сумматора 6 переключает регулятор .,1 ощпости 7, отключая источник питания. Начинается интервал выравнивания, окончашс ко торого фиксируется блоком 3 задания конечных температур в момент, когда температуры поверхности и центра одновременно становятся равными Т., - в. Если на протяжении интервала нагрева максималь ная температура на поверхности заготовкидостигнет заранее установленного допустимого предела, то в работу включается релейный блок 8 с зоной нечувствительности, соответствующей этому пределу.25 Начиная с момента достижения предельно допустимой температуры поверхности рслейный блок 8, воздействуя на регулятор мощности 7, обеспечивает поддержание температуры поверхности на предельном уровЗ 0 не в режиме двухпозиционного регулирования мощности до тех пор, пока рслейный элемент 6 не подает команду на окончание интервала нагрева.При необходимости получения более вы сокой точности нагрева необходимо реализовать три интервала управления по схеме нагрев - выравнивание температур- нагрев и использовать три блока измерения температур, в трех точках по толщине за готовки, например на поверхности заготовки, в ее центре и на глубине в 1/3 радиуса от поверхности (Тх,).Вместо линии переключения на плоскости Тп, Т при двухинтервальном управлс нии здесь уже имеет место поверхность переключения в пространстве температур Тп, Ти Тхч, определяемая из условия такого выбора длительностей всех трех интервалов управления, чтобы в конце процесса темпе ратуры Тп и Т,ч, одновременно достиглисвоего верхнего предела, равного Тзн. + в а температура центра Т - нижнего предела Т, - в одновременно с температурой Тх, в некоторой точке внутри заготовки.Соответствующая функция переключсния Р (Т, Тн, Тл, ) проходит через нуль в моменты перехода с первого интервала на второй и со второго - на трстий, Лна логично случаю двухинтсрвального управления Р (Т, Т , Т) представляется суммой вида Р (1 , Т, Тм ) = ао + аТп + + а 21 и + Ьо + ЬТ + Ь 2 Т+ со + с 1 Тл, + + с 2 Т,2 где квадратичные зависимости от 65 каждой из температур реализуются на пс758036 которых связан с одним цз входов блока задания конечных температур заготовки и срез последовательно включенныс блок уиравлешя и релейным элемент - со входом 5 силового двухпозиционного регуляторамощности, отличающееся тем, что, с целшо повышения производительности установки путем ускорения нагрева заготовки, блок управления выполнен в виде нели О исйиых э;смснтов с иарььооличсскими статическими характеристиками в количестве, равном количеству датчиков измерения тсмпсратуры, и иодклк)псиного к их выходам сумматора, причем входом блока управления служат входы ислицсццых элементов, а его выходом - выход сумматора. прииятыс во внимание при экспертизе1. Вамунср, Л. ВоЯковгсв Л. А, Автоматическое регулирование процессов высокочастотш)го нагрева. Сб. Промышленное нрихьсисиис токов вь)соьой 5 астоты, вь). г), 1 о 672. 11 атст (:1 ЦЛ Ло 2988623 кл 219-10 75, 1976. Составите:и, О. ТурпакТехред Л, Куклина Редактор Е. Хейфи аепа оррскто Подписки Тираж 856венного комигста СССРрстсиий и открытий5, Рауна кап наб., д. 45 1 аказ отпо Иад.,аВ 11 ИИПИ Государпо делам изо13035, Москва, Ж 1 осоолисполком загорская типография,) прпо 1 играфиздата 0:ииейььых элементах 4, а значени)о функции Р (Тп, Ти, Тл, ) соотвстствует выходной сигнал сумматора 5.Расчетная программа изменения мощности нагрева во времени автоматически отрабатывастся предлагаемым устройством, где переключение мощности нагрева производится в требуемыс моменты времени при исрсхолс через нуль выходного сигнала сумматора 5, пропорционального значении функцци г (Тп, Т, Тх,)По сравнению с передовой тсхиологиси ускоренного индукционного нагрсва время нагрева сокращается на 10 - 20%, а расход электроэнергии - на 3 - 5%, независимо от вариации началш 5 ых тсх 5 псрат р Формула изобретения Устр 0515 ство дл 51 авОма и 5 сского ре"- лирования температуры индукционной нагрсватс:ьыОЙ установки, содсржапьсс, и) меньшей мсрс, два датчика измсрсиия тсмСратуры ио тг)лщ 55 ьье заготовки, каждый иИсточники информации,