Устройство для регулирования теплового режима методической индукционной установки

. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЙРЫТИ ИСАНИЕ ИЗО В.С,Немков, В.Б.Демииканоров, В.И.РуднеИ.В,Позняк621. 365. 52 54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИР АНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА МЕТОДИЧЕСК НДУКПИОННОЙ УСТАНОВКИ по авт. св В 904205, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования температуры, в него дополнительно введены по числу датчиков температуры блоки пбмехопо. давления, выполненные в виде последовательно соединенных двух интегрирующих и одного дифференцирующего звеньев и включенные между датчиками температуры и входами функционального регулирующего блока.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блоки помехоподавления выполнены в виде последовательно соединенных интегродифференцирующего и интегрирующего звеньев.К(Т,Р + 1),где Ы,(Р)55Ы, (Р) 2КЪ- )зТэР + 1 Ч, (Р) 1 1Изобретение относится к индукционному нагреву, может быть применено в машиностроительных и металлур-гических цехах и является дополнительным к авт. св. У 904205.Целью изобретения является повышение точности регулирования температуры.На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства регулированияс несколькими зонами нагрева; нафиг. 2 - вариант реализации блокапомехоподавления.Устройство содержит индукционныйнагрев;."-;: г) 1, о.-;г:ггеггггыгг с регу"лгГду: Рз., о ;:гк)."3 ., ггитяния у одиниз входов которого соединен с выходом функционального регулирующегоблока 3, а другой, вход - с программным устройством 4; Вход программного устройства 4 соединен с датчиком5 габарита нагреваемых изделий, Одиниз трех видов функционального регулирующего блока 3 соединен с датчиком 6 скорости перемещения металла1 через .нагреватель другие два входафункционального регулирующего блока.3 подключены к выходам соответст. вующих датчиков 7 и 8 температурычерез блоки 9 помехоподавления.Блок 9 помехоподавления можетбыть выполнен в виде последовательно соединенных интегродифференцирующего звена 10 и интегрирующегозвена 11, Звено 10 выполнено наоперационных усилителях 12-16.Устройство работает следующимобразом.Методический характер продвиженияметалла через нагреватель затрудняет использование контактных датчи-.ков температуры, например термопар,по следующим причинам: быстрый износ датчиков, ненадежный контакт,что приводит к существенным погрешностям и появлению отклонений реальной температуры металла от заданной,в) большие постоянные времени, врезультате чего появляется запаздывание при отработке возмущающихвоздействий, а следовательно, нерав.номерность температурного поля ме-фталла на выходе иэ нагревателя.От указанных недостатков свободны оптические датчики температуры,однако их работа сопровождаетсязначительным уровнем помех, посту 202082 2пающих на вход совместно с полезнымсигналом.В большинстве случаев помехи являются адцигивными и определяютсянизким классом чистоты поверхностинагреваемого металла, стохастическимхарактером распределения окалины,а также мощными внешними электро"магнитными .полями, Скорость измене ния ошибки слежения в таких системах должна быть ограничена. Ростбыстродействия с целью повышенияточности воспроизведения полезногосигнала ограничивается возрастанием 15 ошибки за счет увеличения пропусканнч помех, действующих на входе.Эти помехи вызывают неравномерныйнагрев металла, следствием чего является снижение качества готовой 20 продукции, повышение доли брака,сокращение срока службы деформирующего оборудования (повышается износ валков клетей прокатных становили матриц прессов). Анализ экспе" 25 риментальных данных показал, чтовлияние помех может быть аппроксимировано спектральной плотностьюв виде белого шума. При.этом длямаксимального подавления помех передаточная функция измерительной динаммической системы должна иметь вид Т,Р+1Т 2 Р 2 + 2 Т Р + 1 Эгде К - коэффициент усиления, 35Т ,Т, - постоянные времени соответственно дифференцирующего и колебательного звеньев, показатель демпфирования.Коэффициент усиления и постоянные времени зависят от параметров спектральной плотности и дисперсии случайного процесса, которые определяются с помощью эксперимента, их 45численные значения определяются по минимуму среднеквадратичной ошибки,Приведенной передаточной функцииизмерительной системы соответствует произведение передаточных функций дифференцирующего звена и двух интегрирующих звеньев3ККз Кз эи Т,ТТ- коэффициенты усиления ипостоянные времени соответствующих звеньев.Возмущения, вызванные вариациямигабарита нагреваемых изделий и скорости продвижения металла через индуктор впредложенном устройстве,отрабатываются аналогично прототипу,т.е. в переходном .режиме измененияскорости перемещения нагреваемыхзаготовок благодаря наличию контураобратной связи по температуре поверхности металла внутри каждой зонынагревателя, организованного посредством датчика .скорости 6, функционального регулирующего блока 3, датчиков 7 и 8 температуры и регулируемого источника 2.питания нагревателя, отрабатывается отклонение заданной выходной температуры, вызванное изменением скорости продвижения.В переходном режиме изменения габарита нагреваемых изделий программноеустройство 4 в функции информации,поступающей с датчика 5, габаританагреваемых изделий, посРедствомрегулируемого источника 2 питанияреализует временную программу изменения тепловой мощности нагревателя,минимизирующую отклонения температуры металла на выходе из нагревателяот заданного значения,Введенный в устройство .блок 9помехоподавления фильтрует суммарнуюинформацию, поступающую с выхода датчика температуры, выделяет полезныйсигнал, характеризующий реальнуютемпературу поверхности нагреваемыхзаготовок, этот, сигнал поступаетс выхода блока 9 на вход функцио" 202082 4нального регулирующего блока 3, который осуществляет регулированиетеплового режима в функции этогосигнала.Один из вариантов аппаратной реализации помехоподавляющего блокапоказан на фиг. 2, где на операционном усилителях 12-16 собрана элект-,рическая схема устройства, реалиэую О щего передаточную функцию последовательно соединенных дифференцирующего и интегрирующего звеньев. Электрическая схема устройства, реализующая передаточную функцию интегри рующего звена, собрана на операционном усилителе 17. Элементной базой,реализующей описанный блок 9, могутбыть операционные усилители серииК 140 УД 6, резисторы типа ИЛТ - 0,25, 20 конденсаторы типа МБМ.Точность регулирования нагревав предлагаемом устройстве увеличивается в среднем .на 507,за счетустранения ошибки, вызванной нали чием в реальных производственныхусловиях помех, связанных с явлены"ем окалинообразования, шероховатостью поверхности заготовок, влияниемвнешних магнитных полей. Так, например, при нагреве стальных заготовок (ст. 40) до температуры 1050 С. точность поддержания заданной температуры возросла с +32 до +18 С.оДля сплавов, предрасположенных к 35сильному окалинообразованию точЭ5 ность поддержания заданной температуры увеличивается в 1,8-2,6 раза.Кроме того, устройство позволяетбыстро осуществить перестройку помехоподавляющего блока при вариации 40 характеристик датчика температуры.