Устройство для управления нагревом

Сфвэ Сфввтсинк Сфцналнстнческнк РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ С ТВЛЬСТВУ(5)М. Кл.з 6 05 0 23/19 с присоединением заявки ЙУ -Государствеииив комктет СССР по дедам изобретнн 1 я открытнй(088.8) Дата опубликования описания 300781(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОИ Изобретение относится к программно-управляемым средствам и может .,быть использовано в качестве систем автоматического управления по заранее 5 заданным програьиам процессами нагрева при теплопрочностных испытаниях систем автоматического управления технологическими процессами.Известно программное устройство, содержащее термодатчик, регистрирующий начальное тепловое состояние, датчик, регистрирующий текущеетеп" ловое состояние, задатчик, подключенные через элемент срзвнения к электрсмеханической следящей системе 15 и реле. На выходе следящей системы устройства дополнительно установлен переьенный резистор, которьа подключен к реле постоянного тока, защунтированному конденсатором 1) ., 20Недостатками известного ранения .являются невозможность использования устройства в режиме изменения в ши роком диапазоне нескольких параметров; а также невозможность использования д 5 устройства в динамическом режиме- скорости нагрева 30-50 С/с.Наиболее близкое к предлагаемому устройство, содержащее последователь; но соединейные задатчик сумматор, . 30 регулирующий блок, а также последовательно соединенные регулятор мощ-.ности и исполнительный блок, а также последовательно соединенныедатЧик и измерительный преобразователь, выход которого соединен со вторыв входсм сумматора 2).Недостатков известного реавния являются невозможность оптимального согласования мощности регулятора электрической мощности и исполнительного устройства -. нагревательной панели (в статическом режиме возможно, в динамическом - нет динамический режим - нагрев 30-50 С/с), а также нелинейная характеристика зависимости сопротивления от температуры нити накала. Кроме того, тиристорный преобразователь не допускает более чем 2-х кратную перегрузку в течение 10 с.Цель изобретения - поввааение надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления нагревом содержит т 1 оследовательно соединенные. эадатчик ипервые сумматор и регулируящий блок, последовательно соединенные регулятор мощности и исполнительный блок, а также последовательно соединенные датчик и измерительный преобразователь, выход которого соединен со вторым входом пер" вого сумматора, последовательно соединенные второй сумматор, второй регулирукщий блок и инерционное звено, выход которого связан со входом регулятора мощности, а входы второго сумматора подключены к выходам первого регулирунщего блока и регулятора мощности,формирование задающих устройством управляющих воздействий (сигнала О ), имекцих скорости изменения температуры в пределах 30-50 С/с, приводит к скачкообразному изменению переднего фронта ф импульса тока на выходе регулятора электрической мощности и нагрузки, превышающих номинальную величину в 8-9. раз. Этот скачок импульса тока приводит к срабатыванию устройства электронной защиты тиристоров и,цругих элементов от перегрузок, которое срабатывает при пороговом значении, равном 2-х кратному превышению пускового тока.Ввецение элементов внутреннего корректирующего по току контура обес. печивает сглаживание переднего фронта 1 импульса тока до 15, что обуславливает надежную работу в процессе испытания при максимальных темпах нагрева (50 С/с) .На фиг. 1 приведена блок-схема устройства управления на фиг. 2/характеристики на выходе соответственно задатчика, второго регулирующего блока, инерционного звена и ток нагрузки.Устройство управления нагревом содержит во внешнем контуре 1 последовательно соединенные эадатчик 2,первый сумматор 3, первый регулирую щий блок 4, а также последовательно соединенные регулятор 5 мощности, исполнительный блок б, объект 7 испытаний, датчик 8, измерительный преобразователь 9, соединенный отрицательной обратной связью 10 по температуре с первым сумматором 3, и вторичный прибор 11, соединенный с измерительным преобразователем 9.Устройство управления нагревом снабжено внутренним корректирующим до току контуром 12, состоящим иэ последовательно соединенных второго сумматора 13, второго регулирукщего блока 14, инерционного звена 15,. регулятора 5 мощности, соединенного отрицательной обратной связью 16 потоку .со вторым сумматором 13, который входом связан с выходом первого регулирующего блока 4.Устройство управления нагревом работает следующим образом.Управлякций сигнал О (Фиг. 2), представляющий наперед заданную от времени функциональную зависимость, выработанный заданной програмкой вэадатчике 2, поступает на вход первого сумматора 3, где происходит суммирование О с сигналом Оос отрицательной обратной связи 10, пропорциональным основному регулирующему парамзтру " температуре. В первом ,регулирующем блоке 4 происходит усиление и функциональное преобразование сигнала ошибки 05 + ОоСе обеспечив акицее необходимую степень устойчивости замкнутой системы регу. лирования температуры. С выхода первого регулирующего блока 4 сигнал управления Ор поступает на вход второго сумматора 13, где происходитсуммирование сигнала Ор с функциональным преобразованным сигналомО с отрицательной обратной связи16, пропорциональным току нагрузкирегулятора 5 мощности. Во втором регулирующем блоке 14 происходит усиле 20 ние и функциональное преобразование сигнала Ор + Оос, ошибки по току, обе спечивающее необходимую степень устойчивости замкнутой системы регулирования тока нагрузки. С выхода нал Оп + Оос управления поступает на инерционное звено 15, осуществляющее сглаживание переднего фронта сигнала ошибки, С выхода инерционного звена 15 управляющий сигнал посту 30 пает на вход регулятора 5 мощности,который формирует в исполнительномблоке 6 (нагревательной панели) токнагрузки, пропорциональный входномусигналу О 5 (фиг. 2 в) . Исполнительный блок б преобразует подводимую кнему электрическую мощность в лучистый тепловой поток с температурой вдиапазоне 50-1100 оС с погрешностьюне более 1,5 при максимальных тем 35 40 пах нагрева не более 50 ОС/с, который, воздействуя на объект 7 испытания, нагревает его до температуры, определяемой конкретной программой,заложенной в задатчик 2.Сигнал ООС отрицательной обратной связи с выхода объекта 7 испытаний, .несущий информацию о его темпе.ратуре, проходит датчик 8 регулируемого параметра, измерительный преобразователь 9, поступает на вход первого сумматора 3, образуя таким образом, замкнутый контур регулирования температуры объекта.формирование задатчиком 2 управляющих воздействий сигнала О имеющих скорости изменения температуры в пределах 30-50 ОС/с, приводит к скачкообразному изменению управляющего сигнала Оц + О с на входе инерционного звена 15, которое преобразует его в экспоненциальное изменение Ощ и нрпр (Фиг. 2 в, фиг. 2 г) .Включение на входе регулятора 5 электрической мощности инерционного звена 15, реализованного в виде апериодического звена 1-го порядка с 50 25 второго регулирующего устройства сигпостоянной времени о: 1,2 с, обеспечивает снижение пускового тока с 800-900 до 150. Тиристорный преобразователь не допускает более чем двухкратную перегрузку в течение 10 с.Однако введение апериодического звена в контур регулирования температуры приведет к резкому ухудшению устойчивости замкнутого контура по температуре. Для устранения этого отрицательного эфФекта инерционное звено 15 совместно с регулятором 5 мощности охвачено функциональной отрицательной обратной связью по току.Преимуществом предлагаемого устройства является возможность оптимального согласования мощности регулятора 5 электрической мощности и исполнительного устройства. Это позволяет осуществлять теплопрочностные испытания с высокими темпами нагрева. Кроме того, преимуществом является. защита 20 тиристоров по нагрузке, а также то, что при отсутствии инерционного звена нет необходимости завышать требования к тиристорам по току. Использование предлагаемого устройства поз воляет уменьшить габариты оборудования и производственного помещения, а также экономить электроэнергию.Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого изобретения заключается в возможности проводить теплопрочностные испытания с высокими темпами (40-50 бС 7 снагрева. Испытания с такими темпаминагрева составляют 90 от всего вре"мени процесса испытания,формула изобретенияУстройство для управления нагревом, содержащее последовательно соединенные задатчик и первые сумматор и регулирующий блок, последовательно соединенные регулятор мощности и исполнительный блок, а также последовательно соединенные датчик и измерительный преобразователь, выход которого соединен со вторым входом первого суммат.ора, о т л и.ч а ю щ .ее с я тем, что, с целью повьюаения надежности устройства, оно содержит последовательно соединенные второй сумматор, второй регулирукщий блок и инерционное звено, выход которого связан со входом регулятора мощности, а входы второго сумматора подключены к выходам первого регулирунщего блока и регулятора мощности.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР В 326555, кл. 6 05 8 19/02, 1968.2. Авторское свидетельство СССР В 474797, кл; С 05 О 23/19, 1973 (прототип).851386 б О Тираа 940 ПодписноеГосударствениога комитета СССРлам изобретений и открытийосква, Ж"35, Раушская наб., д.