Методическая индукционная нагревательная установка

Сотоз СоветскнкСоциалистическихРеспублик О П И С А Н И ЕИ 10015 и ВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСКО) Дополнительное к авт. свил-в 2)Заявлено 05, 1 0 . 81 (2 ) 33 присоелинением заявки,% -2472/241)М. К Н 05 В 6/1 Гееударатвекаа кфмкте 3) Приоритет -СССРевам эабретеккй и еткрытий ДК 623.36 .52(088.8 ковано 28,02,83,6 етень Ю 1 8 5 ата опубликования описания 28, 02,8 овский В.И.;Иазре1 Е С Вийоградов(54) ТОДИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИОННАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ.УСТАНОВКА индукционй 3-х зонаждой зоны руемого ис- ического эо и20ав щ Изобретение относится к устройства для индукционного нагрева металла под обработку давлением.Известен методическийный нагреватель содержащиный индуктор спитанием кот индивидуального регулиточника, системой автоматрегулирования температуры и механи мом перемещения заготовок 1.1 1 .Недостаток его состоит в том, чт каждая зона питается от индивидуаль ного источника и при выходе из строя любого из них нагреватель останавливается.Наиболее близкой по техническому к предлагаемому является индукционная методическая нагревательная установка, содержащая индуктор с зонам предварительного и конечного нагре механизм перемещения заготовок с з датчиком темпа и блоком контроля темпа, подключенным выходом к упра ляющему входу контактора, силовойвход которого связан с источникомцентрализованного питания, а выходс индуктором через первый силовойвход управляемого коммутатора, второйсиловой вход которого связан с выхо"дом тиристорного преобразователя частоты, снабженного блоком защиты иблоком управления, вход которого подключен к выходу снабженного задатчиком температуры аналогового регулятора температуры, подключенноговходом к первому выходу преобразователя сигнала, второй выход которогосоединен с входом снабженного задатчиком температуры релейного регулятбра температуры, а вход - с датчикомтемпературы заготовки, Зона предварительного нагрева питается от шинцентрализованного питания и тем самымповышается, по сравнению с индивидуальным, надежность работы установки 21 .1001530 днако наличие индивидуального источника питания регулируемой зоны снижает надежность установки, так как вероятность выхода из строя индивидуального источника латания намного выше чем системы централизованного питания, а использование лишь нерегулируемой зоны нагрева не обеспечивает необходимого качества нагрева. 1 ОЦель изобретения - повышение производительности и надежности работы индукционного нагревателя за счет автоматического переключения источников питания и сокращения времени 1 простоев.Для достижения указанной .цели, в методической индукционной нагревательной установке содержащей индукторго с зонами предварительного и конечного нагрева, механизм перемещения заготовок с задатчиком темпа и блоком контроля темпа, подключенным выходом к управляющему входу контактора силовой вход которого связан с источ" ником централизованного питания, а выход - с индуктором через первый силовой вход управляемого коммутатора, второй силовой вход которого свя;.ЗО зан с выходом тиристорного преобразователя частоты, снабженного блоком защиты и блоком управления, вход которого подключен к выходу снабженного эадатчика температуры аналогового регулятора температуры, подключенно- .З го входом к первому выходу преобразо, вателя сигнала, второй выход которого соединен с входом снабженного задатчиком температуры релейного регулятора . температуры, а вход - с датчиком тем- фо пературы заготовки, она снабжена датчиком наличия заготовки, релейным элементом, двумя. логическими элементами ИЛИ, двумя двухкодовыми и одним трехвходовым элементами И и снаб э женным задатчиком момента переключения дополнительным релейным регулятором, вход которого подключен к третьему выходу преобразователя сигнала, .а выход - к первому входу первого эо двухвходового элемента И, связанного выходом с управляющим входом коммутатора, а вторым входом - с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом блока за- ЭЭ щиты, а второй через релейный элемент - с управляющим выходом тиристорного преобразователя частоты, выход 11 4датчика наличия заготовок соединенс первым входом второго элемента ИЛИ,второй вход которого подключен к выходу релейного регулятора, а выход -,к первому входу трехвходового элемента И, связанного вторым входом с задатчиком темпа, третьим входом - суправляющим выходом технологическогоустройства, а выходом - с управляющимвходом механизма перемещения, выходкоторого подключен к первому входувторого двухвходового элемента И, второй вход которого соединен с управляющим выходом коммутатора, а выходс входом блока контроля темпа.На чертеже изображена блок-схемаустановки.Установка содержит зону предварительного 1 и конечного 2 нагрева, механизм 3 перемещения с эадатчиком 4темпа и блоком 5 контроля темпа, управляемый коммутатор 6, контактор 7,тиристорный преобразователь 8 частотыс блоком 9 управления мощности и блоком 10 защиты, датчик 11 температуры и датчйк 12 наличия заготовок,преобразователь 13 сигнала, аналоговый регулятор 14 с задатчиком 15номинальной температуры, релейный регугулятор 16 с задатчиком 17 минимальной температуры, дополнительный репейный регулятор 18 с задатчиком 19момента переключения источником питания,репейный элемент 20, логические элементы И 21, 22 и 23, элементы ИЛИ 24 и 25.Коммутатор 6 содержит управляющийвход 26, управляющие выходы 27 и 28,силовые выходы 29-32, первый силовойвход 33-34 и второй силовой вход35-36.Силовой вход контактора 7 для подключения централизованного питанияотмечен позицией 37, а вход сигналаготовности технологического устройства - 38,Устройство работает следующим образом.В зоне 1 предварительного нагрева производится нагрев заготовок до 900-1000 С, а в зоне 2 конечного нагрева - до заданной температуры (1200-1300 ). Заготовки перемещаютсяОпо зонам с помощью механизма 3 перемещения. Темп перемещения задается задатчиком 4 темпа по сигналу с механизма перемещения. В случае остановки механизма перемещения на один из5 10015 2 о 25 30 35 ао теля, а также при его отключении, сигнал на выходе блока защиты пропадает. нию, После включения преобразователясигнал на его выходе исчезает, а сиграэователя сигнала на выходе релейного элемента не появляется (неисправность преобразователя),Управляемый коммутатор, собранный либо на контактных либо на бесконтакт 55 ных элементах подключает зоны нагрева к источникам питания, Коммутатор имеет два устойчивых положения, В первходов элемента И 2 1 подается сигнал Блок контроля темпа представляет собой реле времени с регулируемой уставкой. Счет времени начинается смомента появления сигнала на выходелогического элемента И 21. По окончании счета контактор 7 отключается.Датчик 12 наличия заготовок следит за наличием заготовок на выходе зоны 2, а датчик 11 температуры измеряютих поверхностную температуру. Преобразователь 13 сигнала преобразуетсигнал с датчика температуры в унифицированный сигнал по трем выходам.Аналоговый регулятор 14 сравниваетсигнал на выходе преобразователя 13сигнала с сигналом задатчика номинальной температуры 15, выделяет ихравность и усиливает. Релейный регулятор 18 в момент равенства сигналовс преобразователя 13 и задатчика 19момента переключения источников питания вырабатывает управляющий сигнал. Релейный регулятор 16 с задатчиком 17 минимальной температуры работает аналогично,Тиристорный преобразователь 8 частоты (например, ТПЧТ) подключен пля питания зоны 2 конечного нагрева высокочастотной энергией, Его блок 9 управления мощностью позволяет рагупировать в широком диапазоне мощность подводимую к индуктору зоны 2. Величина этой мощности зависит от сигнала на входе блока 9 управления мощностью. Включение преобразователяпроизводится сигналом, управляемогокоммутатора в его цепи 27, блок 10защиты предназначен для защиты преобразователя при кор:;тких замыканияхи срывах инвертирования, При любойнеисправности в работе преобразоваРелейный элемент 20 характеризуетготовность преобразователя к включенал с блока защиты появляется. Послесамопроизвольного отключения преоб 1 О 15 11 йвом положении (в отсутствии управляющего сигнала на входе 26) замкнуты полюса 30-31, 33-29, 34-32. Зоны нагрева при этом включены последователь но и через контакт 7 подключены к шинам централизованного питания. Во втором положении зона 1 подключается через контактор 7 к шинам централизованного питания, а зона 2 - к тиристорному преобразователю (замыкаются полюса 29-33, 30-34, 31-35, 32-36) Переключение коммутатора производится подачей управляющего сигнала на вход 26, Во втором положении на выходных клеммах 27-28 появляются сигналы, один из которых включает в работу преобразователь 8, а второй поступает на вход логического элемента И 21. Логические элементы И и ИЛИ выполнены на полупроводниковых и релейных элементах.Принцип работы схемы поясняется для основных режимов ее работы, а именно при первоначальном пуске в стационарном, дежурном и аварийном режимах, Первоначальный пуск схемы производится как на пустые индукторы (без заготовок), так и на загруженные холодными заготовками индукторы зон 1 и 2. В том и другом случае управляемый коммутатор 6 находится в первом положении, т.е. зоны нагрева включены поспедовательно и через коммутатор 7 подключены к шинам централизованного питания. При пуске на пустые эоны на выходе датчика наличия заготовок 12 и логического элемента ИЛИ 24 имеются сигналы, Поэтому на выходе логического элемента И 22 с частотой, определяемой задатчиком 4 темпа формируется сигнал, который приводит в движение механизм перемещения заготовок.Постепенно заполняя зоны, заготовки прогреваются. Достигнув конца зоны 2 нагрева, они имеют температуру 700-800 С. Реагируя на крайнюю за" готовку, датчик 12 наличия заготовок срабатывает и на его выходе исчезает сигнал, что приводит к остановке механизма перемещения 3; Дальнейший нагрев происходит без продвижения заготовок.При достижении крайней заготовкой температуры, соответствующей моменту переключения источников питаний (900 оС), который определяется задат" чиком 19, срабатывает релейный регу10015лятор 18 и при наличии сигнала готовности на выходе. релейного элемента20., управляемый коммутатор 6 пере.ключается во второе положение и вклю"чает преобразователь 8. На выходе 5блока 1 О защиты появляется сигнал, ана выходе релейного элемента он исчезает,Таким образом .зона 1 запитываетсяот шин централизованного питания, а чзона 2 - от тиристорного преобразователя с максимальной выходной мощностью. При этом включается в работублок 5 контроля темпа, так как срабатывает элемент И 21 на входе которого 15появляется сигналы с механизма перемещения и с управляемого коммутатора6 (выход 28). Через некоторое время,определяемое уставкой блока 5, контактор 7 обесточит зону 1 предварительного нагрева, Зона конечного нагрева остается запитанной от тиристорного преобразователя, работающего смаксимальной выходной мощностью. Придостижении крайней заготовкой мини- Имальной температуры определяемой задатчиком 17, но достаточной для еепоследующей обработки, срабатываетрелейный регулятор 16 и включает механизм перемещения. Блок контроля ЭОтемпа при этом включает контактор 7.Начинается выдача нагретых заготовок.Температура заготовок на выходе эоны2 продолжает расти и достигает номинального значения35Сном С 1 1 п +определяемого задатчиком 15. В работувключается аналоговый регулятор 14,который, воздействуя на блок управления мощностью 9, устанавливает выходную мощность преобразователя, чтобы она соответствовала номинальнойтемпературе выходящих из зоны нагрева2 заготовок. Бсли по каким-либо причинам за период темпа толкания температугра нагрева заготовок не достигает мини-,мапьного значения, выдача заготовки за-держивается. Выдача произойдет толькотогда, когда сработает регулятор 16, через некоторое время процесс нагрева стабилизируется и схема переходит в стационарный режим работы. Первоначаль ный пуск на полностью загруженные холодными заготовками зоны производится ана-,логичнно, за исключением того, что механизм перемещения-заготовок включается вработу тогда, когда температура взоне 2 достигнет минимального значения, Температура же в зоне 1 несколь 11 8ко выше температуры, при которой производится переключение источников питания (зависит от уставки блока контроля темпа).Подключение шин централизованного питания к последовательно включенным ронам нагрева, а тиристорного преобразователя к зоне 2 с разогретыми заготовками, позволяют облегчить тяжелые режимы работы машинных генераторов, связанные с набросом нагрузки, и режим пускового процесса тиристорного преобразователя.Стационарный режим рабоы характеризуется тем, что зоны питаются отдельно, а заготовки выходят из нагревателя имея номинальную температуру с темпом, определяемым задатчиком темпа 4 сигнал на выходе задатчика 4 всегда отстает по времени от сигнала на выходе элемента ИЛИ 24 и выходе регулятора 16, Выходная мощность преобразователя определятся аналоговым регулятором 14.В дежурный режим работы схемы переводится в случае возникновения какой-либо задержки в приеме нагретой заготовки (например, при остановке пресса). При этом исчезает сигнал готовности технологического объекта, на выходе элемента И 22 сигнал исчезает, останавливается механизм 3 перемещения заготовок и включаешься в работу блок 5 контроля темпа (появляется сигнал с выхода блока 3), Если за время его работы не появляется сигнала готовности технологического объекта, то контактор 7 по команде с блока 5 контроля темпа отключает зону 1 от шин централизованного пи;тания. Вторая зона остается подключенной к преобразователю, а температура заготовки, за которой следит датчик 11 температуры автоматически поддерживается неизменной по цепи11-13-14-9-8-6-2. В этом режиме температура задается задатчиком 15.Аварийным режимом работы считается режим, когда выходит из строя тиристорный преобразователь частоты. При этом на выходе блока 1 О защиты элемента ИЛИ 25 и элемента И 23 исчезают сигналы. Управляемый коммутатрр 6 переключается в первое положение, зоны включаются последовательно и запитываются от шин централизованного питания, а тиристорный преобразователь отключается. Удельная мощ11 10подключен к выходу снабженного задатчиком температуры аналогового регулятора температуры, подключенного входомк первому выходу преобразователя сигнала, второй выход которого соединенс входом снабженного задатчиком температуры релейного регулятора температуры, а вход - с датчиком температуры заготовки, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения производительности, она снабжена датчиком наличия заготовки, релейным элементом, двумя логическими элементамиИЛИ, двумя двухвходовыми и одним трехвходовым элементами И и снабженнымзадатчиком момента переключения дополнительным релейным регулятором, входкоторого подключен к третьему выходупреобразователя сигнала, а выход - кпервому входу первого двухвходовогоэлемента И, связанного выходом с управляющим входом коммутатора, а вто"рым входом - с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединенс выходом блока защиты, а второй через репейный элемент - с управляющимвыходом тиристорного преобразователячастоты, выход датчика наличия за-отовок соединен с первым входом второгоэлемента ИЛИ, второй вход которогоподключен к выходу релейного регулятора, а выход - к первому входу трехвходового элемента И, связанного вторым входом с задатчиком темпа, третьим входом - с управляющим выходомтехнологического устройства, а выходом - с управляющим входом механизмаперемещения, выход которого подключенк первому входу второго двухвходовогоэлемента И, второй вход которого соединен с управляющим выходом коммутатора, а выход - с входом блока контроля темпа,Формула изобретения 35Методическая индукционная нагревательная установка, содержащая индуктор с зонами предварительного и конечного нагревателя, механизм перемещения заготовок с задатчиком темпа и блокомюо контроля темпа, подключенным выходом к управляющему входу контактора, силовой вход которого связан с источником централизованного питания, а выход - с индуктором через первый сило вой вход управляемого коммутатора, второй силовой вход которого связан с выходом тиристорного преобразователя частоты, снабженного блоком защиты и блоком управления, вход которого я 9 10015 ность, идущая на нагрев заготовок при последовательном включении зон, значительно меньше, чем в стационарном режиме и для получения температуры заготовок на выходе эоны 2 на минимальном заданном уровне требуется уменьшить темп подачи заготовок. Он определяется релейным регулятором 16. Сигнал на включение подачи заготовок пойдет только тогда, когда сигнал о на выходе преобразователя сигнала 13 достигнет значения уставки эадатчика минимальной температуры 17. В этом режиме нагреватель работает с минимальной производительностью. После устранения неисправности в тиристор ном преобразователе включают релейный элемент 20. На выходе элемента И 23 появляется сигнал и управляемый коммутатор 6 переключается во второе положение. После завершения переходного процесса нагреватель работает в стационарном режиме.Технические преимущества предлагаемого изобретения выражаются в том,25 что обладая достинствами как централизованного, так и индивидуального питания, нагреватель имеет высокую надежность в работе и позволяет с высокой точностью производить нагрев зо заготовок до заданной температуры. Источники информации,поинятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 813825, кл. Н 05 В 6,/06, 19792. Электротермия, И., Информэлектро,1963, й 4, с, 25-28,1001511 ВНИИПИ Заказ 1454/ Тираж 843 Подписно илиал ППП "Патент", Ужгород,ул.Проектная,4ф