Устройство для управления температурным режимом индукционной печи

(504 С ВИДЕТЕЛЬСТ А ВТОРСНОМ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕЛОМ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ(57) Изобретени автомати вания термовремционных тигельниспользовано в С,ЦерковницИ,А.Косенко мышленности, Цеется повышениережимом печей.последовательнотемпературы расгистрирующий пр ство СССР 9 ь 1977во СССР 19, 1969,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ.В 552597, кл. С 05 П 23/Авторское свидетельстУ 255680, кл. С 05 0 23/ касается регулиронного режима индуки печей и может быть еталлургической проью изобретения являачества управления стройство содержит соединенные датчик плава, вторичныйребор 2, позиционн й1282097 3, исполнительный механизм 4, блок 7 сравнения, к входам которого подключены датчик температуры расплава и задатчик 6 температуры основной тигельной рЕакции, а выход через квадратор 9, связанный с синИзобретение относится к регулированию температуры технологического объекта, в частности к регулированию термовременного режима индукционных тигельных печей, 5Целью изобретения является повышение качества управления температурным режимом индукционной печи,На фиг,1 дана схема устройства для управления температурным режимом индукционной печи; на фиг,2 - схема вычислительного блока; на фиг.3 схема блока управления работой синхрогенератора.15 Устройство (фиг.1) содержит датчик 1 температуры расплава, представляющий собой пирометр излучения, последовательно соединенные измерительный преобразователь 2 с позиционным регулятором 3 (содержащим контактные задатчики нижней и максимальной температуры перегрева расплава), исполнительный механизм 4, трансформатор 5 25 питания печи, последовательно соединенные задатчик Ь температуры основной тигельной реакции, представляющей собой потенциометрический задатчик напряжения, первый блок 7 сравнения, второй вход которого соединен через масштабный блок 8 с датчиком температуры расплава, квадратор 9, представляющий собой функциональный преобразователь с квадратичной зависимостью, аналого-цифровой преобразова тель 10, представляющий собой преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, второй вход которого связан с выходом синхрогенератора 11, представляющего собой мультивибратор, запускающнйся от импульса запуска и прекращающий генерацию от импульса сброса, делитель 12, представляющий собой двоичный счетчик импульсов, счетчик 13, блок 14 хрогенератором 11 АЦП 10, делитель12, счетчик 13, связанный с блоком 15задания программы блок 14 совпаденияи блок 16 формирования сигналов управления подключен к второму входуисполнительного механизма. 2 з.п,ф-лы,3 ил. 1совпадения, представляющий собой цифровую схему сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходом блока 15 задания программ, представляющего собой двоичный регистр памяти с ручной записью информации, блок 16 формирования сигналов управления, первый выход которого соединен с вторым входом исполнительного механизма 4, а второй выход - с табло 17 сигнализации.Кроме того, устройство содержит блок 18 определения расхода охлаждающей воды, блок 19 определения температуры охлаждающей воды на входе в индуктор, блок 20 определения температуры охлаждающей воды на выходе из индуктора, блок 21 определения массы металла в печи, выходы которых соответственно соединены с четырьмя входами вычислительного блока 22, второй блок 23 сравнения, дифференциатор 24, блок 25 управления работой синхрогенератора, при этом выход вычислительного блока 22 связан с первым входом второго блока 23 сравнения, второй вход которого соединен через дифференциатор 24 с датчиком 1 температуры расплава, а выход - с первым входом блока 25 управления работой синхрогенератора, второй вход которого связан с выходом позиционного регулятора 3, третий вход - с вторым выходом первого блока 7 сравнения, а выход - с входом синхрогенератора 11, Вычислительный блок (фиг,2) содержит задатчик 26 постоянной величины, представляюпрпл собой потенциометрический задатчик напряжения, последовательно соединенные сумматор 27, первый вход которого связан с выходом блока 19 определения температуры охлаждающей воды на входе в ин 1 дуктор, а второй - с выходом блока 20 определения температуры охлаждающейводы на выходе из индуктора, первыйблок 28 умножения, второй вход которого связан .с выходом блока 18 определения расхода охлаждающей воды,второй блок 29 умножения, второй вход 5которого соединен выходом задатчика 26 постоянной величины, блок 30деления, второй вход которого связанс блоком определения массы металлав печи, а выход подключен к первому 10входу второго блока сравнения,Блок 25 управления работой синхрогенератора (фиг.З) содержит первыйблок 31 инвертирования, первый блок32 логического умножителя, последовательно соединенные второй блок 33инвертирования, вход которого является вторым входом блока управленияработой синхрогенератора, второйблок 34 логического умножения, триггер 35, второй вход которого связанс выходом первого блока 32 логического умножения, третий блок 36 инвертирования, третий блок 37 логического умножения, второй вход которогоявляется третьим входом, а выход -выходом блока управления работой синхрогенератора, при этом первый входпервого блока логического умножениясоединен с выходом второго блока инвертирования, второй вход второгоблока логического умножения - с входом первого блока инвертирования,выход которого связан с вторым входом первого блока логического умножения, а вход является первым входомблока управления работой синхрогенератора.Устройство работает следующим образом. 40В момент, когда температура перегрева превышает равновесную, заданнуюзадатчиком 6 в зависимости от маркичугуна, с первого блока 7 сравненияна третий вход блока 25 управления 45работой синхрогенератора и соответственно на второй вход третьего блока37 логического умножения поступаетсигнал, соответствующий логической"1", В начальный момент триггер 35 50находится в нулевом состоянии, поэтому на первый вход третьего входа блока 37 логического умножения черезтретий блок 36 инвертирования поступает логическая "1", Наличие логичес ких "1" на двух входах блока 37 позволяет получить сигнал "1" с выходаблока 37 и запустить синхрогенератор 11. Сигнал по, тупает на вход блока 7 сравнения в одном масштабе, Когда синхрогенератор 11 запускает преобразователь 10 второй раз, температура перегрева превышает значение равновесной температуры и их разность с выхода первого блока 7 сравнения, возведенная в квадрат квадратором 9, поступает на вход преобразователя 10. Преобразователь 10 преобразует непрерывный входной сигнал в соответствующую последовательность импульсов. Если период запуска синхрогенератора выбран значительно меньФ шим одной минуты, то импульсы с выхода преобразователя поступают на делитель 12 с коэффициентом деления, равным отношению одной минуты к периоду следования импульсов синхрогенератора, С выхода делителя импульсы подаются на счетчик 13.При наборе на счетчике числа (являющегосяинтегралом функции .квадрата разности сигналов, поступающих на первый блок 7 сравнения), равного значению для чугуна данной марки, предварительно набранному на переключателях блока 15 задания прдграммы, срабатывает блок 14 совпаденчя, и сигнал совпадения поступает через блок 16 формирования сигнала управления на исполнительный механизм 4для отключения питания печи и на световое табло 17 готовности металла,Таким образом, выдержка расплава оп"ределяется как интервал времени, закоторый интеграл функции квадратаразности температур от времени достигает заданного значения,Рассмотрим случай, когда в печинаходится жидкий чугун и еще нерасплавившийся лом. При достижении температурой жидкого чугуна значения,равного температуре перегрева, контурстабилизации (блоки 1-5) поддерживаетсреднюю температуру перегрева, определяемую зоной нечувствительности .контура стабилизации, которая заданаконтактами максимальной и нижней температур позиционного регулятора 3,Когда температура жидкого металладостигает максимальной температурь 1,позиционный регулятор 3 отключаетпитание печи и температура металланачинает уменьшаться, При этом навыходе дифференциатора 24 имеетсясигнал, равный величине производнойот температуры металла= ЙС /Й, 1282097(2) Одновременно с вычислительного блока 22 поступает сигнал, пропорциональный изменению температуры металла в зависимости от тепловых потерь, определяемых для индукционной печи 5 изменением теплосодержания воды, охлаждающей индуктор, и массой металла в печи. Изменение температуры 1 определяется по формуле10у(й -с) к- и 1. (1)иСФ изменение температуры металла ом тепловых потерь,15 вызванных охлаждением водой, С/с;расход воды, охлаждающей индуктор, кг/см;температура охлаждающей воды на выходе и входе индукатора соответственно, С;коэффициент;масса металла в печи, кг. где- величина отношения полныхтепловых потерь к величине 39тепловых потерь, вызванныхохлаждением водой ( == 1,1-1,15);с с - удельные теплоемкости охьф млаждающей воды и металла,соответственно, Дж/кг град,Поскольку изменение температуры металла в данном случае определяется не только тепловыми потерями, вызванными охлаждением водой, но и погло щением тепла на расплавление лома, действительное изменение температурыметалла больше изменения темпера- . туры , вычисленного в блоке 22.Во втором блоке 23 сравнения оп , ределяется разность сигналов, соот" ветствующихи , В нашем случаепоэтому на выходе второго блока 23 сравнения появляется сигнал, соответствующий логической "1", который поступает на первый вход блока 25 управления работой синхрогенератора и соответственно, на вход первого блока 31 инвертирования и на второй вход второго блока 34 логическа го умножения, Так как питание печи отключено, то с выхода позиционного регулятора 3 на второй блок 33 инвертирования поступает сигнал "О" и,следовательно, с выхода второго блока инвертирования - "1". Поступление"1" на оба входа второго блока 34 логического умножения обеспечивает сигнал "1" на его выходе. Сигнал "1" поступает на единичный вход триггера35, который переходит в единичноесостояние. Сигнал " 1" с выхода триггера поступает на вход третьего блока 36 инвертирования, а с его выходана первый вход третьего блока 37 логического умножения - "О", Появление"О" на первом входе третьего блока 37логического умножения приводит к изменению состояния выхода блока 37из "1" в "О". Синхрогенератор 11 отключается, что обеспечивает прекращение суммирования импульсов в счетчике 13 на время нахождения триггера35 в единичное состояние, в результаге чего интервал времени достиженияна счетчике заданного числа увеличивается.При уменьшении температуры металла до температуры, определяемой контактом нижней температуры перегрева, позиционный регулятор включает питание индуктора, Температура металла начинает возрастать и через некоторое время достигает максимальной температуры нагрева, Позиционный регулятор 3 снова отключает питание печи. Если .к этому моменту твердая шихта еще не расплавилась, то триггер 35 остается в прежнем состоянии, при котором запрещено суммирование импульсов. Если твердой шихты в расплаве нет, то изменение температуры металла определяется в основном потерями тепла, вызванными охлаждением водой, и уровни сигналов с дифференциатора 24 и с выхода вычислительного блока 22 совпадают.Сигнал с выхода второго блока 23, сравнения становится равным "О".Этот сигнал поступает на первый вход блока 25 управления работой синхрогенератора и соответственно на вход первого блока 31 инвертирования, а с выхода первого блока инвертирования сигнал "1" поступает на второй вход первого блока 32 логического умножения. На первый вход блока 32 сигнал "1" поступает от позиционного регулятора 3 через второй блок 33 инвертирования, Сигнал 1" с выхода первого блока 32 логического умножения поступает на нулевой вход триггера35, который изменяет свое состояние на нулевое, Третий блок 36 инвертирования изменяет сигнал 0 с выхода триггера на "1".Таким образом, на обоих входах третьего блока 37 логического умножения имеется "1" и соответственно единичный сигнал появляется на выходе блока 25 управления работой синхрогенератора, по которому включает ся синхрогенератор 11. Устройство продолжает подсчет импульсов в счетчике 13 до набора значения, заданного блоком 15, после чего отключается питание печи и сигнал о готовности 15 металла поступает на табло 17.Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет подсчет времени выдержки металла с учетом расплавления всей шихты, и минимально задан ной выдержке подвергается весь металл, находящийся в печи,1. Устройство для управления температурным режимом индукционной печи, содержащее датчик температуры расплава, последовательно соединенные 30 измерительный преобразователь, позиционный регулятор, исполнительный механизм и трансформатор питания печи, последовательно соединенные задатчик температуры основной тигель ной реакции, блок сравнения, второй вход которого соединен через масштабный блок с датчиком температуры расплава, квадратор, аналого-цифровой преобразователь, второй вход которо го связан с выходом синхрогенератора, делитель, счетчик, блок совпадения, вторая группа входов которого соединена с выходом блока задания программ, блок формирования сигналов управления, первый выход которого соединен свторым входом исполнительного механизма,а второй выход -с табло сигнализации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества 50 управления, в него введены вычислительный блок и блок определения расхода охлаждающей воды, блок определения температуры охлаждающей воды на входе в индуктор, блок определения 55 температуры охлаждающей воды на вы- . ходе из индуктора, блок определения массы металла в печи, выходы которых соответственно соединены с первым,7 1282097 8вторым, треты:м и четвертым входамивычислительного блока, второй блоксравнения, дифференциатор, блок управления работой синхрогенератора,при этом выход вычислительного блокасвязан с первым входом второго блокасравнения, второй вход которого соединен через дифференциатор с датчикомтемпературы расплава, а выход - спервым входом блока управления работой. синхрогенератора, второй вход ко-торого связан с выходом позиционногорегулятора, третий вход - с вторымвыходом первого блока сравнения, авыход - с входом синхрогенератора.2. Устройство по п,1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что вычислительный блок содержит задатчик постоянной величины, последовательно соединенные сумматор, первый вход которого является вторым входом вычислительного блока, а второй вход - третьим входом вычислительного блока,первый блок умножения, второй вход Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 25 которого является первым входом вычислительного блока, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом задатчика постояйнойвеличины, блок деления, второй входкоторого является четвертым входомвычислительного блока, а выход - выходом вычислительного блока.3, Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок. управления работой синхрогенератора содержит первый блок инвертирования,первый блок логического умножения,последовательно соединенные второйблок инвертирования, вход которогоявляется вторым входом блока управления работой синхрогенератора, второй блок логического умножения, триггер, второй вход которого связан свыходом первого блока логи еского умножения, третий блок инвертирования,третий блок логического умножения,второй вход которого является третьимвходом, а выход - выходом блока управления работой синхрогенератора,при этом первый вход первого блокалогического умножения соединен с выходом второго блока инвертирования,второй вход второго блока логического умножения - с входом первого блокаинвертирования, выход которого связанс вторым входом первого блока логического умножения, а вход являетсяпервым входом блока управления работой синхрогенератора.,.4 роек Тираж сударст ам изоб ва, Ж862нногтенийРауш комитета СССРи открытийкая наб д, 4/5