Устройство для управления температурным режимом индукционной печи

 

Изобретение касается регулирования термовременного режима индукционных тигельных печей и может быть использовано в металлургической промышленности . Целью изобретения является повышение качества управления режимом печей. Устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 температуры расплава, вторичный регистрирующий прчбор 2, позиционнчй

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D4G 05 D 23 19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

) а,",<

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3914263/24-24 (22) 18.06. 85 (46) 07.01.87. Бюл. N - 1 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) И.В.Присяжнюк, Н.С.Церковницкий, В.С.Богушевский и И.А.Косенко (53) 62 1.555.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .N- 552597, кл. G 05 D 23/9, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 255680, кл. G 05 D 23/19, 1969.

„,Я0„„1282097 A 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫМ РЕЖИМОМ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение касается регулирования термовременного режима индукционных тигельных печей и может быть использовано в металлургической промышленности. Целью изобретения является повышение качества управления режимом печей. Устройство содержит последовательно соединенные датчик температуры расплава, вторичный регистрирующий прибор 2, позиционн.rA

1282097

3, исполнительный МехВНН3М

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. 5

Целью изобретения является повышение качества управления темпера— турным 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.

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 -eMпературы перегрева расплава), исполнительный механизм 4, трансформатор 5 2> ! 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 преобразователь 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, делитель

12, счетчик 13, связанный с блоком 15 задания программы блок 14 совпадения и блок 16 формирования сигналов управления подключен к второму входу исполнительного механизма. 2з.п,ф-лы, 3 ил.

1 совпадения, 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 дуктор, а второй — с выходом блока 20 определения температуры охлаждающей

1282097 воды на выходе из индуктора, первый блок 28 умножения, второй вход которого связан .с выходом блока 18 определения расхода охлаждающей воды, второй блок 29 умножения, второй вход-5 которого соединен выходом задатчика 26 постоянной величины, блок 30 деления, второй вход которого связан с блоком определения массы металла в печи, а выход подключен к первому 10 входу второго блока сравнения, Блок 25 управления работой синхрогенератора (фиг.3) содержит первый блок 31 инвертирования, первый блок

32 логического умножителя, последовательно соединенные второй блок 33 инвертирования, вход которого является вторым входом блока управления работой синхрогенератора, второй блок 34 логического умножения, триг- 20 гер 35, второй вход которого связан с выходом первого блока 32 логического умножения, третий блок 36 инвертирования, третий блок 37 логического умножения, второй вход которого является третьим входом, а выход— выходом блока управления работой синхрогенератора, при этом первый вход первого блока логического умножения соединен с выходом второго блока инвертирования, второй вход второго блока логического умножения — с входом первого блока инвертирования, выход которого связан с вторым входом первого блока логического умно- 35 жения, а вход является первым входом блока управления работой синхрогенератора.

Устройство работает следующим образом. 40

В момент, когда температура перегрева превышает равновесную, заданную задатчиком 6 в зависимости от марки чугуна, с первого блока 7 сравнения на третий вход блока 25 управления . работой синхрогенератора и соответственно на второй вход третьего блока

37 логического умножения поступает сигнал, соответствующий логической

"1". В начальный момент триггер 35 50 находится в нулевом состоянии, поэтому на первый вход третьего входа блока 37 логического умножения через третий блок 36 инвертирования поступает логическая "1", Наличие .логичес-55 ких ™1" на двух входах блока 37 позволяет получить сигнал "1" с выхода блока 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 равно весной 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 меньшим 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 (являющегося интегралом 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 4 для отключения питания печи и на световое табло 17 готовности металла.

Таким образом, выдержка расплава определяется как интервал времени, за который интеграл функции квадрата разности температур от времени достигает заданного значения.

Рассмотрим случай, когда в печи находится жидкий чугун и еще нерасплавившийся лом. При достижении температурой жидкого чугуна значения, равного температуре перегрева, контур стабилизации (блоки 1-5) поддерживает среднюю температуру перегрева, определяемую зоной нечувствительности . контура стабилизации, которая задана контактами максимальной и нижней температур позиционного регулятора 3

Когда температура жидкого металла достигает максимальной температурь, позиционный регулятор 3 отключает питание печи и температура металла начинает уменьшаться. При этом на выходе дифференциатора 24 имеется.. сигнал, равный величине производной от температуры металла t„ = dt„/d .

1282097

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 определяется по формуле

f0

v(t t)k

t — < 1. (1) и G

Ф где изменение температуры металла о-. тепловых потерь, f5 вызванных охлаждением водой, С/с; расход воды, охлаждающей индуктор, кг/см; температура охлаждающей воды на выходе и входе индука тора соответственно, С; коэффициент; масса металла в печи, кг.

k—

С—

Здесь

25 (2) где — величина отношения полных тепловых потерь к величине 39 тепловых потерь, вызванных охлаждением водой (=

1, 1-1, 15) с с — удельные теплоемкости ох6 м лаждающей 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- 4р щением тепла на расплавление лома, действительное изменение температуры „ металла больше изменения темпера-.. туры t„, вычисленного в блоке 22.

Во втором блоке 23 сравнения оп. ределяется разность сигналов, соот" ветствующих t è t„, В нашем случае

1 „ (>it„), поэтому 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 логического умножения. Так как питание печи отключено, то с выхода позиционного регулятора 3 на второй блок 33 инвертирования поступает сигнал "0" и, следовательно, с выхода второго блока инвертирования — "1". Поступление

"1" на оба входа второго блока 34 логического умножения обеспечивает сигнал "1" íà его выходе. Сигнал "1" поступает на единичный вход триггера

35, который переходит в единичное состояние. Сигнал " 1" с выхода триггера поступает на вход третьего блока 36 инвертирования, а с его выхода на первый вход третьего блока 37 логического умножения — "0". Появление

"0" на первом входе третьего блока 37 логического умножения приводит к изменению состояния выхода блока 37 из "1" в "0". Синхрогенератор 11 отключается, что обеспечивает прекращение суммирования импульсов в счетчике 13 на время нахождения триггера

35 в единичное состояние, в результаге чего интервал времени достижения на 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 "0".

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 триггера

35, который изменяет свое состояние на нулевое, Третий блок 36 инвертирования изменяет сигнал Он 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- f0 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- 20 ной выдержке подвергается весь металл, находящийся в печи.

1. Устройство для управления температурным режимом индукционной печи, содержащее датчик температуры расплава, последовательно соединенные30 измерительный преобразователь, позиционный регулятор, исполнительный механизм и трансформатор питания печи, последовательно соединенные задатчик температуры основной тигельной реакции, блок сравнения, второй вход .которого соединен через масштабный блок с датчиком температуры расплава, квадратор, аналого-цифровой преобразователь, второй вход которо- 40 го связан с выходом синхрогенератора, делитель, счетчик, блок совпадения, вторая группа входов которого соединена с выходом блока задания программ, блок формирования сигналов уп-45 равления, 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 8 вторым, треть:.м и четвертым входами вычислительного блока, второй блок сравнения, дифференциатор, блок управления работой синхрогенератора, при этом выход вычислительного блока связан с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен через дифференциатор с датчиком температуры расплава, а выход — с первым входом блока управления работой. синхрогенератора, второй вход ко- торого связан с выходом позиционного регулятора, третий вход — с вторым выходом первого блока сравнения, а выход — 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 постояйной величины, блок деления, второй вход которого является четвертым входом вычислительного блока, а выход — выходом вычислительного блока.

3, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок. управления работой синхрогенератора содержит первый блок инвертирования, первый блок логического умножения, последовательно соединенные второй блок инвертирования, вход которого является вторым входом блока управления работой синхрогенератора, второй блок логического умножения, триггер, второй вход которого связан с выходом первого блока логи еского умножения, третий блок инвертирования, третий блок логического умножения, второй вход которого является третьим входом, а выход — выходом блока управления работой синхрогенератора, при этом первый вход первого блока логического умножения соединен с выходом второго блока инвертирования, второй вход второго блока логического умножения — с входом первого блока инвертирования, выход которого связан с вторым входом первого блока логического умножения, а вход является первым входом блока управления работой синхрогенератора.

1282097

Составитель Гречишников

Техред В.Кадар

Корректор Е,Сирохман

Редактор О,Головач

Заказ 7265/46 Тираж 862

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписн ое, Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул, Проектная,.4