Устройство для управления температурным режимом индукционной печи

 

Изобретение относится к регулированию температуры технологического объекта, в частности к регулированию термовременного режима индукционных тигельных печей. Изобретение позволяет повысить точность управления температурным режимом индукционной печи за счет обеспечения более длительного получения достоверной информации о температуре расплавленного

СОЕЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (sD 4 С 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1095150 (21) 4105940/24-24 (22) 26.05.86 (46) 23.01.88. Бюл. № 3 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) А.И.Демченко, С.М.Сердюк, H.Ï.Ñêðèïêà, М.В.Глазкова и И.В.Присяжнюк (53) 621.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1095150, кл. G 05 D 23/19, 1983.

„„SU„„1368867 д 2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫМ РЕЖИМОМ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к регулированию температуры технологического объекта, в частности к регулированию термовременного режима индукционных тигельных печей. Изобретение позволяет повысить точность управления температурным режимом индукционной печи за счет обеспечения более длительного получения достоверной информации о температуре расплавленного

1368867 металла и значительного уменьшения возможности образования окисных пленок в поверхностном слое расплава.

Это достигается введением датчика

25 температуры газа, газоанализатора

31, двух дополнительных блоков сравнения 26, 29, задатчиков температуры

27 и состава газов 30, блока 28 логики, блока 32 задержки сигнала и двух исполнительных механизмов 33, 34. Исполнительный механизм 33 предназначен для регулирования расхода горючей смеси, способной создавать для окисных пленок восстановительную среду. Исполнительный механизм 34

Изобретение относится к регулированию темиературы технологического объекта, в частности к регулированию термовременного режима индукционных тигельных печей, и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. Н - 1095150.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство;на фиг. 2 — реализация блока логики.

Устройство содержит датчик 1 температуры расплава, представляющий собой водоохлаждаемый пирометр излучения с газовым отдувом, датчик 2 мощности, представляющий собой, например, прибор индукционной системы с аналоговым выходом, тензометрический датчик 3 веса печи, блок 4 де- 20 ления, блок 5 вычитания, нуль-орган

6, блок 7 суммирования, коммутатор

8, интегрирующую RC-цепь 9 — апериодическое звено, выход которого подключен к входу измерительного преобразователя 10 с позиционным регулятором 11, содержащим контактные задатчики нижней и максимальной температуры перегрева расплава, подключенные к первому входу исполнительного механизма 12, выход которого подключен к входу трансформатора

13 питания печи. Устройство содержит также блок 14 сравнения,задатчик предназначен для подачи вещества,способного снижать температуру плавления окисных пленок в поверхностном слое расплава. При этом значительно уменьшается воэможность появления в поле зрения пирометра помех, связанных с наличием окислов с присущим им коэффициентом излучения, значительно отличающимся от коэффициента излучения расплава. Соответственно увеличивается и длительность получения точной информации о температуре расплава, вместо расчетных значений температуры, отличающихся от действи тельных. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

15 температуры основной тигельной реакции, представляющий собой потенциометрический задатчик напряжения, квадратор 16, представляющий собой функциональный преобразователь с квадратичной зависимостью,выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя 17, представляющего собой преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, второй вход которого подключен к выходу синхрогенератора

18, представляющего собой мультивибратор,запускающийся от импульса запуска и прекращающий генерацию от импульса сброса, делитель 19, представляющий собой двоичный счетчик импульсов, двоичный счетчик 20,выходы каждого разряда которого подключены к соответствующим входам первой группы входов блока 21 совпадения, представляющего собой цифровую схему сравнения, вторая группа входов которого подключена к выходам блока

22 задания программы, представляющего собой двоичныи регистр памяти с ручной записью информации, блок 23 формирования сигналов управления, связанный с входом табло 24 сигнализации.Устройство также включает датчик

25 температуры газа, представляющий собой водоохлаждаемый пирометр излучения, содержащий модель абсолютно черного тела в виде пористого визира

6/ с!Т N

К вЂ”

o1t M

3 13688 и вауумный насос. Датчик 25 температуры газа соединен с первым входом первого дополнительного блока 26 сравнения, второй вход которого связан с задатчиком 27 температуры газа, а выход с первым входом блока 28 логики. Второй вход блока ?8 логики соединен с выходом нуль-органа .6, третий вход с выходом вто- !О рого дополнительного блока 29 сравнения, первый вход которого связан с задатчиком 30 состава газа, а второй вход с выходом газоанализатора 31. Четвертый вход блока 2S ло- !5 гики соединен с выходом блока 32 задержки сигнала, а первый и второй выходы блока логики соответственно связаны с первым входом реверсивного исполнительного механизма 33 на ли- 20 нии расхода горючей смеси, способной создавать для окисных пленок воc:— становительную среду и с входом исполнительного механизма на линии подачи вещества, способного снижать

?! температуру плавления окисных пленок в поверхностном слое расплава. Второй вход исполнительного механизма 33 соединен с выходом нуль-органа 6, а вход исполнительного механизма 34 30 соединен с входом блока задержки сигнала. Выходы исполнительных механизмов 33 и 34 соответственно связаны с регулирующими органами 35 и 36. Исполнительный механизм 34 представляет собой реверсивный двигатель, осуществляющий открывание регулируюшего органа 35 в магистрали горючей смеси при поступлении на его первый вход импульсного сигнала и закрытие ре- 40 гулирующего органа 35 при подаче импульсного сигнала на его второй вход. Исполнительный механизм 34 представляет собой электромагнит, открывающий регулирующий орган 36 при на- 45 личин управляющего сигнала на его входе и закрывающий регулирующий орган при отсутствии сигнала.

Блок 32 задержки сигнала осущест- 50 вляет выдачу управляющего сигнала через заданный промежуток времени . после поступления на его вход сигнала с второго выхода блока 28 логики и представляет собой, например, устройство сйгналов времени типа Ф 260.

Блок 28 логики содержит элемент

НЕ 37, первый 38, второй 39 и третий

40 элементы И.

Устройство работает следующим образом.

На поверхность расплавленного металла визируют датчик 1 температуры и подают газовый отдув в сторону визирования, чем защищают виэирный канал и оптический датчик от брызг металла и воздействия промежуточной газообразной среды. Сигнал с выхода датчика 1 температуры расплава в случае измерения температуры зеркала металла поступает через первый вхоц коммутатора 8, RC-цепь 9 на вход измерительного преобразователя

10 и первый вход блока 14 сравнения.

В случае попадания окисных пленок и шлака в поле зрения датчика 1 температуры расплава сигнал íà его в,гходе резко изменится, что скажется на величине его производной. На выходе блока 5 вычитания присутствует сигнал, пропорциональный производной температуры ра;плана, так как цепь — выход датчика 1 температуры расплава, первый вход коммутатора 8, его выход, апериодическое звено 9, второй вход блока 5 вычитания и его выход — линеариэуется в звено вида где o - посто явная времени апериодиче-.êîãî звена 9.

P — опера.оp Лапласа.

Сигнал с выхода датчика 2 мощности, пропорциональный величине электрической мощности N, подводимой к печи, и сигнал с выхода датчика

3 веса, пропорциональный весу М содержимого печи, поступают на входы блока 4 деления, на выходе которого возникает сигнал, пропорциональный теоретическому значению производной температуры расплава, определяемой о формуле где y — термический КПД индукционт ной печи;

К вЂ” коэффициент, пропорциональный для данных технологических условий.

Значения q и К определяются предварительно для конкретного агрегата.

1368867

W р >

В момент попадания в поле зрения окисных пленок и шлаков сигнал на выходе блока 5 вычитания примет значение, отличающееся от значения сигнала на выходе блока 4 деления на величину, превышающую заданную, что вызывает такое изменение значения сигнала на выходе нуль-органа 6, который переключает вход коммутатора 8.

При этом сигнал с выхода блока 4 деления, суммируясь с сигналом с выхода апериодического звена 9, поступает через второй вход коммутатора 8 и апериодическое звено -9 на вход измерительного поеобраэователя 10 и первый вход блока 14 сравнения. Цепь— первый вход блока суммирования 7, коммутатор 8, апериодическое звено 9, второй вход блока суммирования

7 — линеаризуется в интегрирующее звено вида входным сигналом которого является сигнал, пропорциональный теоретическому значению производной dT/dt температуры расплава с выхода блока 4 деления.

Таким образом, в периоды времени, когда в поле зрения пирометра присутствует помеха, на выходе апериодического звена будет присутствовать сигнал, пропорциональный расчетному значению температуры расплава, т.е. помеха, вызванная перемещением шлака и окисных пленок на зеркале металла, будет уменьшена и определится только ошибкой расчетного значения.В момент возникновения в выходном сигнале пирометра импульсных выбросов большей амплитуды нуль-орган 6 также включает исполнительный механизм

33 на открывание регулирующего органа 35 в магистрали горючей смеси, способной создавать для окисных пленок восстановительную среду. При подаче под давлением горючей смеси, на основе, например, окиси углерода, в кольцевой зазор защитной арматуры датчика 1 температуры и последующем ее сгорании образуется газ с высокими восстановительными свойствами, вытесняющий из полости печи газокислитель воздух. Получение высоКоА восстанавливающей способности происходит при нагреве промежуточной среды до температуры не менее макси5

40 мально допустимой температуры перегрева расплава, что достигается при горении горючей смеси и пространственном распространении получаемого при этом тепла

Температура промежуточной восста-, новительной среды определяется датчиком 25 температуры газа, пористый визир которого вводится в печь. При включении отсоса газы фильтруются через поры визира внутрь последнего и поступают через канал для прососа газа в газоанализатор 31. При этом внутренние стенки визира при определенной скорости прососа газов нагреваются до температуры газа. Состав горючей смеси подбирается таким образом, чтобы при сгорании содержание основного восстановительного компонента газа, например окиси углерода, в пространстве печи могло достигать значения не менее 357, Образование же промежуточной активной восстановительной среды,препятствующей доступу воздуха и находящейся в контакте с расплавом, приводит к восстановлению окисных пленок в поверхностном слое расплава.

Измеренная после этого температура расплава в большинстве случаев будет равна действительной, так как устраняются погрешности измерения, связанные с наличием окислов с присущим им коэффициентом излучения, отличным от коэффициента излучения расплава. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению периодов времени, когда в поле зрения присутствует помеха и соответственно вводятся расчетные значения температуры расплава, отличающиеся от действительных значений. Уменьшается также возможность появления трудноустранимой помехи, связанной с минимальным обнажением зеркала металла при непрерывном образовании окисных пленок в перемешивающемся металле. При достижении заданных значений температуры и концентрации восстановительного газа с выходов блоков 26 и 29 поступают сигналы, соответствующие логическим единицам,на входы третьего элемента И 40. При этом на выходе третьего элемента И 40 появится сигнал, который поступает на первый вход исполнительного механизма 33, и регулирующий орган

35 закрывается, прекращая подачу га7

13688 за. Уровень заданных значений температуры и концентрации восстановительной среды обеспечивает восстановле1 ние тонких пленок и пирометр покажет

5 действительную температуру расплава.

Если же восстановления,пленок при этих условиях не произошло, что может произойти при толщине пленок свыше 0,2 мм, на выходе пирометра по- 10 явятся импульсные выбросы. При этом на выходе нуль-органа появится единичный сигнал, поступающий на первый вход второго элемента И 39. Так как в этот момент на второй вход 15 второго элемента И 39 поступает единичный сигнал с выхода третьего элемента И 40, то на выходе второго элемента И 39 будет единичный сигнал, поступающий на второй вход первого 20 элемента И 38.

На первый вход первого элемента

И 38 будет поступать единичный сигнал с выхода элемента НЕ 37, так как второй механизм 34 отключен и 25 нулевой сигнал через блок 32 задерж-. ки поступает на вход элемента НЕ

37. При совпадении единичных сигналов на входах первого элемента И 38 на его выходе появится единичный 30 сигнал, который поступит на вход исполнительного механизма 34. При этом откроется регулирующий орган

36 подачи вещества, способного снижать температуру плавления окисных пленок в поверхностном слое расплава. Вещество, например, мелкодиспер-. сный порошок соединения теллура, поступает в кольцевой зазор защитной арматуры датчика 1 температуры рас- 40 плава. Подача вещества может осуществляться, например, пневмокамерным насосом. Доэирование вещества осуществляется следующим образом. Единичный сигнал с второго выхода блока 45

28 логики одновременно поступает и на вход блока 32 задержки. Через заданный промежуток времени на выходе блока 32 появляется единичный сигнал, который поступает на вход элемента 50

И 37. При этом на выходе элемента

НЕ 37 и соответственно на выходе пер. вого элемента И 38 появляется нулевой сигнал, который отключает исполнительный механизм 34 и закрывает pery- 55 лирующий орган 36. Подача вещества прекращается. Одна доза обеспечивает ввод в поверхностный слой расплава слой вещества толщиной не менее 1 ьм.

67 8

При этом пленки разжижаются и при воздействии на них активной восстановительной среды восстанавливаются.

Таким образом, эффективность восстановления пленок повышается, а, значит, достоверная информация по температуре расплава будет продолжать поступать по ходу плавки, т.е. обеспечивается повышение точности устройства.

При повторном появлении помех в процессе плавки цикл работы устройства повторяется.

После расплавления шихты и окачивания шлака и при заполнении миксера расплавом температура поддерживается на нижнем уровне, который задается контактным задатчиком. Если в этом нет необходимости, задатчик блокируется, температура расплава поднимается до максимальной температуры перегрева, заданной вторым контактным задатчиком, и стабилизируется.

В момент, когда температура перегрева достигает равновесной, заданной задатчиком 15 в зависимости от марки чугуна, нуль-индикатор блока

14 сравнения импульсом запуска переводит синхрогенератор 18 из ждущего режима в автоколебательный.

Сигналы поступают на вход блока 14 сравнения в одном масштабе 1 мВ=

1 град. Когда синхрогенератор 18 запустит преобразователь 17 аналогцифра второй раз, температура перегрева будет уже превышать значение равновесной температуры и их разность с выхода сравнивающего устройства, возведенная в квадрат квадратором 16, поступит на вход преобразователя 17. Последний преобразует непрерывный входной сигнал в соот- . ветствующую последовательность ймпульсов. Если период запуска синхрогенератора выбран значительно меньшим минуты, то импульсы с выхода преобразователя поступят на делитель 19 с коэффициентом деления, равным отношению минуты к периоду следования импульсов синхрогенератора. С выхода делителя импульсы подаются на счетчик 20.

При наборе на счетчике числа, равного соответствующему значению интеграла для чугуна данной марки, предварительно набранному на переключателях блока 22 задания программы, первым входом реверсивного исполнительного механизма на линии расхода горючей смеси и входом исполнительного механизма на линии подачи вещества, причем второй вход реверсивного исполнительного механизма фтт EJT. фив2

Составитель Л.Птенцова

Техред М.Ходаиич

Редактор Е.Папп

Корректор С.Шекмар

Заказ 295/50 Тираж 866

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

13688 срабатывает блок 21 совпадения, и сигнал совпадения поступает через блок формирования сигнала управления на исполнительный механизм 12 для отключения питания в печи и на световое табло 24 готовности металла.

Формула и з обретения

1. Устройство для управления температурным режимом индукционной печи по авт.св. У 1095150, о т л ич а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности устройства, в не- 16 го дополнительно введены датчик температуры газа, газоанализатор, два дополнительных блока сравнения, задатчики температуры и состава газа, блок логики, блок задержки сигна- 20 ла, реверсивный исполнительный механизм на линии расхода горючей смеси, способной создавать для окисных пленок восстановительную среду, и исполнительный механизм на линии по- 25 дачи вещества, способного снижать температуру плавления окисных пленок в поверхностном слое расплава, при этом датчик температуры газа соединен с первым входом первого до- 30 полнительного блока сравнения, второй вход которого связан с задатчиком температурЬ газа, а выход с, первым входом блока логики, второй вход которого соединен с выходом

67 10 нуль-органа, третий вход с выходом второго дополнительного блока сравнения, первый вход которого связан с задатчиком состава газа, а второй вход с выходом газоанализатора,при этом четвертый вход блока логики соединен с выходом блока задержки сигнала, а первый и второй выходы блока логики соответственно связаны с соединен с выходом нуль-органа,а второй выход блока логики соединен с входом блока задержки сигнала.

2. Устройство по и. 1,о т л ич а ю щ е е .с я тем,что блок логики содержит последовательно соединенные элемент НЕ и первый элемент И,а также второй и третий элементы И, причем выход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого является вторым выходом блока, вход элемента НЕ первый вход второго элемента И и первый и второй входы третьего элемента И являются соответственно четвертым,вторым, первым и третьим входами блока, выход третьего элемента

И связан с вторым входом второго элемента И и первым выходом блока.