Устройство для управления температурным режимом индукционной печи

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры, в частности к регулированию температурного режима индукционной тигельной печи. Цель изобретения - повышение ка чества управления за счет выбора оптимальной мощности нагрева печи в период расплавления металла. Для этого в устройстве для управления температурным режимом индукционной печи имеются задатчик 12 массы шихты, задатчик 13 вида шихты, задатчик 11 температуры , датчик 14 момента расплава, датчик 21 загрузки шихты, а также позиционные регуляторы 5, 9, которые через блок 7 управления спомощью исполнительного элемента 25 управляют индуктором 15 при изменении температурного режима нагрева печи 2. 1 ил. С $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН (51)4 С 05 Р 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

lI0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4289382/24-24 (22) 08.06.87 (46) 23.01 89. Бюп. II- 3 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) Н.С.Церковницкий, В.С. Богушевский, И.И.Присяжнюк и И.Л.Лигоцкий (53) 621;555.6(088.8) (56) Гитгарц Д.А. Автоматизация плавильных электропечей с применением микро-ЭВМ. M.: Энергоатомиздат, 1984, с. 136.

Авторское свидетельство СССР

Н 255680, кл . G 05 D 23/ 19, 1969.

Патент Великобритании Ф 1146364, кл. С 3 R 1973.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1262465, кл. G 05 D 23/19, 1985.

„„SU„„453376 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЬЫ РЕЖИМОМ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к автомати. ческому регулированию температуры, в частности к регулированию температурного режима индукционной тигельной печи. Цель изобретения — повышение качества управления за счет выбора оптимальной мощности нагрева печи в период расплавления металла. Дпя этого в устройстве для управления температурным режимом индукционной печи имеются задатчик 12 массы шихты, задатчик 13 вида шихты, задатчик 11 температуры, датчик 14 момента расплава, датчик 2 1 загрузки шихты, а также позиционные регуляторы 5, 9, которые через блок 7 управления с помощью исполнительного элемента 25 управляют индуктором 15 при изменении температурного режима нагрева печи 2. 1 ил .

1453376

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры, в частности к регулированию температурного режима индукционной тигельной печи.

Целью изобретения является повышение качества управления за счет выбо ра оптимальной мощности нагрева печи

,в период расплавления металла. 1ð

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 температуры (представляющий собой термопару, установленную в футеровке печи 2), соединенный через первый измерительный преобразователь 3, сумматор 4, первый позиционный регулятор

5 и первый ключ 6 с блоком 7 управле- 20 ния. Вход блока 7 управления соединен также через второй ключ 8, второй позиционный регулятор 9 с блоком 10 умножения..Второй вход сумматора 4 соединен с задатчиком 11 температу- 25 ры, а первый и второй входы блока 10 умножения — соответственно с эадатчиком 12 массы шихты и задатчиком 13 вида шихты (задатчики 11-13 представляют собой потенциометрические задатчики 3р напряжения). Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные датчик 14 момента расплавления шнхты (представляющий собой холостой виток индуктора 15 индукционной тигельной печи, например, ИЧТ-10), второй измерительный преобразователь 16, блок 17 дифференцирования, пороговый элемент 18, элемент И 19 и коммутатор 20. Первый и второй выходы коммутатора 20 соединены соответственно с вторыми входами первого 6 и второго 8 ключей. Датчик 21 загрузки шихты соединен с блоком 22 памяти, второй вход которого соединен с первым 45 выходом коммутатора 20, а выход — с вторым входом элемента И 19, Первый вход блока 23 сравнения соединен с первым измерительным преобразователем 3, второй вход с задатчиком 11 температуры, а выход — с блоком 24 сигнализации (представляющим собой, например, сигнальную лампу накаливания) . Блок 7 управления соединен через исполнительный элемент 25 (представляющий собой питающий трансформатор например, ЭТДЦН-3200, оборудо- . ванный переключателем ступеней напряжения ПСН) с индуктором 15.

В зависимости от используемой шихты (ее количества, размеров отдельных кусков) и подводимой к печи мощности возможен значительный перегрев жидкого металла при наличии в нем шнхты. Это требует выбора необходимой мощности печи как функции количества и размеров шихты:

Р = К И f(d)9 где P — мощность индукционной печи, КВТ1

К вЂ” коэффициент пропорциональности, КВт/кг м;

И вЂ” масса твердой шихты, кг;

r(d) - функция, зависящая от размеров отдельных кусков шихты, м.

В простейшем случае функция Е(й) может быть представлена как ступенчатая, соответствующая трем видам шихты: мелкокусковая (d = 0-0,3 м), среднекусковая. (d 0,3-0,6 м) и крупнокусковая (d > 0,6 м).

Устройство работает следующим образом.

В момент загрузки шихты импульсный сигнал от датчика 21 загрузки шихты поступает на первый вход блока

22 памяти, где эапоы нается, С выхода блока 22 памяти на. второй вход элемента И 19 поступает логическая "1".

При наличии твердой шихты в расплаве величина ЭДС, наводимой в холостом витке индуктора 15, будет значительно изменяться в зависимости от изменения наводимой ЭДС, величина которой вязана с количеством нерасплавившейся шихты вследствие различной толщины поверхностного слоя садки (глубины проникновения), где в основном циркулируют индукционные токи, для твердой и жидкой фаз. Таким об разом, при загрузке н нахождении в расплаве твердой шихты изменяющийся сигнал от второго измерительного преобразователя 16, соединенного с датчиком 14 момента расплавления шихты, поступает на вход блока 17. С выхода его сигнал поступает на вход порогового элемента 18 и далее на вход элемента И 19. С выхода его на управляющий вход коммутатора 20 поступает логическая " 1", что приводит к установлению первого ключа 6 на закрытие, а второго ключа 8 на открытие. При этом на управляющий вход блока 7 упз 145337 равления будет поступать (через второй ключ 8) сигнал с выхода второго позиционного регулятора 9. На вход второго позиционного регулятора 9 поступает сигнал, пропорциональный

Мый(d) с выхода блока 10 умножения, на входы которого подаются сигналы от задатчиков 12 и 13 соответственно массы и вида шихты, Таким образом, в за- 1О висимости от величины сигнала, определяемого величиной массы и видом шнхты блок 7 управления изменяет мощность индуктора 15 (переключая ступени напряжения исполнительного элемента 25 в соответствии с необходимой оптимальной мощностью).

При полном расплавлении шихты сигнал от второго измерительного преобразователя 16 существенно меняться не20 будет. Поэтому в данном случае с выхода блока 17 на вход порогового элемента 18 поступает сигнал, близкий к нулевому. При этом с выхода порогового элемента 18 на первый вход элемен. 25 та И 19 поступает нулевой сигнал, что формирует логический ."0" на входе коммутатора 20 и приводит к переключению первого ключа 6 на открытие, а второго ключа 8 на закрытие 30 (кроме того, по сигналу от первого выхода коммутатора 20 происходит сброс блока 22 памяти).На управляющий вход блока 7 управления теперь поступает через первый ключ 6 сигнал с выхода первого позиционного регулятора 5, на вход которого поступает разностный сигнал с выхода сумматора 4.

Таким образом, в зависимости от величины температуры металла, характе- 40 ризуемой величиной сигнала, поступающего на первый вход сумматора 4 от датчика 1 температуры через первый измерительный преобразователь 3, и величин заданной температуры (пос- 45 тупающей на второй вход сумматора 4 от задатчика 11 температуры) блок 7 управления изменяет мощность индуктора 15 переключением ступеней напряжения исполнительного элемента 25. 50

При достижении заданной температуры металла сигнал, поступающий на первый вход блока 23 сравнения от датчика 1 температуры через первый измерительный преобразователь 3, сравняется с величиной сигнала, пос6

4 тупающего на второй вход блока 23 от задатчика 11 температуры, при этом с выхода блока 23 поступает сигнал на включение блока 24 сигнализации о готовности металла.

Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет включение оптимальной мощности индукционной печи на этапе расплавления твердой шихты и доводку металла по температуре до заданной с сигнализацией о его готовности.

Формула изобретения

Устройство для управления температурным режимом индукционной печи, содержащее последовательно соединенные датчик температуры, первый измерительный преобразователь, сумматор, подключенный вторым входом к.выходу задатчика температуры, первый позиционный регулятор и первый ключ, а также второй ключ, коммутатор, пороговый элемент и последовательно соединенные блок управления, исполнительный элемент и индуктор индукционной печи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества управления за счет выбора оптимальной мощности нагрева печи в период расплавления металла, в него введены последовательно соединенные датчик, загрузки шихты, блок памяти и элемент

И, последовательно соединенные задатчик массы шихты, блок умножения и второй позиционный регулятор, задатчик вида шихты, подключенный выходом к второму входу блока умножения, и последовательно соединенные датчик момента расплава шихты, второй измерительный преобразователь и блок дифференцирования, подключенный выходом к входу порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом элемента И, подключенного выходом к управляющему входу коммутатора, первый выход которого соединен е вторым входом блока памяти и с управляющим входом первого ключа, а второй выход соединен с управляющим входом второго ключа, подключенного информационным входом к выходу второго позиционного регулятора, выходы первого и второго ключей объединены и подключены к входу блока управления.