SU1282097A1 - Устройство дл управлени температурным режимом индукционной печи - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  регулировани  термовременного режима индукционных тигельных печей и может быть использовано в металлургической промышленности . Целью изобретени   вл етс  повышение качества управлени  режимом печей. Устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 температуры расплава, вторичный регистрирующий прчбор 2, позиционнчй

Description

S

(Л

to

00

to

о со

(PuB.f

регул тор 3, исполнительный механизм 4, блок 7 сравнени , к входам которого подключены датчик температуры расплава и задатчик 6 температуры основной тигельной реакции, а выход через квадратор 9, св занный с син

1

Изобретение относитс  к регулированию температуры технологического объекта, в частности к регулированию термовременного режима индукционных тигельных печей,

Целью изобретени   вл етс  повышение качества управлени  температурным режимом индукционной печи.

На фиг.1 дана схема устройства дл  управлени  температурньп 1 режимом индукционной печи; на фиг,2 - схема вычислительного блока; на фиг,3 - схема блока управлени  работой син- хрогенератора,

Устройство {фиг,1) содержит датчик 1 температуры расплава, представл ющий собой пирометр излучени , последовательно соединенные измерительный преобразователь 2 с позиционным регул тором 3 (содержащим контактные задатчики нижней и максимальной температуры перегрева расплава), исполнительный механизм 4, трансформатор i

.питани  печи, последовательно соединенные задатчик b температуры основной тигельной реакции, представл юще собой потенциометрический задатчик напр жени , первый блок 7 сравнени , второй вход которого соединен через масштабный блок 8 с датчиком температуры расплава, квадратор 9, представл ющий собой функциональный преобразователь с квадратичной зависимостью , аналого-цифровой преобразова- тель 10, представл ющий собой преобразователь напр жени  в частоту следовани  импульсов, второй вход которого св зан с выходом синхрогенера- тора 11, представл ющего собой мультивибратор , запускающийс  от импульса запуска и прекращающий генерацию от импульса сброса, делитель 12, представл ющий собой двоичный счетчик импульсов, счетчик 13, блок 14

хрогенератором 11 АЦП 10, делитель 12, счетчик 13, св занный с блоком 15 задани  программы блок 14 совпадени  и блок 16 формировани  сигналов управлени  подключен к второму входу исполнительного механизма, 2з.п,ф-лы, 3 ил.

0

г

c

0

5

совпадени , представл ющий собой цифровую схему сравнени , втора  группа входов которого соединена с выходом блока 15 задани  программ, представл ющего собой двоичньй регистр пам ти с ручной записью информации,блок 16 формировани  сигналов управлени , первый выход которого соединен с вторым входом исполнительного механизма 4, а второй выход - с табло 17 сигнализации .

Кроме того, устройство содержит блок 18 определени  расхода охлаждающей воды, блок 19 определени  температуры охлаждающей воды на входе в индуктор, блок 20 определени  температуры охлаждающей воды на выходе из индуктора, блок 21 определени  массы металла в печи, выходы которых соответственно соединены с четырьм  входами вычислительного блока 22, второй блок 23 сравнени , дифференциатор 24, блок 25 управлени  работой синкрогенератора, при этом выход вычислительного блока 22 св зан с первым входом второго блока 23 сравнени , второй вход которого соединен через дифференциатор 24 с датчиком 1 температуры расплава, а выход - с первым входом блока 25 управлени  работой синхрогенератора, второй вход которого св зан с выходом позиционного регул тора 3, третий вход - с вторым выходом первого блока 7 сравнени , а выход - с входом синхрогенератора 11, Вычислительный блок (фиг,2) содержит задатчик 26 посто нной величины , представл ю(щй собой потенциометрический задатчик напр жени , последовательно соединенные сумматор 27, первый вход которого св зан с выходом блока 19 определени  температуры охлаждающей воды на входе в индуктор , а второй - с выходом блока 20 определени  температуры охлаждающей

воды на выходе из индуктора, первый блок 28 умножени , второй вход которого св зан .с выходом блока 18 определени  расхода охлаждающей воды, второй блок 29 умножени J второй вхо которого соединен с выходом задатчи- ка 26 посто нной величины, блок 30 делени , второй вход которого св зан с блоком определени  массы металла в печи, а выход подключен к первому входу второго блока сравнени .

Блок 25 управлени  работой синхро генератора (фиг.З) содержит первый блок 31 инвертировани , первый блок 32 логического умножител , последо- вательйо соединенные второй блок 33 инвертировани , вход которого  вл етс  вторым входом блока управлени  1 работой синхрогенератора, второй блок 34 логического умножени , триггер 35, второй вход которого св зан с выходом первого блока 32 логического умножени , третий блок 36 инвертировани , третий блок 37 логического умножени , второй вход которого  вл етс  третьим входом, а выход - выходом блок а управлени  работой синхрогенератора , при этом первый вход первого блока логического умножени  соединен с выходом второго блока ин- вертировани , второй вход второго блока логического умножени  - с входом первого блока инвертировани , выход которого св зан с вторым входом первого блока логического умножени , а вход  вл етс  первым входом блока управлени  работой синхрогенератора .

Устройство работает гледугащим образом .

В момент, когда температура перегрева превьшает равновесную, заданну задатчиком 6 в зависимости от марки чугуна, с первого блока 7 сравнени  на третий вход блока 25 управлени  работой синхрогенератора и соответственно на второй вход третьего блока 37 логического умножени  поступает сигнал, соответствующий логической 1. В начальньй момент триггер 35 находитс  в нулевом состо нии, п оэто му на первый вход третьего входа блока 37 логического умножени  через третий блок 36 инвертировани  поступает Логическа  1, Наличие логичес ких 1 на двух входах блока 37 позвол ет получить сигнал 1 с выхода блока 37си запустить синхрогенератор

fO

J5

0

5

-5

О

5 0 5

5

0

1 1. Сигнал по.:тупает на вход блока 7 сравнени  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 соавнени , возведенна  в квадрат квадратором 9, поступает на вход преобразовател  10. Преобразователь 10 преобразует непрерывный входной сигнал в соответствующую последовательность импульсов . Если период запуска синхрогенератора выбран значительно меньшим одной минуты, то импульсы с выхода преобразовател  поступают на делитель 12 с коэффициентом делени , равным отношению одной минуты к периоду следовани  импульсов синхро- генератора, С выхода делител  импульсы подаютс  на счетчик 13,

При наборе на счетчике числа ( вл ющегос  интегралом функции,-квадрата разности сигналов, поступающих на первый блок 7 сравнени ), равного значению дл  чугуна данной марки, предварительно набранному на пере- . ключател х блока 15 задани  прс грам- мы, срабатывает блок 14 совпадени , и сигнал совпадени  поступает через блок 16 формировани  сигнала управлени  на исполнительный механизм 4 дл  отключени  питани  печи и на световое табло 17 готовности металла. Таким образом, выдержка расплава определ етс  как интервал времени, за который интеграл функции квадрата разности температур от времени достигает заданного значени .

Рассмотрим случай, когда в печи находитс  жидкий чугун и еще нерасплавившийс  лом. При достижении температурой жидкого чугуна значени , равного температуре перегрева, контур стабилизации (блоки 1-5) поддерживает среднюю температуру перегрева, определ емую зоной нечувствительности . контура стабилизации, котора  задана контактами максимальной и нижней температур позиционного регул тора 3, Когда температура жидкого металла iдостигает максимальной температуры, позиционный регул тор 3 отключает питание печи и температура металла начинает уменьшатьс . При этом на выходе дифференциатора 24 имеетс .. сигнал, равный величине производной от температуры металла с„ .

512

Одновременно с вычислительного блока 22 поступает сигнал, пропорцио- нальньй изменению температуры металла в зависимости от тепловых потерь, определ емых дл  индукционной печи изменением теплосодержани  воды, охлаждающей индуктор, и массой металла в печи. Изменение температуры tj определ етс  по формуле

til k - g (1)

де t - изменение температуры металла or тепловых потерь, вызванных охлаждением водой , С/с; V - расход воды, охлаждающей

индуктор, кг/см; - температура охлаждающей воды на выходе и входе индуктора соответственно,°С; k - коэффициент; . G - масса металла в печи, Здесь

7

кг.

i,.js

с

у

(2)

де

f- величина отношени  полных тепловых потерь к величине тепловых потерь, вызванных охлаждением водой ( V 1,1-1,15);

с,, с - удельные теплоемкости охлаждающей воды и металла, соответственно, Дж/кг-град. Поскольку изменение температуры металла в данном случае определ етс  не только тепловыми потер ми, вызванными охлаждением водой, но и поглощением тепла на расплавление лома, действительное изменение температуры t „ металла больше изменени  температуры t, вычисленного в блоке 22.

Во втором блоке 23 сравнени  оп- редел етс  разность сигналов, соотВ нашем случае

в(-тствующих t и 1 It lijtf,, поэтому на выходе второго блока 23 сравнени  по вл етс  сигнал, соответствующий логической 1, который поступает на первый вход блока 25 управлени  работой синхрогенера- тора и соответственно, йа вход первого блока 31 инвертировани  и на второй вход второго блока 34 логического умножени . Так как питание печи отключено, то с выхода позиционного регул тора 3 на второй блок 33 инвертировани  поступает сигнал О и.

0

следовательно, с выхода второго блока инвертировани  - 1. Поступление 1 на оба входа второго блока 34 логического умножени  обеспечивает сигнал 1 на его выходе. Сигнал 1 поступает на единичньй вход триггера 35, который переходит в единичное состо ние. Сигнал 1 с выхода триггера поступает на вход третьего блока 36 инвертировани , а с его выхода на первый вход третьего блока 37 логического умножени  - О. По вление О на первом входе третьего блока 37 логического умножени  приводит к изменению состо ни  выхода блока 37 из 1 в О. Синхрогенератор 11 отключаетс , что обеспечивает прекращение суммировани  импульсов в счетчике 13 на врем  нахождени  триггера 35 в единичное состо ние, в результате чего интервал времени достижени  на счетчике заданного числа увеличиваетс .

При уменьшении температуры металла до температуры, определ емой контактом нижней температуры перегрева , позиционный регул тор включает питание индуктора. Температура металла начинает возрастать и через некоторое врем  достигает максимальной температуры нагрева. Позиционньй регул тор 3 снова отключает питание печи. Если ,к этому моменту тверда  . шихта еще не расплавилась, то триг- 5 гер 35 остаетс  в прежнем состо нии,

при котором запрещено суммирование импульсов. Если твердой шихты в расплаве нет, то изменение температуры металла определ етс  в основном потер ми тепла, вызванными охлазвдением водой, и уровни сигналов с дифференциатора 24 и с выхода вычислительного блока 22 совпадают. I

5

0

5 Сигнал с выхода второго блока 23, сравнени  становитс  равным О. Этот сигнал поступает на первый вход блока 25 управлени  работой синхро- генератора и соответственно на вход

0 первого блока 31 инвертировани , а с выхода первого блока инвертировани  сигнал 1 поступает на второй вход первого блока 32 логического умножени . На первый вход блока 32 сигнал

5 1 поступает от позиционного регул тора 3 через второй блок 33 инвертировани . Сигнал 1 с выхода первого блока 32 логического умножени  поступает на нулевой вход триггера

35, который измен ет свое состо ние на нулевое. Третий блок 36 инвертировани  измен ет сигнал О с выхода триггера на 1.

Таким образом, на обоих входах третьего блока 37 логического умножени  имеетс  1 и соответственно единичный сигнал по вл етс  на выходе блока 25 управлени  работой син- хрогенератора, по которому включает- с  синхрогенератор 11. Устройство продолжает подсчет импульсов в счетчике 13 до набора значени , заданного блоком 15, после чего отключаетс  питание печи и сигнал о готовности металла поступает на табло 17,

Таким образом, предлагаемое устройство осуществл ет подсчет времени выдержки металла с учетом расплавлени  всей шихты. И минимально задан- ной выдержке подвергаетс  весь металл , наход щийс  в печи.

Claims (3)

1. Формула изобретени  25

   1, Устройство дл  управлени  температурным режимом индукционной печи , содержащее датчик температуры

   расплава, последовательно соединенныеЗО которого  вл етс  четвертым входом

   измерительньш преобразователь, позиционный регул тор, исполнительный механизм и трансформатор питани  печи , последовательно соединенные задатчик температуры основной тигельной реакции, блок сравнени , второй вход -которого соединен через масштабный блок с датчиком температуры расплава , квадратор, аналого-цифровой

   преобразователь, второй вход которо- 40  вл етс  вторым входом блока управго св зан с выходом синхрогенератора, делитель, счетчик, блок совпадени , втора  группа входов которого соединена с выходом блока задани  программ , блок формировани  сигналов уп-45 ножени , третий блок инвертировани .

   равлени , первый выход которого соединен свторым входом исполнительного механизма,а второй выход -с табло сигнализации , отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества 50 управлени , в него введены вычислительный блок и блок определени  расхода охлаждающей воды, блок определени  температуры охлаждающей воды на входе в индуктор, блок определени  55 температуры охлаждающей воды на вы- ходе из индуктора, блок определени  массы металла в печи, выходы которых соответственно соединены с первым.

   вторым, третьим и четвертым входами вычислительного блока, второй блок сравнени , дифференциатор, блок управлени  работой синхрогенератора, при этом выход вычислительного блока св зан с первым входом второго блока сравнени , второй вход которого соединен через дифференциатор с датчико температуры расплава, а выход - с первым входом блока управлени  работой , синхрогенератора, второй вход которого св зан с выходом позиционного регул тора, третий вход - с вторым выходом первого блока сравнени , а выход - с входом синхрогенератора .
2. 2. Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что вычислительный блок содержит задатчик посто нной величины, последовательно соединенные сумматор, первый вход которого  вл етс  вторым входом вычислительного блока, а второй вход - третьим входом вычислительного блока, первый блок умножени , второй вход которого  вл етс  первым входом вычислительного блока, второй блок умножени , второй вход которого соединен с выходом задатчика посто нной величины, блок делени , второй вход

   вычислительного блока, а выход - вы- ходом вычислительного блока.
3. 3. Устройство по П.1, отличающеес  тем, что блок, управ- лени  работой синхрогенератора содержит первый блок инвертировани , первый блок логического умножени , последовательно соединенные второй блок инвертировани , вход которого

   лени  работой синхрогенератора, второй блок логического умножени , триггер , второй вход которого св зан с выходом первого блока логи lecKoro умтретий блок логического умножени , второй вход которого  вл етс  третьим входом, а выход - выходом блока управлени  работой синхрогенератсра, при этом первый вход первого логического умножени  соединен с выходом второго блока инвертировани , второй вход второго блока логического умножени  - с входом первого блока инвертировани , выход которого св зан с вторым входом первого блока логического умножени , а вход  вл етс  первым входом блока управлени  работой синхрогенератора.

   Фиг. г

   Фиг.З