Методическая индукционная нагревательная установка

 

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

Ol1 ИСАНИЕ <»oo>s»

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 05.10.81 (21) 3342472/24-07 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 28.02.83.Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 28 . 02 .83 (53)M. KJI.

Н 05 В 6/10

Гееудерстеекнык кемктет

СССР ее лелем «эаеретеккй и еткрытий (53) УЛК621 ° 365. .52(088.8) Н,А.Кудрин, В.С.Подмосковный, В.С.Чуд овский, -В.И.;Иазаев, В.С.Суров, А.Я.Басенков, M.Г.Ахметов f6< С. Виасг-,радой (А ьа / т / (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

{54) МЕТОДИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИОННАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ.

УСТАНОВКА

Изобретение относится к устройствам для индукционного нагрева металла под обработку давлением.

Известен методический индукционный нагреватель содержащий 3-х зон5 ный индуктор с питанием каждой зоны от индивидуального регулируемого источника, системой автоматического регулирования температуры и механизмом перемещения заготовок (1 j ..

Недостаток его состоит в том, что каждая зона питается от индивидуаль- ного источника и при выходе из строя любого из них нагреватель останавливается. 15

Наиболее близкой по техническому к предлагаемому является индукционная методическая нагревательная установка, содержащая индуктор с зонами предварительного и конечного нагрева, о механизм перемещения заготовок с задатчиком темпа и блоком контроля темпа, подключенным выходом к управляющему входу контактора, силовой вход которого связан с источником централизованного питания, а выходс индуктором через первый силовой вход управляемого коммутатора, второй силовой вход которого связан с выхо" дом тиристорного преобразователя частоты, снабженного блоком защиты и блоком управления, вход которого подключен к выходу снабженного задатчиком температуры аналогового регулятора температуры, подключенного входом к первому выходу преобразователя сигнала, второй выход которого соединен с входом снабженного задатчиком температуры релейного регулятбра температуры, а вход - с датчиком температуры заготовки. Зона предварительного нагрева питается от шин централизованного питания и тем самым повышается, по сравнению с индивидуальным, надежность работы установки (2j.

Однако наличие индивидуального источника питания регулируемой зоны снижает надежность установки, так. как вероятность выхода из строя индивидуального источника латания намного выше чем системы централизованного питания, а использование лишь нерегулируемой зоны нагрева не обес. печивает необходимого качества нагрева. о

Цель изобретения — повышение производительности и надежности работы индукционного нагревателя за счет автоматического переключения источников питания и сокращения времени простоев.

Для достижения указанной .цели, в методической индукционной нагревательной установке, содержащей индуктор го с зонами предварительного и конечного нагрева, механизм перемещения заготовок с задатчиком темпа и блоком контроля темпа, подключенным выходом к управляющему входу контактора силовой вход которого связан с источ" ником централизованного питания, а выход — с индуктором через первый силовой вход управляемого коммутатора, второй силовой вход которого свя;.

30 зан с выходом тиристорного преобразователя частоты, снабженного блоком защиты и блоком управления, вход которого подключен к выходу снабженного эадатчика температуры аналогового регулятора температуры, подключенно- .3>

ro входом к первому выходу преобразо-, вателя сигнала, второй выход которого соединен с входом снабженного задатчиком температуры релейного регулятора температуры, а вход - с датчиком тем- О пературы заготовки, она снабжена датчиком наличия заготовки, релейным элементом, двумя. логическими элементами ИЛИ, двумя двухкодовыми и одним трехвходовым элементами И и снаб- 4э женным задатчиком момента переключения дополнительным релейным регулятором, вход которого подключен к третьему выходу преобразователя сигнала, .а выход — к первому входу первого двухвходового элемента И, связанного выходом с управляющим входом коммутатора, а вторым входом - с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом блока за- H щиты, а второй через релейный элемент - с управляющим выходом тиристорного преобразователя частоты, выход

ll 4 датчика наличия заготовок соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу релейного регулятора, а выход -. к первому входу трехвходового элемента И, связанного вторым входом с задатчиком темпа, третьим входом — с управляющим выходом технологического устройства, а выходом - с управляющим входом механизма перемещения, выход которого подключен к первому входу второго двухвходового элемента И, второй вход которого соединен с управляющим выходом коммутатора, а выходс входом блока контроля темпа.

На чертеже изображена блок-схема установки.

Установка содержит зону предварительного 1 и конечного 2 нагрева, механизм 3 перемещения с эадатчиком 4 темпа и блоком 5 контроля темпа, управляемый коммутатор 6, контактор 7, тиристорный преобразователь 8 частоты с блоком 9 управления мощности и блоком 10 защиты, датчик 11 температуры и датчйк 12 наличия заготовок, преобразователь 13 сигнала, аналоговый регулятор 14 с задатчиком 15 номинальной температуры, релейный регу гулятор 16 с задатчиком 17 минимальной температуры, дополнительный релейный регулятор 18 с задатчиком 19 момента переключения источником питания, репейный элемент 20, логические элементы И 21, 22 и 23, элементы ИЛИ 24 и 25.

Коммутатор 6 содержит управляющий вход 26, управляющие выходы 27 и 28, силовые выходы 29-32, первый силовой вход 33-34 и второй силовой вход

35-36

Силовой вход контактора 7 для подключения централизованного питания отмечен позицией 37, а вход сигнала готовности технологического устройства - 38.

Устройство работает следующим образом.

В зоне 1 предварительного нагрева производится нагрев заготовок до

900-1000 С, а в зоне 2 конечного нагрева — до заданной температуры (1200-1300 ). Заготовки перемещаются

О по зонам с помощью механизма 3 перемещения. Темп перемещения задается задатчиком 4 темпа по сигналу с механизма перемещения. В случае остановки механизма перемещения на один из

S 10015 го

ЗО

35 ао теля, а также при его отключении, сигнал на выходе блока защиты пропадает.

4S нию. После включения преобразователя сигнал на его выходе исчезает, а сиграэователя сигнала на выходе релейного элемента не появляется (неисправность преобразователя).

Управляемый коммутатор, собранный либо на контактных либо на бесконтактSS ных элементах подключает зоны нагрева к источникам питания. Коммутатор имеет два устойчивых положения. В первходов элемента И 2 1 подается сигнал

Блок контроля темпа представляет собой реле времени с регулируемой уставкой. Счет времени начинается с момента появления сигнала на выходе логического элемента И 21. По окончании счета контактор 7 отключается.

Датчик 12 наличия заготовок следит за наличием заготовок на выходе зоны

2, а датчик 11 температуры измеряют их поверхностную температуру. Преобразователь 13 сигнала преобразует сигнал с датчика температуры в унифицированный сигнал по трем выходам.

Аналоговый регулятор 14 сравнивает сигнал на выходе преобразователя 13 сигнала с сигналом задатчика номинальной температуры 15, выделяет их равность и усиливает. Релейный регулятор !8 в момент равенства сигналов с преобразователя 13 и задатчика 19 момента переключения источников питания вырабатывает управляющий сигнал. Релейный регулятор 16 с задатчиком 17 минимальной температуры работает аналогично.

Тиристорный преобразователь 8 частоты (например, ТПЧТ-100) подключен пля питания зоны 2 конечного нагрева высокочастотной энергией. его блок 9 !

Управления мощностью позволяет рагупировать в широком диапазоне мощность подводимуа к индуктору зоны 2. Величина этой мощности зависит от сигнала на входе блока 9 управления мощностью. Включение преобразователя производится сигналом, управляемого коммутатора в его цепи 27. блок 10 защиты предназначен для защиты преобразователя при кор:;тких замыканиях и срывах инвертирования. При любой неисправности в работе преобразоваРелейный элемент 70 характеризует готовность преобразователя к включенал с блока защиты появляется. После самопроизвольного отключения преоб1О

11 4 вом положении (в отсутствии управляющего сигнала на входе 26) замкнуты полюса 30-31, 33-29, 34-32. Зоны нагрева при этом включены последователь но и через контакт 7 подключены к шинам централизованного питания. Во втором положении зона 1 подключается через контактор 7 к шинам централизованного питания, а зона 2 - к тиристорному преобразователю (замыкаются полюса 29-33, 30-34, 31-35, 32-36).

Переключение коммутатора производится подачей управляющего сигнала на вход 26. Во втором положении на выходных клеммах 27-28 появляются сигналы, один из которых включает в работу преобразователь 8, а второй поступает на вход логического элемента

И 21. Погические элементы И и ИЛИ выполнены на полупроводниковых и релейных элементах.

Принцип работы схемы поясняется для основных режимов ее работы, а именно при первоначальном пуске в стационарном, дежурном и аварийном режимах. Первоначальный пуск схемы производится как на пустые индукторы (без заготовок), так и на загруженные холодными заготовками индукторы зон

1 и 2. В том и другом случае управляемый коммутатор 6 находится в первом положении, т.е. зоны нагрева включены поспедовательно и через коммутатор 7 подключены к шинам централизованного питания. При пуске на пустые эоны на выходе датчика наличия заготовок 12 и логического элемента

ИЛИ 24 имеются сигналы. Поэтому на выходе логического элемента И 22 с частотой, определяемой задатчиком

4 темпа формируется сигнал, который приводит в движение механизм перемещения заготовок. !

Постепенно заполняя зоны, заготовки прогреваются. Достигнув конца зоны

2 нагрева, они имеют температуру

700-800 С. Реагируя на крайнюю за" готовку, датчик 12 наличия заготовок срабатывает и на его выходе исчезает сигнал, что приводит к остановке механизма перемещения 3. Дальнейший нагрев происходит без продвижения заготовок.

При достижении крайней заготовкой температуры, соответствующей моменту переключения источников питаний (900oC), который определяется задатчиком 19, срабатывает релейный регу7 10015 лятор 18 и при наличии сигнала готовности на выходе. релейного элемента

20., управляемый коммутатор 6 пере.ключается во второе положение и вклю" чает преобразователь 8. На выходе блока 1О защиты появляется сигнал, а на выходе релейного элемента он исчезает.

Таким образом .зона 1 запитывается от шин централизованного питания, а !0 зона 2 - от тиристорного преобразователя с максимальной выходной мощностью. При этом включается в работу блок 5 контроля темпа, так как срабатывает элемент И 21 на входе которого15 появляется сигналы с механизма переI мещения и с управляемого коммутатора

6 (выход 28). Через некоторое время, определяемое уставкой блока 5, контактор 7 обесточит зону 1 предвари- 20 тельного нагрева. Зона конечного нагрева остается запитанной от тиристорного преобразователя, работающего с максимальной выходной мощностью. При .достижении крайней заготовкой минимальной температуры определяемой задатчиком 17, но достаточной для ее последующей обработки, срабатывает релейный регулятор 16 и включает механизм перемещения. Блок контроля 30 темпа при этом включает контактор 7.

Начинается выдача нагретых заготовок.

Температура заготовок на выходе эоны

2 продолжает расти и достигает номинального значения

35 ном Спт1п+ определяемого задатчиком 15. В работу включается аналоговый регулятор 14, который, воздействуя на блок управления мощностью 9, устанавливает выходную мощность преобразователя, чтобы она соответствовала номинальной температуре выходящих из зоны нагрева

2 заготовок. Если по каким-либо причинам за период темпа толкания температу- g5 г ра нагрева заготовок не достигает мини-, мального значения, выдача заготовки за- держивается. Выдача произойдет только тогда, когда сработает регулятор 16, через некоторое время процесс нагрева стабилизируется и схема переходит в стационарный режим работы. Первоначальный пуск на полностью загруженные холодными заготовками зоны производится ана-, логичнно, за исключением того, что механизм перемещения-заготовок включается в работу тогда, когда температура в зоне 2 достигнет минимального значения. Температура же в зоне 1 несколь11 8 ко выше температуры, при которой производится переключение источников питания (зависит от уставки блока контроля темпа).

Подключение шин централизованного питания к последовательно включенным зонам нагрева, а тиристорного преобразователя к зоне 2 с разогретыми заготовками, позволяют облегчить тяжелые режимы работы машинных генераторов, связанные с набросом нагрузки, и режим пускового процесса тиристорного преобразователя.

Стационарный режим рабоы характеризуется тем, что зоны питаются отдельно, а заготовки выходят из нагревателя имея номинальную температуру с темпом, определяемым задатчиком темпа 4 сигнал на выходе задатчика 4 всегда отстает по времени от сигнала на выходе элемента ИЛИ 24 и выходе регулятора 16. Выходная мощность преобразователя определятся аналоговым регулятором 14.

В дежурный режим работы схемы переводится в случае возникновения какой-либо задержки в приеме нагретой заготовки (например, при остановке пресса). При этом исчезает сигнал готовности технологического объекта, на выходе элемента И 22 сигнал исчезает, останавливается механизм 3 перемещения заготовок и включаешься в работу блок 5 контроля темпа (появляется сигнал с выхода блока 3). Если за время его работы не появляется сигнала готовности технологического объекта, то контактор 7 по команде с блока 5 контроля темпа отключает зону 1 от шин централизованного пи-.тания. Вторая зона остается подключенной к преобразователю, а температура заготовки, за которой следит

:датчик 11 температуры автоматически поддерживается неизменной по цепи

11-13-14-g-8-6-2. В этом режиме температура задается задатчиком 15.

Аварийным режимом работы считается режим, когда выходит из строя тиристорный преобразователь частоты.

При этом на выходе блока 10 защиты элемента ИЛИ 25 и элемента И 23 исчезают сигналы. Управляемый коммутатрр 6 переключается в первое положение, Эоны включаются последовательно и запитываются от шин централизованного питания, а тиристорный преобразователь отключается. Удельная мощ11 10 подключен к выходу снабженного задатчиком температуры аналогового регулятора температуры, подключенного входом к первому выходу преобразователя сигнала, второй выход которого соединен с входом снабженного задатчиком температуры релейного регулятора температуры, а вход — с датчиком температуры заготовки, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения производительности, она снабжена датчиком наличия заготовки, релейным элементом, двумя логическими элементами

ИЛИ, двумя двухвходовыми и одним трехвходовым элементами И и снабженным задатчиком момента переключения дополнительным релейным регулятором, вход которого подключен к третьему выходу преобразователя сигнала, а выход — к первому входу первого двухвходового элемента И, связанного выходом с управляющим входом коммутатора, а вторым входом — с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом блока защиты, а второй через репейный элемент - с управляющим выходом тиристорного преобразователя частоты, выход датчика наличия за-отовок соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу релейного регулятора, а выход — к первому входу трехвходового элемента И, связанного вторым входом с задатчиком темпа, третьим входом — с управляющим выходом технологического устройства, а выходом — с управляющим входом механизма перемещения, выход которого подключен к первому входу второго двухвходового элемента И, второй вход которого соединен с управляющим выходом коммутатора, а выход — с входом блока контроля темпа.

Формула изобретения

Методическая индукционная нагревательная установка, содержащая индуктор с зонами предварительного и конечного нагревателя, механизм перемещения заготовок с задатчиком темпа и блокомао контроля темпа, подключенным выходом к управляющему входу контактора, силовой вход которого связан с источником централизованного питания, а выход - с индуктором через первый сило- 45 вой вход управляемого коммутатора, второй силовой вход которого связан с выходом тиристорного преобразователя частоты, снабженного блоком защиты и блоком управления, вход которого so

9 10015 ность, идущая на нагрев заготовок при последовательном включении зон, значительно меньше, чем в стационарном режиме и для получения температуры заготовок на выходе эоны 2 на минимальном заданном уровне требуется уменьшить темп подачи заготовок. Он определяется релейным регулятором 16.

Сигнал на включение подачи заготовок пойдет только тогда, когда сигнал на выходе преобразователя сигнала 13 достигнет значения уставки эадатчика минимальной температуры 17. В этом режиме нагреватель работает с минимальной производительностью. После устранения неисправности в тиристор ном преобразователе включают релейный элемент 20. На выходе элемента И 23 появляется сигнал и управляемый коммутатор 6 переключается во второе положение. После завершения переходного процесса нагреватель работает в стационарном режиме.

Технические преимущества предлагаемого изобретения выражаются в том,25 что обладая достинствами как централизованного, так и индивидуального питания, нагреватель имеет высокую надежность в работе и позволяет с высокой точностью производить нагрев заготовок до заданной температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N" 813825, кл. H 05 B 6!06, 1979.

2. Электротермия, И., Информэлектро, 1963, 4, с. 25-28, 1001511

- ВНИИПИ Заказ 1454/76

Тираж 843 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4 а

Методическая индукционная нагревательная установка Методическая индукционная нагревательная установка Методическая индукционная нагревательная установка Методическая индукционная нагревательная установка Методическая индукционная нагревательная установка Методическая индукционная нагревательная установка 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроводонагревателям и предназначено для горячего водоснабжения жилых домов, небольших промышленных и сельскохозяйственных объектов

Изобретение относится к электротехническим устройствам для нагрева газов и жидкостей

Изобретение относится к устройствам для предохранения конструкций от повреждения от холода

Изобретение относится к электрическим нагревательным устройствам и может быть использовано для нагрева жидкостей в химической, медицинской промышленности и сельском хозяйстве

Изобретение относится к электрофизике, в частности к системам, служащим для высокочастотного (ВЧ) нагрева ионов плазмы в установках для разделения изотопов методом ионно-циклотронного резонанса (ИЦР-метод)

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, в частности к электронагревателям жидкости, и может быть использовано для отопления и горячего водоснабжения бытовых и производственных помещений
Наверх