Способ управления нагревом в многозонной индукционной установке

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение качества управления нагревом при переменных теплофизических параметрах нагреваемого изделия. Непрерывно контролируют температуры всех зон, определяют зону с минимальным значением относительной температуры и подают мощность в эту зону до тех пор, пока значение ее температуры не превысит на заданную величину минимальное значение относительных температур всех зон. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 05 В 6/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4385597/07 (22) 29,02.88 (46) 07.07.91. Бюл. М 25 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.M.Ìàðîí, В.Э,Дель, Ю.П.Ройзман, Е,Н.Клименков и П,П.Поминов (53) 621.365,52 (088.8) (56) Патент США N 3717807, кл, 321-27, 1965.

Авторское свидетельство СССР

N. 647815, кл. Н 02 М 7/515, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 1347196, кл. Н 05 В 6/06, 1486.

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в многозонных технологических установках индукционного нагрева в металлургии, машиностроении и друг4х областях, Цель изобретения — повышение качества управления нагревом при переменных теплофизических параметрах нагреваемого изделия.

На фиг.1 представлен график нагрева по предлагаемому способу; на фиг.2 и 3 — то же, частные случаи; на .фиг,4 — устройство .для реализации предлагаемого способа; на фиг,5 — блок-схема алгоритма нагрева.

Устройство содержит три блока 1-3 нагрузок иэ колебательных контуров и зон нагрева. Колебательные контуры соединены в последовательную группу и питаются от высокочастотного инвертора 4, частота которого задается программируемым генератором 5. Работой программируемого . генератора 5 управляет ЭВМ 6, Измерение и ввод значений температур нагреваемых

„„Я2„„1662018 А1 (54) СПг СОБ УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ В

МНОГОЗОННОЙ ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение качества управления нагревом при переменных теплофизических параметрах нагреваемого изделия. Непрерывно контролируют температуры всех зон, определяют зону с минимальным значением относительной температуры и подают мощность в эту зону до тех пор, пока значение ее температуры не превысит на заданную величину минимальное значение относительных температур всех зон. 5 ил. зон блоков 1-3 нагрузок осуществляются с помощью устройства 7 ввода айалоговой информации.

Способ осуществляют следующим образом.

В период времени (to, tt) нагревается зона 1 (фиг,1), В момент времени т1 относительная температура О нагреваемой зоны 1 превышает минимальную из ненагреваемых зон относительную температуру зоны 2 на величину заданной точности управления д. Далее нагреваемой становится зона 2 до тех пор, пока ее относительная температура не превысит относительную температуру зоны 3 на величину д, т.е. до момента времени тз, Из этого следует, что величина переменной составляющей относительной температуры всех зон в процессе нагрева не превышает заданную величину точности управления О.

Рассмотрим случай увеличения скорости нагрева эоны 1 на примере уменьшения теплоемкости и увеличения мощности в про1662018 цессе нагрева, происходящих в момент времени (фиг.2). В этом случае нагрев зоны 1 продолжается в течение меньшего, чем в предыдущих циклах, времени (t1, t2). При неизменных условиях нагрева это время составляет интервал (ti, тз), В любом из этих случаев мгновенная разность относительных температур зон не превышает заданную величину точности управления д. На фиг,3 представлен график нагрева для случая большой разности начальных температур, Допустим, к моменту начала нагрева относительные температуры имеют следующие ф ф ф величины В> (02 < Из, Первой начинает нагреваться зона с минимальной относительной температурой, т.е. зона 1, Ее нагрев продолжается до тех пор, пока относительная температура этой зоны не превысит на заданную величину точности управления д относительную температуру зоны 2. Это происходит к моменту времени t<, после чего зоны меняются ролями. С момента времени t2, когда относительная температура нагреваемой в этот момент зоны 2 превы шает максимальную из всех относительных температур, точность процесса нагрева не выходит из трубки заданной точности управления д, т..е, величина переменной составляющей относительных TGMператур стабилизируется и не превышает величину д.

В ы полне н ие программы, (блок-схема программы управляющей ЭВМ 6 представлена на фиг,5) начинается с ввода установленных конечных 64 с пульта ЭВМ (блок 8).

Одновременно задается номер зоны, с которой начинается нагрев (блок 9). Следующий блок 10 осуществляет вывод частоты соответствующей зоны, номер которой равен m.

В блоке 11 осуществляется ввод температуры очередной зоны. В блоке 12 определяется относительное значение введенной температуры путем деления текущей температуры зоны Qg на установленное конечное значение +i этой зоны. Блок 13 производит вычисление среднего значения температур зон для j измерений, Для этого используется формула м / где Olg) — среднее значение температуры

i-й зоны, вычисляемое для j измерений. Указанная формула позволяет вычислить среднее значение, используя лишь вычисленное для (j-1)-го измерения среднее значение и

/-е измерение. Это позволяет экономить па50

5

40 мять, не нужно хранить все измеренные значения и достаточно использовать для вы.числений лишь две ячейки памяти для каждой зоны, Блок 14 производит анализ конца цикла измерений температур всех зон, При отсутствии признака конца цикла через блоки 15 и 11 вводится температура очередной зоны, При наличии признака конца цикла выполняется блок 16, где осуществляется сравнение средней относительной темпеф ратуры нагреваемой зоны С4 со средней относительной температурой каждой зоны, увеличенной на ст — (О +о). Через блоки

17 и 11 осуществляется ввод температуры очередной зоны. В блоке 18 проверяется достижение температуры нагреваемой зоны ее конечного значения, Если установленное конечное значение температуры достигнуто, производится остановка выполнения программы (блок 19). В противном случае выполняется блок 20, в котором происходит сортировка средних за цикл

Ф значений температур зон 9 и выбирается минимальное значение min 9. Значение i, соответствующее минимальному значению

Q, равно номеру зоны m, которая нагревается следующей, В блоке 21 переменной ) присваивается значение 1, что соответствует возобновлению вычисления средних значений температур.

Апробация способа проводилась в ла-. бораторных условиях, Индукторы колебательных контуров нагрузок 1-3 выполнены идентичными, различные резонансные частоты контуров достигались измерением величин емкости компенсирующих конденсаторов.

Инвертор 4 выполнен п6 несимметричной схеме и рассчитан на мощность 100 кВт и выходную частоту 2400 Гц, Установленные конечные значения температур выбраны следующими:

9<> =850 С; И г= 800 С: 9д = 900 C

Время нагрева до установленных значений температур составило 1440 С при мощности источника 30 кВт. Разность между относительными значениями температур зон в течение всего процесса нагрева не превысила величины переменной составляющей д, выбранной равной 0,003.

Использование предлагаемого способа позволяет улучшить качество нагрева деталей за счет стабилизации уровня пульсаций температуры нагреваемого тела по заданной величине. В результате ограничивается появление таких нежелательных

1662018 о явлений, как пластическая деформация, локальные разрывы, микротрещины и т.п.

Формула изобретения

Способ управления нагревом в многозонной индукционной установке, содержащей по меньшей мере три тепловые эоны в виде параллельных колебательных контуров, настроенных на различные резонансные частоты и подключенных к общему источнику питания с переменной выходной частотой тока, при котором контролируют температуру нагрева всех тепловых зон, определяют относительные значения этих температур и поочередно изменяют время работы источника на резонансных частотах контуров в функции значений относительных температур, отличающийся тем, что, с целью повышения качества управле5 ния нагревом при переменных теплофизических параметрах нагреваемого иэделия, непрерывно определяют зону с минимальным значением относительной температуры, настраивают частоту источника в

10 резонанс с колебательным контуром этой зоны и поддерживают ее до тех пор, пока значение относительной температуры этой зоны не превысит на заданную величину минимальное из значений относительных

15 температур остальных зон.

1662018

1662018

Составитель О. Турпак

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор О. Кравцова

Редактор Н, Тупица

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101

Заказ 2137 Гираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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