УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СИСТЕМЫ ДВУХПОЗИЦИОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРОПЕЧИ

Полезная модель относится к устройствам, позволяющим диагностировать состояние двухпозиционного регулятора и электропечи с теплоэлектронагревателем (ТЭН) по экспериментальным характеристикам двухпозиционного регулирования температуры.
Известно устройство [RU №2298217 С1], относящееся к области электротехники, которое может быть использовано для стабилизации заданной температуры в электропечах. Известно изобретение [RU №94037150 С1], позволяющее более точно поддерживать электротехнологический режим работы печи. Их недостатком является отсутствие возможности контролировать состояние электропечи в целом.
Предлагаемое устройство позволяет определить общие тепловые потери электропечи и коэффициент самовыравнивания.
Технически результат заключается в определении зависимости температуры воздуха, находящегося внутри электропечи θ(t) от времени и построения графика зависимости от времени напряжения, подводимого к ТЭНу.
Технически результат достигается тем, что внутри электропечи, имеющей ТЭН, слой теплоизоляции, источник напряжения, дополнительно устанавливается термопара ТХК, соединенная через аналого-цифровой преобразователь с ПЭВМ. Градуировочный график позволяет преобразовать получаемое напряжение в температуру.
Сущность полезной модели представлена рисунками 1 и 2: на рис.1 изображена схема электропечи с термопарой, аналого-цифровым преобразователем, ПЭВМ, градуировочным графиком; на рис.2 изображена зависимость от времени температуры воздуха θ(t), находящегося внутри электропечи с устройством двухпозиционного регулирования температуры, и напряжения, подводимого к ТЭНу.
Устройство состоит из электропечи 8, имеющей слой теплоизоляции 3 и электронагреватель 4. Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) 2 обеспечивает изменение напряжения, подводимого к ТЭНу. Вольтметр 12 и амперметр 11 позволяют измерить напряжение и ток нагревателя. Контакт теплового реле 1 является исполнительным элементом системы двухпозиционного регулирования температуры. Питание осуществляется из сети переменного напряжения 220 В. Хромель-копелевая термопара 9 с термостатирующим устройством 10 свободных концов термопары позволяет измерить температуру воздуха внутри электропечи. Аналогоцифровой преобразователь 5, обеспечивает преобразование аналогового сигнала в цифровую форму, усиление сигнала термопары и запись ее на компьютер. Использовался АЦП L-154, работающий совместно с программой PowerGraph. Компьютер 6 обеспечивает запись и обработку полученных результатов. Градуировочный график 7 дает возможность преобразовать получаемое напряжение в температуру.
ср
Устройство работает следующим образом. Посредством термопары 9, АЦП 5 и ПЭВМ 6 регистрируется процесс двухпозиционного регулирования электропечи и измеряются его параметры (рис.2). Кривая зависимости θ(t) имеет две части: прогрев печи и стационарный режим - колебание температуры около значения θ, обеспечиваемого двухпозиционным регулятором. Кривая зависимости напряжения ТЭНа от времени имеет ступенчатый характер и дает время включенного и выключенного состояния нагревателя. Вольтметр и амперметр показывают напряжение и ток через нагреватель. Затем определяется среднее значение электрической мощности ТЭНа
вкл
где Т - время включенного состояния ТЭНа,
вык
Т - время выключенного состояния ТЭНа,
п
U - напряжение, подаваемое на ТЭН,
п
I - ток, проходящий через ТЭН.
от
пр
ср
Согласно закона сохранения энергии для стационарного режима тепловой поток потерь через наружные поверхности электропечи Q равен тепловому потоку тепла от нагревателя Q и определяется средним значением электрической мощности ТЭНа Р
от
пр
ср
Q=Q=Р
Эти величины определяют состояние двухпозиционного регулятора.
с
Состояние спирали ТЭНа определяется коэффициентом самовыравнивания К
,
ср
где θ - средняя температура внутри электропечи, поддерживаемая двухпозиционным регулятором.
с
Изменение коэффициента самовыравнивания К в процессе эксплуатации вызывается межвитковым замыканием спирали или уменьшением эффективного сечения проволоки спирали вследствие ее окисления, а также другими причинами.
Полученные параметры следует рассматривать как диагностические и интерпретировать их изменение в зависимости от условий эксплуатации.