УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА В ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ

Полезная модель относится к электротехнологии и может быть использована в системах контроля и управления технологическими процессами в индукционных плавильных комплексах для плавки черных и цветных металлов и сплавов, работающих на кусковой завалке и требующих контроля уровня расплава, позволяет нагревать шихту и контролировать уровень получаемого расплава по ходу процесса плавки.
Известны индукционные тигельные печи с индуктором, позволяющие плавить кусковую шихту. К недостаткам известных печей можно отнести то, что в процессе плавления шихты сложно определить уровень расплава из-за образования «мостов» (отдельных сварившихся кусков в верхней части тигля (поз. 1), которые необходимо своевременно осаживать, чтобы расплавленный металл не перегружался и не разрушал футеровку печи, и была возможность своевременно засыпать оставшуюся часть загрузки.
Определение уровня расплава необходимо для согласования работы источника питания и печи с тем, чтобы обеспечить передачу максимальной мощности от источника в загрузку, а также для проведения операции слива необходимого объема жидкого металла. В процессе расплавления кусковой шихты происходит изменение напряжений витков по высоте индуктора вследствие изменения сопротивления каждого витка, что, в свою очередь, происходит из-за стекания расплава на дно тигля, догрузки кусковой шихты и слива необходимого количества расплава по достижению необходимого уровня.
Наиболее близкое устройство для определения уровня расплавленного металла описано в патенте RU 2287782 и содержит датчики уровня в виде индукционных витков, катушки возбуждения, а также вычислительное средство. К недостаткам устройства можно отнести сложность конструкции из-за необходимости установки большого количества датчиков, попарно соединенных с катушками возбуждения.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в снижении трудоемкости измерения уровня расплавленного металла с сохранением простоты конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для определения уровня расплавленного металла в индукционной установке, содержащем индуктор, подключенный через конденсаторную батарею к источнику питания, и датчики уровня расплавленного металла, связанные с обмоткой индуктора и подключенные к входу вычислительного устройства, выполненного с возможностью опроса датчиков, оцифровывания и аппроксимации их выходных значений и определения уровня расплавленного металла по полученным значениям с использованием расчетной зависимости, согласно полезной модели, упомянутые датчики уровня выполнены в виде двух датчиков напряжения, связанных с отпайками индуктора, а вычислительное устройство выполнено с возможностью определения отношений, измеренных датчиками напряжений, и определения уровня расплавленного металла по расчетной зависимости с использованием этих отношений.
На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, содержащее тигель 1, размещенный внутри индуктор с отпайками 2, источник питания 3. соединенный своими выводами с зажимами конденсаторной батареи 4, датчики напряжения 5ДН1, ДН2, подсоединенные одной парой концов к отпайкам «а», «б», «в» индуктора, как показано на фиг. 1, а другой парой концов - к входам вычислительного устройства 6.
На фиг. 2 представлена расчетная кривая отношения напряжений между отпайками индуктора в зависимости от высоты расплава, которая может быть получена путем решения модельной задачи.
Устройство работает следующим образом. На индуктор 2 подается переменное напряжение. По виткам индуктора протекает ток одинаковый по значению. В кусках шихты, загруженных в тигель 1, индуцируются токи, разогревающие нагрузку. По мере нагрева и расплавления кусков шихты происходит изменение сопротивления витков индуктор, вследствие чего изменяются напряжения этих витков, и отношение значений напряжения между отпайками также изменяется по своему значению. Напряжения измеряют двумя датчиками напряжения ДН1, ДН2 и передают в вычислительное устройство ВУ6. Вычислительное устройство 6 оцифровывает полученные значения, вычисляет их отношение во времени и величину первой производной отношения напряжений между отпайками индуктора во времени. По этим значениям вычислительное устройство 6 рассчитывает величину заполнения тигля расплавом с использованием расчетной кривой, хранящейся в памяти вычислительного устройства ВУ6. Расчетная кривая может быть получена путем решения модельной задачи, в качестве примера на фиг. 2 приведена кривая отношения напряжений между отпайками индуктора в зависимости от высоты расплава.
Испытания по определению уровня расплава подтвердили работоспособность устройства и достижение планируемых результатов - погрешность не превышала 7%. Устройство позволяет повысить точность и снизить трудоемкость измерения с сохранением простоты конструкции.