УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНДУКЦИОННЫМ ТИГЕЛЬНЫМ МИКСЕРОМ

Предлагаемое техническое решение относится к средствам выдержки расплавов металлов перед разливкой в индукционных тигельных миксерах и может быть использовано в металлургии и машиностроении для управления температурой расплава в индукционных тигельных миксерах.
Известно устройство (Гитгарц Д.А. Автоматизация плавильных электропечей с применением микро-ЭВМ. - М.: Энергоатомиздат, 1984. -С.127-128), содержащее тигель с подогреваемым металлом, индуктор, источник питания с входом задания напряжения, датчик активной мощности, погружной термоэлектрический датчик для периодического измерения температуры и цифровую ЭВМ, осуществляющую расчет температуры расплава по данным об активной мощности и количестве металла в тигле с коррекцией по результатам периодических измерений температуры.
Данное устройство обладает следующими недостатками:
Срок службы термоэлектрических датчиков температуры, даже при кратковременном их погружении в расплав, невелик вследствие высоких температур и агрессивной среды расплава.
Точность измерения температуры расплава термоэлектрическими датчиками снижается в условиях достаточно сильного электромагнитного поля в индукционных миксерах.
Точность косвенной оценки температуры может оказаться недостаточной вследствие пренебрежения влиянием уровня расплава в тигле на тепловые и электрические потери.
Наиболее близким к предлагаемому авторами решению является устройство (патент на полезную модель №75129, Б.И. №20, 2008), содержащее цифровую ЭВМ, тигель с подогреваемым металлом, индуктор, источник питания с входом задания напряжения, датчик активной мощности, датчик уровня расплава в тигле, включающий блок деления, датчик напряжения и датчик тока. Данное устройство использует косвенную оценку температуры расплава и обеспечивает перегрев и выдержку расплава при температуре перегрева, а также его длительное хранение в миксере.
Основными недостатками данного устройства являются накопление ошибки при вычислении температуры расплава и отсутствие визуализации технологического процесса выдержки расплава.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении точности регулирования (поддержания) температуры расплава в миксере, увеличении надежности и срока службы оборудования, визуализации технологического процесса.
Поставленная техническая задача решается тем, что известное устройство, содержащее вычислительное устройство, тигель с подогреваемым металлом, индуктор, источник питания с входом задания напряжения, датчик уровня расплава, подключенный к первому входу вычислительного устройства, согласно полезной модели, дополнительно снабжено датчиком полного сопротивления индуктора, включающим блок деления, выход которого подключен ко второму входу вычислительного устройства, датчик напряжения, включенный параллельно индуктору и соединенный своим выходом с первым входом блока деления, и датчик тока, подключенный последовательно с индуктором и соединенный своим выходом со вторым входом блока деления.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит тигель 1 с подогреваемым расплавленным металлом 2, помещенный внутрь индуктора 3. Индуктор 3 подключен к выходу источника питания 4, имеющего вход задания напряжения 5. В качестве источника питания 4 может использоваться трансформатор с переключателем ступеней напряжения, электромеханический или статический преобразователь. Параллельно индуктору 3 подключена конденсаторная батарея 6. Вход задания напряжения 5 источника питания 4 соединен с выходом вычислительного устройства 7. В устройстве предусмотрены датчик уровня расплава 8, подключенный своим выходом к первому входу вычислительного устройства 7, и датчик полного сопротивления 9 индуктора.
Датчик полного сопротивления 9 выполнен в виде датчика 10 тока индуктора 3, датчика 11 напряжения на индукторе 3 и блока деления 12, соединенного своим первым входом с выходом датчика 11 напряжения, вторым входом - с выходом датчика 10 тока, а выходом, который является выходом блока деления 12, - со вторым входом вычислительного устройства 7. При этом датчик тока 10 подключен последовательно к индуктору 3, а датчик напряжения 11 подключен параллельно индуктору 3.
Вычислительное устройство 7 соединено своим выходом с входом устройства визуализации 13 технологического процесса.
Устройство работает следующим образом.
Подогрев металла 2 в тигле 1 осуществляется за счет токов проводимости, возникающих при проникновении в металл электромагнитной волны, сформированной индуктором 3. Компенсацию реактивной мощности тигля с расплавленным металлом и индуктора, образующих миксер, осуществляет конденсаторная батарея 6.
Вычислительное устройство 7 осуществляет расчет температуры расплава на основании введенной в память зависимости температуры расплава от полного сопротивления индуктора и уровня расплава в тигле.
Уровень расплава в тигле измеряется тензорезистивным датчиком 8. Вычислительное устройство 7 получает значение полного сопротивления индуктора с выхода блока деления 12.
з
При превышении температуры расплава, рассчитанной вычислительным устройством 7, заданного значения вычислительное устройство 7 уменьшает сигнал задания напряжения U источника питания 4, что приводит к уменьшению потребляемой мощности и, следовательно, температуры расплава. При значении температуры расплава, рассчитанном вычислительным устройством 7, меньшем, чем заданное значение, вычислительное устройство 7 увеличивает сигнал задания напряжения источника питания 4, что приводит к увеличению потребляемой мощности и, следовательно, температуры расплава. Таким образом осуществляется стабилизация температуры расплава во времени.
Визуализация технологического процесса осуществляется устройством визуализации 13, на экран которого выводятся текущие значения массы и температуры металла в тигле.
Использованные технические решения позволяют уточнить определение температуры расплава за счет исключения накопления ошибки при вычислении температуры, повысить качество регулирования, осуществить визуализацию технологического процесса.