Теоретические сведения. Рис1.1 График изменения температуры печи во времени

Рис1.1 График изменения температуры печи во времени

Автоматическое регулирование печей сопротивления. Механизация и автоматизация работы термических электропечей, повышение их производительности осуществляются по трем основным направлениям: 1) механи­зация загрузки и выгрузки печей; 2) автоматическое уп­равление вспомогательными механизмами печи; 3) ав­томатическое регулирование теплового режима печи.

Регулирование температуры печи достигается сту­пенчатым или плавным изменением электрической мощ­ности, подводимой к печи. При ступенчатом регулирова­нии используют: переключение нагревателей в трехфазных печах с треугольника на звезду с уменьшением мощности в 3 раза; применение регулировочного транс­форматора (автотрансформатора); периодическое вклю­чение и отключение нагревателей — двухпозиционное регулирование. Последний способ стал самым распростра­ненным как наиболее простой и в то же время позволя­ющий автоматизировать процесс регулирования. При плавном (непрерывном) регулировании мощности используют тиристорные регуляторы напряжения — управляемые источники питания нагревателей печи. Их при­менение дает очень высокое качество автоматического регулирования.

Основная задача устройства автоматического регу­лирования температуры печи t состоит в обеспечении заданного температурного режима нагрева во времени t. В соответствии с технологическим процессом требования к характеру режима и точности его выполнения могут из­меняться в широких пределах. В одних случаях нужно лишь нагреть изделие (рис. 1.1 а), в других за нагревом (прямая 1) следует режим выдержки (прямая 2) охлаждения (прямая 3, рис. 1.2,б), в третьих необходимо программное регулирование, т.е. изменение температуры печи по заранее заданному закону (рис. 1.2 ,в).

Устройство автоматического регулирования (регулятор) температуры состоит из датчика действительно температуры печи (ДТ), задатчика требуемой температуры (ЗТ), измерительной части (ИЧ), регулирующего (РЭ) и исполнительного (ИЭ) элементов. В регулятора общего назначения, осуществляющих двухпозиционное регулирование, функции ЗТ, ИЧ и РЭ совмещены в одном приборе теплового кон­троля (ПТК). Испол­нительным элементом регулятора является контактор включения нагревателей. Датчи­ком температуры чаще всего служит термо­электрический термо­метр (термопара), на­пример, типов ТХК для температур до 600° С, ТХА до 1000° С, ТПР до 1600° С.

На рис. 1.2, а изо­бражена упрощенная электрическая схема одного из наиболее распространенных ти­пов ПТК. Его измери­тельная часть построе­на на принципе ком­пенсационного метода измерения ЭДС малой величины, возникающей на выходе датчика ДТ, термо­электродная часть которого (собственно термопара) вве­дена в рабочее пространство печи. Электродвижущая си­ла датчика температуры е_д,т, пропорциональная темпера­туре печи, включена последовательно со входом элек­тронного усилителя ЭУ в диагональ моста. Два плеча моста образованы постоянными резисторами R3 и R4; третье плечо состоит из постоянного резистора R1 и ча­сти 1—2 потенциометра R, четвертое плечо — из постоян­ного резистора R2 и остальной части 2—3 потенциометра R. В другую диагональ моста включен источник стабилизированного напряжения. Так как сопротивления Rl — R4 неизменны, то напряжение на диагонали моста между точками 2 и 4 однозначно определяется положением ползунка потенцио­метра R. Поэтому всегда можно найти такое положение ползунка R, при котором напряжение на входе ЭУ u_вх=u_м-е_дт=0(режим полной компенсации). В рассматриваемом ПТК компенсация осуществляется автоматически Для этого на выход ЭУ (который имеет очень высокий коэффициент усиления — до 100 000 и более) подключен маломощный реверсивный электродвигатель Д.

Рис.1.2 Электрическая схема прибора теплового контроля

. При u_вх≠0 двигатель перемещает через передаточ­ный механизм ПМ ползунок потенциометра R в ту или другую сторону в зависимости от знака u_вх до положения полной компенсации. В этом положении двигатель оста­навливается. С ползунком потенциометра R механически связаны указатель температуры У, перемещающийся вдоль шкалы, градуированной в градусах Цельсия (°С), в также перо, записывающее эту температуру на бумажную ленту. Лента перемещается с постоянной скоростью с помощью лентопротяжного механизма, приводимого в движение отдельным синхронным двигателем.

В описанном исполнении ПТК используется только для показания и регистрации температуры. Для обеспечения работы ПТК как автоматического регулятора в нем уста­навливаются дополнительные устройства.

При двухпозиционном регулировании в ПТК устанав­ливается задающий элемент (ЗТ) — указатель УЗ задан­ной температуры t_yст (температуры уставки), на котором укреплен контактный узел с размыкающим контактом Мин (рис. 1.2 ,а). Этот контакт будет замкнут до тех пор, пока действительная температура печи t остается меньше t_уст. При t= t_уст упор, закрепленный на указате­ле У, воздействует на контактный узел указателя УЗ, контакт Мин размыкается и при t>t_ycт сохраняет разомкнутое состояние. Контакт Мин вместе с упором на указателе У образуют регулирующий элемент (РЭ). Размыкание контакта Мин приводит к отключению нагревателей печи (как было показано при описании работы схемы на рис. После того как температура печи снизится до t=t_ycт, упор на указателе У вернет контакт Мин в разамкнутое состояние, нагреватели печи вновь будут включены.

Аналогичным контактным узлом, но с замыкающим контактом Макс, снабжен дополнительный указатель пре­дельно-допустимой температуры УП. Контакт Макс замкнется, если указатель У достигнет положения ука­зателя УП.

Трехфазный тиристорный регулятор напряжения ТРН состоитиз шести тиристоров, включенных по два встречно-параллельно в каждую фазу печи и блока управления тиристорами БУТ. Напряжение на входе блока БУТ равно выходному (регулирующему) напряжению u_рег элемента ПЭ. В свою очередь, действующее зна­чение напряжения на выходе ТРН, т. е. на нагревателях печи, может плавно изменять от 0 до 380 при изменении сигнала u_{рег.мах} . Напряжение пропорционально разности заданной и фактической температуры печи. Чем большей будет эта разность, тем больше окажется напряжение на нагревателях и выделяемая ими мощность, следова­тельно, тем выше становится t, стремясь к значению, лишь немного отличающемуся от t_уст.

В первом приближении можно принять, что температура t прорциональна u_рег, т. е.

(1.1)

где к₁ — коэффициент пропорциональности, зависящий в первую очередь от коэффициента усиления ТРН.

С другой стороны

(1.2)

Где к₂— коэффициент передачи ПТК.

Из выражений (1.1) и (1.2) получим:

(1.3)

Таким образом, при достаточно большом k₂ температура t=t_уст

Применение тиристорных регуляторов для промышленных элек­тропечей становится все более широким. Однако в каждом конкрет­ном случае оно должно быть обосновано технико-экономическим расчетом. Отметим также, что ПТК с потенциометрическим элементом (ПЭ) используются и при программном управлении, т. е. когда за­дается сложный закон изменения температуры печи .В этих случаях сигнал задания u8=f3 по­ступает в ПТК от программного устройства

Рисунок 1.1. Электрическая схема непрерывного регулятора температуры

Поиск по сайту: