Алгоритм и функциональная схема автоматизированной системы контроля прогрева деталей в режиме вакуумного отжига

 

Алгоритм и функциональная схема автоматизированной системы контроля прогрева деталей в режиме вакуумного отжига

Важную роль в подготовке к использованию материалов внутри рабочих объемов термоядерных установок играет такой технологический процесс, как вакуумный отжиг изделий. Для изделий, изготовленных из слабомагнитных материалов, вакуумный отжиг имеет особое значение, …

 

Алгоритм и функциональная схема автоматизированной системы контроля прогрева деталей в режиме вакуумного отжига

Важную роль в подготовке к использованию материалов внутри рабочих объемов термоядерных установок играет такой технологический процесс, как вакуумный отжиг изделий. Для изделий, изготовленных из слабомагнитных материалов, вакуумный отжиг имеет особое значение, поскольку он не дает возможности образования на поверхности изделий пленок окислов, которые, как правило, магнитные и могут искажать структуру магнитного поля термоядерной установки. Важным условием правильности проведения процесса отжига изделия является равномерный нагрев его по всему объему при температуре 400°С-500°С в течение длительного времени. Существующие измерительные преобразователи температур (термопары, терморезисторы и др.) не позволяют контролировать степень прогрева изделия, т.к. сигналы датчиков несут информацию только о локальной температуре поверхности изделия, где расположен датчик.

Для определения степени прогрева изделия (глубину слоя изделия, которому соответствует данная температура) необходимо использовать методику определения температуры, приведенную в работе Бондаренко В.И., Горкунова Б.М., Себко В.П. Изменяя частоту зондирующего поля, можно изменять и глубину его проникновения, то есть судить как о температуре поверхностного слоя (на высокой частоте), так и о температуре, усредненной по всему объему изделия (на низкой частоте). Полный прогрев изделия будет соответствовать равенству этих температур.

В автоматизированной системе управления процессом вакуумного отжига цилиндрических изделий используется проходной параметрический электромагнитный преобразователь со встроенным спецвычислителем, позволяющий одновременно измерять температуру изделия и глубину ее проникновения.

См. также:  Автоматизированные системы контроля температуры изделий и сред в широком диапазоне ее изменения

Структурная схема такой автоматизированной системы с данным преобразователем включает в себя: параметрический преобразователь, объект контроля (цилиндрическое изделие), перестраиваемый генератор синусоидального сигнала, преобразователь действующего значения напряжения, аналого-цифровые преобразователи, устройство ввода, спецвычислитель, преобразователь вакуума 8, регулятор тока 10, нагреватель 11.

Система работает следующим образом. Перед включением системы в память спецвычислителя записываются реперные точки давления и температур, при которых нужно изменять режимы работы нагревателя и насосов для откачки газа из вакуумной камеры. При включении всей системы командой, поступающей из спецвычислителя, включается генератор, регулятор тока, нагреватель и происходит разогрев изделия до первого заданного значения температуры. Температуру контролируют по изменениям сигналов измерительной обмотки параметрического преобразователя. Следует заметить, что значение температуры при проведении вакуумного отжига определяется таким образом, что можно судить о степени прогрева изделия по всему объему. Если изделие полностью прогрето и давление в камере достигло первого заданного значения, спецвычислитель выдает команду на переключение режима работы регулятора тока согласно новым значениям температуры и давления. Процесс длится до тех пор, пока в вакуумной камере после прохождения изделием в процессе отжига заданных фиксированных значений температур в режимах нагревания и последующего охлаждения давление станет ниже 1,3*10-5 н/м2. Система отключается и при аварийном состоянии (течь в вакуумной камере, неисправность насосов или уплотнений), когда давление в камере становится выше 1,2*10-1 н/м2. В этом случае по команде с аналого-цифрового преобразователя отключается регулятор тока и включается аварийная (звуковая, световая) сигнализация. Для управления режимом работы нагревателя разработан регулятор тока, который по командам (в двоичном коде), поступающим со спецвычислителя, устанавливает необходимый ток нагревателя.

Погрешность измерения температуры параметрическим преобразователем не превышает в этом случае ±4% при наибольшей температуре, что соответствовало точности измерений, требуемой для проведения вакуумного отжига изделий.

См. также:  Автоматизированная система контроля температуры газообразных и жидких сред.

Таким образом, использование разработанного параметрического электромагнитного преобразователя со встроенным спецвычислителем в автоматизированной системе управления процессом вакуумного отжига ведет к повышению качества отжигаемых изделий, увеличению производительности и уменьшению трудовых затрат на вакуумную термообработку.