Регулятор уровня металлической ванны при ЭШС
Приведена структурная схема и описана система регулирования уровня металлической ванны при ЭШС с использованием индуктивного датчика с измерительным безынерционным преобразователем. Система прошла лабораторные испытания, подтвердившие ее расчетные характеристики....
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2007
|
| Назва видання: | Автоматическая сварка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99320 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Регулятор уровня металлической ванны при ЭШС / Ю.Н. Ланкин // Автоматическая сварка. — 2007. — № 3 (647). — С. 47-48. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-99320 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-993202016-04-27T03:02:34Z Регулятор уровня металлической ванны при ЭШС Ланкин, Ю.Н. Краткие сообщения Приведена структурная схема и описана система регулирования уровня металлической ванны при ЭШС с использованием индуктивного датчика с измерительным безынерционным преобразователем. Система прошла лабораторные испытания, подтвердившие ее расчетные характеристики. The schematic diagram is given and system of adjustment of metal pool level in ESW, using an inductive sensor with a measuring high-speed transducer is described. System has passed laboratory trials confirming its design characteristics. 2007 Article Регулятор уровня металлической ванны при ЭШС / Ю.Н. Ланкин // Автоматическая сварка. — 2007. — № 3 (647). — С. 47-48. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99320 621.791.793 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Краткие сообщения Краткие сообщения |
| spellingShingle |
Краткие сообщения Краткие сообщения Ланкин, Ю.Н. Регулятор уровня металлической ванны при ЭШС Автоматическая сварка |
| description |
Приведена структурная схема и описана система регулирования уровня металлической ванны при ЭШС с использованием индуктивного датчика с измерительным безынерционным преобразователем. Система прошла лабораторные испытания, подтвердившие ее расчетные характеристики. |
| format |
Article |
| author |
Ланкин, Ю.Н. |
| author_facet |
Ланкин, Ю.Н. |
| author_sort |
Ланкин, Ю.Н. |
| title |
Регулятор уровня металлической ванны при ЭШС |
| title_short |
Регулятор уровня металлической ванны при ЭШС |
| title_full |
Регулятор уровня металлической ванны при ЭШС |
| title_fullStr |
Регулятор уровня металлической ванны при ЭШС |
| title_full_unstemmed |
Регулятор уровня металлической ванны при ЭШС |
| title_sort |
регулятор уровня металлической ванны при эшс |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Краткие сообщения |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99320 |
| citation_txt |
Регулятор уровня металлической ванны при ЭШС / Ю.Н. Ланкин // Автоматическая сварка. — 2007. — № 3 (647). — С. 47-48. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT lankinûn regulâtorurovnâmetalličeskojvannypriéšs |
| first_indexed |
2025-07-07T07:47:33Z |
| last_indexed |
2025-07-07T07:47:33Z |
| _version_ |
1836973507819339776 |
| fulltext |
УДК 621.791.793
РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ВАННЫ ПРИ ЭШС
Ю. Н. ЛАНКИН, д-р техн. наук (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
Приведена структурная схема и описана система регулирования уровня металлической ванны при ЭШС с исполь-
зованием индуктивного датчика с измерительным безынерционным преобразователем. Система прошла лабора-
торные испытания, подтвердившие ее расчетные характеристики.
К л ю ч е в ы е с л о в а : электрошлаковая сварка, металли-
ческая ванна, уровень ванны, автоматическое регулирование
По принятой классификации аппараты электрош-
лаковой сварки (ЭШС) относятся к сварочным
автоматам. Однако во время сварки некоторые па-
раметры ЭШС требуют постоянной ручной кор-
ректировки. К ним, в первую очередь, относится
скорость перемещения тележки аппарата или ско-
рость подачи электродной проволоки. Это вызва-
но тем, что очень трудно согласовать эти пара-
метры таким образом, чтобы результирующая
скорость перемещения поверхности сварочной
ванны в точности соответствовала скорости пе-
ремещения формирующих ползунов. Даже если и
удается согласовать эти скорости, то вследствие
действующих на процесс сварки возмущений ра-
венство скоростей перемещения ползунов и по-
верхности сварочной ванны нарушится и потре-
буется ручная корректировка параметров сварки.
Список возмущений довольно обширен — изме-
нение ширины сварочного зазора вследствие не-
точностей сборки и сварочных деформаций, ко-
лебания напряжения сети, нестабильность при-
легания ползунов и т. п. Несогласованность ско-
рости перемещения сварочного аппарата и ско-
рости перемещения поверхности сварочной ванны
в предельных случаях может привести к проливу
шлаковой ванны сверху или металлической ванны
снизу формирующих ползунов. Трудности ручной
корректировки скорости перемещения сварочного
аппарата возрастают с увеличением скорости
сварки. При скоростях сварки более 5 м/ч ручное
поддержание уровня металлической ванны отно-
сительно подвижного ползуна становится практи-
чески невозможным.
Из литературных источников известно нес-
колько систем регулирования уровня металличес-
кой ванны при ЭШС, отличающихся типами дат-
чиков уровня и регуляторами. Предложены сис-
темы регулирования с электрическими контакт-
ными датчиками, термопарными, радиоизотопны-
ми и различными индукционными датчиками [1–
3]. Практически были реализованы системы ре-
гулирования уровня ванны с электрическим кон-
тактным датчиком и линейным регулятором [1],
а также с индукционным датчиком и релейным
двухпозиционным регулятором [2, 3].
В описываемой системе регулирования уровня
металлической ванны (рис. 1) применен индук-
тивный датчик с новым измерительным преобра-
зователем. Питание датчика осуществляется си-
нусо- идальным напряжением частотой более
10 кГц, частота пульсаций выходного напряжения
измерительного преобразователя более 20 кГц. Для
эффективного подавления таких пульсаций дос-
таточно простейшего фильтра с постоянной време-
ни более 5 мс, поэтому можно считать этот датчик
с измерительным преобразователем безынерцион-
ным. В реальном рабочем диапазоне измерения ли-
неаризованная характеристика датчика с преобра-
зователем имеет коэффициент передачи Kдат =
= 0,1 В/мм.
Рис. 1. Функциональная схема системы автоматической стабили-
зации уровня жидкой металлической ванны при ЭШС: 1 — датчик;
2 — измерительный преобразователь; 3 — регулятор; 4 — блок
управления двигателем; 5 — двигатель перемещения сварочной
тележки; 6 — ползун; hв — уровень жидкой металлической ванны;
hп — положение ползуна (датчика уровня); ∆h — ошибка регули-
рования уровня ванны© Ю. Н. Ланкин, 2007
3/2007 47
В качестве привода перемещения тележки ис-
пользовали привод, описанный в работе [4]. Ана-
лиз переходных процессов по скорости привода
позволяет аппроксимировать его колебательным зве-
ном с коэффициентом передачи Kдв = 0,5 мм/(с⋅В),
постоянной времени Tдв = 0,025 с и коэффици-
ентом затухания ξ = 0,35.
Структурная схема системы регулирования
уровня приведена на рис. 2. Для общности на схе-
ме изображен пропорционально-интегральный
(ПИ) регулятор. Благодаря двигателю тележки в
контуре регулирования объект управления обла-
дает астатизмом первого порядка. Таким образом,
даже при применении простейшего пропорцио-
нального (П) регулятора (Tр = 0) система обеспе-
чивает нулевую ошибку стабилизации уровня ме-
таллической ванны и отличные динамические ха-
рактеристики регулирования. Однако во время
сварки из-за плавления электродов уровень ме-
таллической ванны непрерывно возрастает, т. е.
система должна работать как следящая. В этом
случае появляется ошибка слежения, прямо про-
порциональная скорости изменения уровня метал-
лической ванны и обратно пропорциональная
коэффициенту передачи регулятора Кр (рис. 3, а).
Ошибку слежения можно свести к нулю, приме-
нив ПИ-регулятор. На рис. 3, б приведены кривые
слежения за уровнем ванны для ПИ-регулятора с
Kр = 10 и Tр = 10 с. Реализация аналогового ин-
тегратора с постоянной интегрирования не менее
10 с довольно сложная задача. Гораздо проще уве-
личивать коэффициент передачи П-регулятора до
значения, при котором ошибка слежения снижа-
ется до приемлемого уровня. Параметры системы
регулирования уровня таковы, что коэффициент
передачи можно увеличивать до значительного
уровня без потери устойчивости системы. Как
видно из рис. 3, а, при Kр = 10 ошибка слежения
∆h за ванной, перемещающейся со скоростью
1 мм/c (3,6 м/ч), составляет 1,3 мм. Увеличение
Kр до 50 снижает ошибку слежения за уровнем
ванны до значения 0,23 мм, что более чем доста-
точно для ЭШС. С увеличением коэффициента
передачи П-регулятора пропорционально снижа-
ется и время отработки возмущений и управляю-
щих воздействий.
Система регулирования уровня металлической
ванны прошла лабораторные испытания, подтвер-
дившие ее расчетные характеристики.
1. Электрошлаковая сварка / Под ред. Б. Е. Патона. — Киев:
Машгиз, 1959. — 168 с.
2. Автоматизация сварочных процессов / Под ред. В. К. Ле-
бедева, В. П. Черныша. — Киев: Вищ. шк., 1986. — 296 с.
3. Бондаренко О. П., Поповский В. Ю. Регулирование уровня
металла в процессах электрошлаковой технологии // Ав-
томатическое управление процессами сварки и нанесения
покрытий. — Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1988. — С. 65–
72.
4. Ланкин Ю. Н., Масалов Ю. А., Байштрук Е. Н. Схема уп-
равления приводами сварочных установок // Там же. —
2006. — № 7. — С. 57–59.
The schematic diagram is given and system of adjustment of metal pool level in ESW, using an inductive sensor with a
measuring high-speed transducer is described. System has passed laboratory trials confirming its design characteristics.
Поступила в редакцию 17.11.2006
Рис. 2. Структурная схема системы регулирования
Рис. 3. Кривые слежения системой управления за изменением
уровня жидкой металлической ванны: а — П-регулятор (Kр = 10);
б — ПИ-регулятор (Kр = 10, Tр = 10 с)
48 3/2007
|