автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Цифровая система автоматического управления процессом индукционной наплавки

На правах рукописи

Вологдин Владислав Валентинович

ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ИНДУКЦИОННОЙ НАПЛАВКИ

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

оаз47эвое

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2009г.

003479606

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук, доцент

Харазов Виктор Григорьевич

Фомин Владимир Владимирович Севергин Михаил Валентинович

Ведущая организация: ФГУП ВНИИ токов высокой частоты им. В.П. Вологдина

Защита диссертации состоится « 2?у> окт?\У/?Я 2009 года в часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.230.03 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)» по адресу: 190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д.26 (ауд.61)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д.26, Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) СПбГТИ (ТУ), Ученый совет; тел. +7(812)494-93-75, факс +7(812)712-77-91, e-mail: dissovet@lti-gti.ru

Автореферат разослан « 2-If» OP 2009 г.

Ученый секретарь лиссептационного совета

/7/

/УГ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В диссертационной работе поставлена актуальная научная задача, состоящая в разработке цифровой системы автоматического управления процессом индукционной наплавки.

Существует множество процессов индукционного нагрева, которые объединяет общая физическая природа. При этом различают области применения и подход к исследованию, моделированию и реализации этих процессов. Исследование процесса индукционного нагрева, как объекта управления, опирается на технологические особенности конкретного процесса. Чаще всего исследования в области автоматизации индукционного нагрева сводятся к механизации процесса или стабилизации каких-либо его параметров. Наиболее изученными и востребованными процессами индукционного нагрева являются процессы индукционной плавки, сварки, закалки металлов и нагрева перед пластической деформацией.

В последнее время наблюдается большая потребность современных производств в автоматизированных установках для относительно новых процессов - индукционной пайки и индукционной наплавки. В отличие от процессов, приведенных ранее, данные процессы мало изучены и требуют индивидуального подхода к решению проблемы обеспечения качества получаемой продукции. Поэтому разработка системы автоматического управления процессом индукционной наплавки является актуальной задачей, так как на современных производствах различных отраслей промышленности существует потребность в повышении качества наплавляемых деталей.

Процесс индукционной наплавки заключается в нанесении на поверхность основного материала детали другого материала, отличающегося более высокими прочностными характеристиками, повышенной износостойкостью и стойкостью к ударным нагрузкам. Исследования процесса индукционной наплавки проводятся уже несколько лет. Одной из организаций, выполняющей подобные исследования, является ОАО "Инженерный центр "Сплав". Задачей исследований является увеличение вышеуказанных показателей качества процесса наплавки, в основном, за счет изменения состава наплавляемого материала, а также за счет подбора оптимальной частоты тока индукционного нагревателя и температуры наплавки. Известны устройства механизации процесса индукционной наплавки, в том числе, с использованием позиционного пегутшппиания температуры. Но указанные решения не обеспечивают высокого качества наплавленной поверхности, что объясняется сложной взаимосвязью показателей качества с параметрами процесса, а также параметров процесса между собой.

Целью работы является повышение качества упрочненных поверхностей деталей, наплавляемых индукционно-металлургическим способом, с целью увеличения времени наработки на отказ оборудования, машин и механизмов, работающих в условиях больших ударных нагрузок.

Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:

• Сформулированы критерии, позволяющие рассчитать численные значения показателей качества процесса индукционной наплавки.

• Определены взаимосвязи параметров процесса индукционной наплавки, зависимости показателей качества от параметров процесса и выявлены наиболее значимые параметры.

• Разработана математическая модель процесса индукционной наплавки.

• Выбран способ управления и разработано алгоритмическое обеспечение, учитывающее особенности проведения процесса индукционной наплавки. -

• Разработана система управления, позволяющая регулировать показатели качества.

• Разработана автоматическая установка индукционной наплавки с регулируемым показателем качества процесса.

Методы исследования. При выполнении данной работы использовались методы математического моделирования, численные методы решения дифференциальных уравнений (в том числе с использованием специализированных программных продуктов), методы планирования и обработки результатов экспериментов и методы оптимизации. Научной новизной являются:

• Математическая модель процесса индукционной наплавки, составленная путем численного решения уравнений тепловых и электромагнитных полей.

• Цифровая автоматическая система управления процессом индукционной наплавки, защищенная патентами РФ.

• Алгоритмическое обеспечение для управления процессом индукционной наплавки, обеспечивающее оптимальные показатели качества наплавленной поверхности.

Обоснованность и достоверность научных положений обусловлена применением вышеназванных методов исследования и использованием современных технических средств; достоверность математических моделей подтверждается хорошей сходимостью результатов расчета с экспериментальными данными; работоспособность оптимальной системы регулирования подтверждена увеличением значений показателей качества процесса при опытно-промышленных испытаниях установки. Основными защищаемыми положениями являются:

• Экспериментально-статистическая модель процесса индукционной наплавки позволяет рассчитать значение неровности поверхности при изменении мощности, скорости движения детали и зазора между индуктором и наплавляемой деталью.

• Система оптимального управления процессом индукционной наплавки в составе ПЛК, ПЭВМ и специального ПО, обеспечивает повышение качества наплавленной поверхности.

г Алгоритм работы системы управления обеспечивает оптимальное регулирование процесса индукционной наплавки по показателю качества. Практическая ценность результатов:

• Разработанная цифровая система управления процессом индукционной наплавки используется для повышения качества упрочняемых деталей машин и аппаратов, применяющихся в химической промышленности, машиностроении, на железнодорожном транспорте, в сельскохозяйственной и других отраслях промышленности.

• Разработанный алгоритм управления может быть использован также при управлении другими процессами индукционного нагрева (пайка, сварка, термообработка).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Международных научно-технических конференциях ММТТ-19 (г. Воронеж, 2006г.), ММТТ-20 (г. Ярославль, 2007г.), III международная научно-техническая конференция ИТНОП (г. Орел 2008г.), ММТТ-21 (г. Саратов, 2008г.), ММТТ-22 (г. Псков, 2009г.). Изданы два методических указания для лабораторных работ. Получены патенты №73336 и №73632 на полезную модель для разработанной системы управления.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ из них 1 в журнале, рекомендованном ВАК.

Внедрение. Результаты работы внедрены на предприятии ОАО «Бедагромаш-сервис». Ожидаемая экономическая эффективность от использования данной системы составляет 24 млн. руб. в год.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 68 источников. Работа изложена на 123 страницах, содержит 31 рисунок, 16 таблиц и 4 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, научная новизна и практическая значимость, сформулированы цели и задачи работы, кратко рассмотрено содержание диссертации.

В первой главе рассмотрен объект исследования, изложены механизмы процессов, протекающих при индукционной наплавке. Рассмотрены возможные варианты состава наплавляемого материала и сформулированы требования к свойствам наплавленной поверхности.

Экспериментальным методом определены зависимости показателя качества от основных параметров процесса. Показана необходимость и актуальность автоматизации данного процесса. Поставлена задача

пгтышяния гтябиггьнпг.ти петуттктятгт ппопесся.

-----— . х ^ л ,

Процесс индукционной наплавки заключается в нанесении на поверхность детали слоя материала, прочностные свойства которого существенно превышают свойства основного материала детали. Индукционной наплавке подлежат детали, изготовленные из стали и подвергающиеся в процессе эксплуатации высоким ударным нагрузкам и трению, приводящим к их быстрому изнашиванию. Б химической промышленности это детали подвижных элементов дозаторов, транспортеров, задвижек; в железнодорожной отрасли это детали автосцепного устройства подвижного состава; наплавке машин сельскохозяйственной отрасли подлежат детали узлов

Рис. 1. Схема технологического процесса индукционной наплавки 1 - индуктор, 2 - нагревательный

контур, 3 - генератор, 4 - дозатор, 5 - деталь, б - шихта, 7 - наплавленный слой.

почвообрабатывающих машин. Наплавка производится индукционно-металлургическим способом, преимущества которого по отношению к другим способам нанесения упрочняющего покрытия подробно изложены в диссертационной работе.

Технологический процесс индукционной наплавки осуществляется следующим образом: деталь непрерывно движется вдоль длинной стороны наплавляемой поверхности; на поверхность детали наносится слой порошка (шихты); далее деталь поступает в зону нагрева, где разогревается до температуры плавления порошка; флюсы, входящие в состав порошка, раскисляют поверхность детали и выводят шлаки на поверхность расплава, а легирующие элементы, содержащиеся в расплаве, создают упрочненный слой на поверхности детали, частично диффундируя в основной материал (рис. 1).

Процесс индукционной наплавки представляется периодическим процессом, повторяющимся от одной детали к другой. В то же время, метод нагрева является

непрерывно-последовательным, т.е. процесс может быть рассмотрен как квазистационарный внутри временного интервала нагрева одной детали, при этом распределение свойств поверхности детали зависит от динамики изменения параметров процесса нагрева.

Из литературных источников и нормативных документов были выявлены основные параметры и свойства, характеризующие качество наплавленной поверхности. К ним относятся: износостойкость, твердость, прочность, ударная вязкость, коррозионная стойкость, неровность поверхности. В настоящее время на предприятиях, использующих данный метод упрочнения, процесс производится вручную. Достаточно большие допуски высоты насыпки наплавляемого порошка и параметров процесса нагрева приводят к нестабильности указанных показателей качества.

Большое влияние на качество наплавки оказывают параметры процесса нагрева и состав наплавляемого порошка (шихты). Регулирование физико-механических свойств поверхности при условии соблюдения режима нагрева, происходит путем изменения состава шихты или процентного содержания легирующих элементов. Свойства поверхности не зависят от высоты насыпаемого слоя, изменяется только толщина упрочненного слоя.

В ходе исследования были определены параметры, влияющие На качество процесса наплавки (рис. 2). Это ток индуктора 1и, напряжение на индукторе и, зазор между индуктором и деталью б, скорость перемещения детали V, температура поверхности детали Т.

Проведен анализ параметров процесса и показателей качества. При проведении анализа свойств наплавленной поверхности и требований нормативных документов установлено два наиболее значимых показателя качества: это ударная вязкость и износостойкость. В процессе поиска устройств измерения этих параметров установлено, что на данный момент существуют только методы

разрушающего контроля ударной вязкости (например, по Шарли) и износостойкости. Из определения следует, что ударная вязкость - это величина работы, потраченной на ударную деформацию детали (разрушение), отнесенная к площади сечения образца. Поскольку

износостойкость - параметр эксплуатационный, при исследовании было принято использовать косвенный параметр - неровность поверхности. Были поставлены эксперименты путем поочередной стабилизации параметров, для определения степени влияния мощности (Р), зазора (8), скорости (V) и температуры (Т) на ударную вязкость и неровность наплавленной поверхности.

Результаты экспериментов показали, что ударная вязкость в широкой области не изменяется, при изменении параметров процесса, за исключением превышения предельных значений этих параметров, свыше которых порошок не расплавляется полностью или шлаки не успевают выйти на поверхность расплава (рис. 3).

Рис. 2 Параметры процесса

а у=+мм/с 5=3,Эмм/с Р=уйг 100Х -

Л Р=45кВт 5 =3,5мм/с У=уйг

/

1

15 30 45 А У=3мн/с 5 =3,5мм/с Р=у

6,0 Р,кВт" 0

1,5

4,5

У^мм/с

I- к 1 1

у 1 1 -у

Л

V.

1000 НО 0

1200

1300 3400

/а/. 50/. £5У. 0 У.

^ У=Зим/о Р= 45 кВт 5 =уаг

| ! /

_ /

1 Ч/ 1 V V

-Л

1

Т.'С

3 3,

Рис. 3. Зависимоехь иокодиеля качества их иараметроь процесса (а - относительная ударная вязкость, I- неровность)

Графики были получены стабилизацией остальных параметров, чтобы минимизировать их взаимное влияние. Отмечено, что графики имеют нелинейный характер. Рассматривая зависимость неровности от параметров процесса (скорости, мощности и зазора), из графиков на рисунке 3 видно, что изменением каждою из параметров можно добиться определенного минимума неровности. При других значениях стабилизируемых параметров оптимальные значения показателей качества также будут отличаться, что говорит о многосвязности объекта управления. Из этого можно сделать вывод, что невозможно получить оптимальное значение показателя качества, изменением только одного из параметров процесса.

Наличие минимумов показателя качества, позволяет сделать вывод о целесообразности применения оптимальных систем регулирования. Учитывая многосвязность и нелинейность процесса индукционного нагрева, была определена структура и сформулированы требования к алгоритмическому и программному обеспечению системы управления.

Во второй главе определены закономерности, описывающие процесс индукционной наплавки; разработана математическая модель процесса индукционной наплавки, в виде решения дифференциальных уравнений численным методом; произведен тепловой расчет процесса и экспериментально доказана адекватность модели и процесса нагрева. Уточнены требования к системе автоматического управления.

Процессы индукционного нагрева описываются зависимостями, объединяющими электрическую и тепловую задачи, поскольку деталь является, с одной стороны, элементом электромагнитной системы, а с другой стороны, тепловым объектом, определяющим распределение температурного поля.

Математическая модель процесса индукционной наплавки представляет собой систему уравнений, объединяющую зависимости удельной мощности, выделяемой в элементарных объемах на поверхности детали, и уравнений распределения теплового поля.

Уравнение теплового баланса системы можно выразить следующим образом:

+ м эг (1)

8( с-р кдх2 ду1 &2 дх У '

где х - координата вдоль оси движения детали (м), у - координата поперек оси движения детали (м), ъ - координата по глубине детали (м), V/ -мощность выделяемая в элементарном объеме (Вт/м3), с - теплоемкость (Дж/кгК), р - плотность (кг/м3), а - коэффициент температуропроводности (м2/с), г - время (с).

ПсрБОС СЛаГаСМОЁ 0ПрСД6ЛЯ£Т уВСЛИЧсНйс ТбмПсраТурЫ, ВЫЗВйННОе

внутренними источниками тепла, второе слагаемое отражает механизм теплопроводности, а третье характеризует изменение температуры связанное с движением заготовки.

Удельная мощность, выделяемая в детали, определяется решением электромагнитной задачи. В упрощенном виде, для плоской волны, эта задача представлена системой уравнений:

дН, = Еу

' & = р (2)

дх а?

где: Н - напряженность магнитного поля, А/м;

Е - напряженность электрического поля, В/м;

В - индукция, Тл.

Напряженность магнитного поля и индукция связаны между собой магнитной проницаемостью ц, Гн/м (3), которая зависит от свойств материала и температуры (4).

ММо =4 (3)

II

р(Т,Н) = 1 + (С\-Н"-1)

1-

(4)

где С1 и С2 - коэффициенты зависящие от материала, Тс - температура Кюри.

Рассматривая более подробно распределение температуры по сечению детали, можно выделить несколько областей, для которых справедливы различные механизмы теплопередачи (рис. 4). Поскольку при индукционной наплавке присутствуют все виды передачи тепла, каждая из указанных зон имеет свои условия нагрева и охлаждения. Поэтому решение тепловой задачи на разных участках детали следует искать, используя индивидуальный набор уравнений для каждого из участков. Зоны 1 -5 относятся к основному металлу детали, а зоны 6-9 принадлежат наплавочному порошку или его расплаву.

При выходе на стационарный режим нагрева каждый из указанных участков находится в тепловом равновесии при условии, что зоны позиционируются относительно индуктора, а деталь

ИНДУКТОР

ириХиди 1 ил иОСлсдСвсислЬНО.

Для

формулирования уравнений

теплового баланса указанные области и способы теплопередачи сведены в таблицу 1.

Рис. 4. Зонирование сечения детали. I - холодная зона, 2- зона предварительного нагрева, 3 -промежуточная зона, 4 - горячая зона, 5 - зона охлаждения, 6-8 - порошок,

О — пягпттяп

Таблица 1 - Классификация способов теплопередачи в детали.

Способ теплопередачи или нагрева Номер зоны

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Теплоотдача в окружающую среду (конвекция) - - - - -

Передача тепла наплавочному порошку (теплопроводность) + + +

Теплообмен с жидкой фазой (теплоотдача) - - - + - - - - -

Излучающие поверхности (излучение) + + +

Теплопроводность + + + + + + 4- + -

Внутренние источники тепла (индукционный нагрев) - + + +

Граничные условия для теплоотдачи и излучения описываются уравнениями (5) и (6).

= (5)

сг

-Х^ = а-В-(Т\х,у,2,1)-Тс') (6)

дг

где: к - коэффициент теплопроводности (Вт/м'К); К - коэффициент теплопередачи (Вт/м2-К); о - константа Стефана Больцмана (а =5.669-10"8Вт/м2К4); е - излучательная способность (степень черноты).

Аналитическое решение уравнений (1) - (6) в динамике не приводится ни в одном литературном источнике. Это объясняется тем, что температурные зависимости некоторых параметров электромагнитной задачи носят эмпирический и нелинейный характер. В основном это магнитные свойства металла, которые при нагреве значительно изменяются, и получение аналитического решения возможно только в узких диапазонах температур. Усреднение параметров и решение уравнений в широком диапазоне температур требует упрощений и увеличивает погрешность расчета. Поэтому, для решения задачи, в диссертации использовался метод конечных разностей.

Математическая модель процесса индукционной няппашга описывается уравнением (7) с начальными и граничными условиями (8) - (13):

2-й 1 /2 й2

+ (7)

Г т _т Г т . т

| , жос *|,Н-1,к „ ,т Т \ , '1,НЫ,к '1Л1-ЛЛ _ у ,т т

1-Ь-с ,н,к " (8) Г -А--

|;е0...я еО...

I, 7/./Л-1.* V- <Т Т \ 2 ^ос ~_ 4 т 4.

(€П3..,П4 (¿€П,...Л

10

- К„ -{Т,як -Тос)

ти. 0 = Т« У = 0... Я

1 ТТО Т1 _ _

координатных индексов (i) с интервалами времени At ^ = —, где / - шаг по

гле 1 — тттяг пп пг.и Y ^лл^ Ь — тяг ггп V /ЧЛ ir» — тттоп

- - ------------V-/Í ** —------ " V"VJ

температура окружающей среды (°С), аос - коэффициент теплопередачи в окружающую среду (Вт/м2'К), Кп - коэффициент теплопередачи от детали к порошку (Вт/м2,К), Кж — коэффициент теплопередачи от детали к расплаву (Вт/м2,К), индексы i и j - это элементы массива вдоль наплавляемой поверхности и по глубине сечения, индекс к - определяет моменты времени.

В уравнении (7) отсутствует слагаемое, связанное со скоростью движения детали, поэтому в алгоритме расчета предусмотрено смещение

I у

оси X.

При подстановке начальных условий, значений констант и условного набора неизменных параметров (зазор, мощность, скорость) получено распределение температуры по сечению заготовки в установившемся режиме (рис. 5), когда тепло, подводимое индуктором, уравновешивается условиями теплоотдачи и скоростью движения заготовки.

У, см __Т, "С

5Ё V I -ШШ^Ш UJ I ШШ 1400

j Jgjjg

Í 800 ¡700

I 600

¡ 500 ¡400 зоо 209 100

0 1 2 3 4 5 6 7 Х.СМ

1'ИС. 5. ГаСПрсДеЛсНйс ТсМПсраТурЫ ПО исЧёНтО нш решаемой заготовки ь квазистационарном режиме.

На опытно-промышленной установке индукционного нагрева были проведены эксперименты для проверки адекватности полученной математической модели. Эксперименты показали, что среднее квадратичное отклонение, в установившемся режиме, по сравнению с расчетными данными, составляет ± 10% Гпис, 6 ),

5.3 6 1, С

Основное различие

полученных характеристик

обусловлено упрощениями при формулировании электрической задачи, при идеализации электромагнитной волны.

После проверки адекватности модели был сделан вывод, что полученной точности

моделирования недостаточно для управления процессом по математической модели.

Обеспечить требуемое качество процесса возможно, используя

для управления статистическую модель, основанную на эмпирических данных выборки, полученной на основании экспериментальных исследований.

В третьей главе проведен анализ объекта управления с целью определения способа управления, позволяющего обеспечить требуемое качество регулирования. Принимая во внимание выводы, сделанные в результате исследования объекта управления, была предложена структура системы управления, представленная на рис. 7.

Рис.6. Зависимости температуры детали вблизи индуктора от времени (1 - расчетная, 2 - экспериментальная)

Рис. 7. Упрощенная структурная схема автоматической установки.

Для управления в условиях нелинейности, многопараметричности и многосвязности процесса, необходимо использовать управление, построенное на программируемом логическом контроллере (ПЛК) и ПЭВМ с установленным специальным ПО. Контроллер р выполняет функцию устройства сбора данных и стабилизации параметров на заданном уровне, а ЭВМ формирует управляющие воздействия в виде заданий для регуляторов, реализованных в ПЛК.

Рис. 8. Информационная модель объекта

Формирование зтпх псздсйствкй осуществляется путем пошагового решения задачи оптимизации показателя качества.

Для построения статистической модели в памяти ЭВМ должно быть сформировано пространство состояний объекта, включающее все влияющие факторы и показатели качества.

Показателями качества могут быть как прямой показатель -неровность, так и косвенный показатель - температура. Оба эти показателя определяются остальными параметрами: мощностью, зазором, скоростью и

температурой ближайших участков детали Т0 (рис. 8). Поскольку при движении детали возмущения действуют на все параметры, кроме скорости перемещения, для стабильной работы разрабатываемой системы необходима стабилизация этих параметров (рис. 9).

Для получения количественной оценки значимости влияющих факторов и составления первичной матрицы возможных состояний системы

_Цз_

были поставлены опыты с использованием методики р '2зА

планирования эксперимента. В качестве влияющих р г*у~1 ^Р факторов были приняты скорость перемещения |Рзд

детали V (мм/с), мощность генератора Р (кВт), у/р

К

температура детали Т ( С) и зазор 5 (мм).

За показатель качества принималась относительная неровность поверхности (I, %). Рис. 8. Структурная Функция отклика может быть записана следующим схема регуляторов ПЖ образом: 1 = {(Р,Т,У, 5).

Экспериментально неровность может быть определена как отношение глубины неровности Я, к шагу неровности по оси движения детали, равному Д на заданном интервале. Учитывая требования отраслевых стандартов, к максимальному значению и минимальному значению Дмин, можно перейти к относительным единицам (14).

. А-Л..,

микс

- . . -100%, (14)

" ^ л»,«.

Прежде чем приступить к планированию эксперимента была произведена проверка воспроизводимости опытов. Для этого было проведено N=4 серий опытов по к=3 параллельных опытов в каждой. Получены значения математических ожиданий (у) и оценки дисперсий (5)) для каждой серии опытов:

у = {22.67;18.83;31.9;24.47} (15)

к

1 ^

^ '¿У & = 0.083;0.583;0.03;0.373}

к-' с]

(16)

Расчетное значение критерия Кохрена (й?) составило 0.523. Табличное значение критерия Кохрена (в) для доверительной вероятности Р=0.95, N=4 и степени свободы составило 0.768.

Условие 0р<0 выполняется, следовательно, опыты считаются воспроизводимыми, а оценки дисперсии однородными.

Экспрериментально-статистическая модель была получена методом полного факторного эксперимента. Для этого был определен центр плана (таблица 2) и введены безразмерные факторы (17),

(17)

Ах,

где X - безразмерная величина, 1 - номер фактора, х - значение параметра.

Таблица 2. Исходные данные полного факторного эксперимента.

№ фактора Параметр Размерность Центр плана (Хо) Шаг (Ах)

1 Мощность, Р кВт 40 5

2 Скорость, V мм/с 3.5 1

3 Зазор, S мм 4 1

4 Температура, Т °С 1250 50

Поскольку изменение температуры возможно только изменением других факторов (параметров), то фактор №4 исключается из эксперимента.

Матрица плана, составленная по результатам экспериментальных исследований, представлена в таблице 3.

Таблица 3. Ортогональная матрица планирования второго порядка.

Хо X, х2 Хз х„ Хгз Х,з Л 0 X,2 л 1 х22 Л 7 Х32

+1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 0.27 0.27 0.27 13.2

+1 -1 +1 +1 -1 +1 -1 0.27 0.27 0.27 15.8

+1 +1 -1 +1 -1 -1 +1 0.27 0.27 0.27 21.9

+1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 0.27 0.27 0.27 26.2

+1 +1 +1 -1 +1 -1 -1 0.27 0.27 0.27 24.5

+1 -1 +1 -1 -1 -1 +1 0.27 0.27 0.27 29.2

+1 +1 -1 -1 -1 +1 -1 0.27 0.27 0.27 40.6

+1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 0.27 0.27 0.27 48.4

+1 1.215 0 0 0 0 0 0.746 -0.73 -0.73 17.6

+1 -1.215 0 0 0 0 0 0.746 -0.73 -0.73 21.6

+1 0 1.215 0 0 0 0 -0.73 0.746 -0.73 21.0

+1 0 -1.215 0 0 0 0 -0.73 0.746 -0.73 33.2

+1 0 0 1.215 0 0 0 -0.73 -0.73 0.746 14.2

+1 0 0 -1.215 0 0 0 -0.73 -0.73 0.746 27.4

+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18.5

у - среднее значение функции отклика у, полученной по результатам 10 параллельных опытов.

Получено уравнение регрессии: у = 25.0 - 2.21 ■ X, - 6.32 • Х2 - 7.45 • Х3 4- 0.6 • Х12 + 2.03 ■ Х23 +

+ 0.72-Х13+1.15-Х?+6.26-Х^+1.98-Х| С ' Все коэффициенты значимы. Проверка адекватности по критерию Фишера для доверительной вероятности Р=0.95 показала, что полученное уравнение считается адекватным FP= 7.407 <19.3.

На основании уравнения (19) решается задача оптимизации процесса индукционной наплавки. Целью оптимизации является получение минимального значения неровности I = f(P,V,<5,T) -» min. Задача решается при ограничениях: 1200°С < Т < 1250°С; 1.5мм/'с < V < 4.5мм/'с; 2мм < 6 < 4мм; 20кВт < Р < 50кВт. Полученные методом оптимизации значения параметров процесса будут использоваться как опорные заданные параметры автоматической системы управления.

Было предложено использовать матрицу значений технологических параметров, полученную при проведении полного факторного эксперимента, для управления процессом. Система управления, в таком случае, строится на определении в каждый момент времени номера ячейки массива с оптимальным набором параметров для поддержания максимального значения показателя качества. Шаги изменения параметров нагрева при регулировании рассчитываются решением задачи оптимизации.

Поскольку измерение показателя качества производится на расстоянии от зоны нагрева, имеет место задержка в получении соответствия значениям текущих параметров значения показателя качества. Эту задержку предложено использовать как шаг оптимизации. Поскольку измерения происходят чаще (Д/» Ыши -102), то предложено брать интегральное значение параметров процесса. Для исключения влияния случайных возмущений, измеренные значения заносятся в вышеуказанный массив не простой заменой, а с учетом ранее полученных значений за определенный период времени (скользящее среднее). Таким образом, матрица параметров процесса может быть получена в виде (20):

К,, «5,,«,}. (20)

где П; - количество ранее полученных данных ¡-го элемента массива.

Число п ограничено максимальным значением N. которое определяет степень фильтрации новых значений I. Таким образом, данные о процессе обновляются на каждом шаге измерения, после чего происходит корректировка исходной матрицы. Такая корректировка необходима, поскольку это дает возможность устранить факторы, не учитываемые при моделировании, но влияющие на процесс, например, состав шихты. Данные обновляются по принципу «скользящего среднего» (21).

л, +1

Оптимизацию предложено проводить симплексным методом с последующим уменьшением шага до достижения критерия оптимальности. Если критерий оптимальности численно не задан, например, если нельзя однозначно определить величину минимума неровности, то уменьшение шага оптимизации следует прекратить при том его значении, когда он становится меньше погрешности измерения влияющих факторов.

Для автоматического управления процессом индукционной наплавки был разработан алгоритм, обеспечивающий непрерывный поиск максимального значения показателя качества. Данный алгоритм управления реализован в специальном ПО, разработанном для оптимального управления показателя качества по нескольким управляемым параметрам. Программа написана на языке С к состоит из нескольких подпрограмм, приведенных на структурной схеме (рис. 11). Основные подпрограммы (ПП), входящие в состав ПО, это: ПП передачи данных по сети Ethernet; ПП расчета показателя качества; ПП статистической обработки данных; ПП формирования управляющих воздействий (регулятор).

^ Homo

I мод 7

I исходны* I / параметр» / I процесса j

Р, Тн, 5 -■

р, тн, г, ût f - -

•t=(

X = JJx dt «

г -> i

параметров процесса

Интегрирование измененных порсметрсй

Чтение осноьлк поранетров процессе

«¡дача

hq

регуляторы контроллера

Вк/юуение тсимера а/горитио оптжизации

Росчет знаиения показателя кдоспа

Росчег ио&ых знамен гираиртрое

усреднения значения покозотеля

KOUPtUO

Сохранение по/ииенных эночен№ па&аиетров

Рис. 10 Алгоритм работы специального программного обеспечения.

чг

□PC - его»го

Фоомдаоьание за-

данньк параметров

Чтение доннах процесса

Оброботко лонных (интегратор)

Расчет показо-теля качества (I?

Определение гсани и, штерьсла А

Сопоставление I с параметрам ТП

т

Масст шиш

Регулятор пока-

•злтолв ктшргтнп

Запись нсьых тпо-опв состояния

Статистическая модель

Рис. 11. Структурная схема программного обеспечения ПЭВМ.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований разработанной системы управления. Получены временные диаграммы параметров и показателя качества системы управления. Опробован алгоритм оптимального управления процессом.

Разработанная система управления (рис. 12) была реализована на следующих средствах автоматизации: контроллер Mitsubishi FX2N-48MR-D с набором модулей FX2-4AD, FX2-4DA, FX2-ENET и панелью оператора F930GOT, преобразователь частоты Mitsubishi FR-D700, IBM-совместимый компьютер, пирометр «Пироцельс», лазерные дальномеры Leuze Electronic серии ODSL 8, а также бесконтактные датчики приближения.

Рис.12 Структура системы управления.

Программа для контроллера и его функциональных модулей написана в стандартной среде разработки ОХ-БеуеЬрег 6.1. В программе реализованы алгоритмы стабилизации следующих параметров: мощности (путем изменения частоты высокочастотного генератора), скорости (управлением преобразователем частоты), зазора (изменением вертикального положения индуктора). Дополнительно контроллер выполняет все функции защиты и блокировок, а также позволяет проводить процесс в ручном режиме и в режиме стабилизации мощности. Датчиком, измеряющим показатель качества, служит преобразователь, аналогичный датчику, установленному для измерения зазора (ОБ8Ь 8). Последующая программная обработка

позволяет рассчитать неровность наплавленной поверхности, по формуле (И)'

В качестве примера практической реализации разраиитгшлои системы можно привести установку для индукционной автоматической наплавки зубьев пропашных дисков. В состав комплекса входят: манипулятор с дозатором шихты, манипулятор блока нагревательного контура с индуктором и механизм вращения дисков. Внешний вид установки показан на рис. 13.

Для реализации разработанного алгоритма оптимального управления к контроллеру с помощью модуля Ethernet была подключена ЭВМ, выполненная на базе IBM PC. Ограничения на управляющие воздействия, как и корректировки в начальные параметры нагрева, можно задавать как с

_________ П,ТМ| Л _________________ГП П 1 " Т-./-./Ч Л^ЛГП

иимищью jnjvi, так. и используя ruvii интерфейс ryJVAjU I.

Полученные временные диаграммы показали, что данные, хранящиеся в памяти компьютера, постоянно обновляются, а значение показателя качества увеличивается (рис. 14). При дальнейших испытаниях на деталях той же партии и при меньших шагах регулирования наблюдался рост среднего значения показателя качества с незначительными колебаниями. Колебания могут быть вызваны любой из множества причин, например, таких как: периодическая неравномерность свойств шихты, погрешность регулирования параметров, изменение наклона

детали и, следовательно, распределения Рис. 13. Наплавочный комплекс мощности в детали, незначительные

изменения свойств основного материала детали и т.д. Статистический анализ показал, что при оптимальном регулировании показателя качества его минимальное значение в среднем достигает 8%, а погрешность стабилизации составляет +/-3%. Таким образом, качество увеличивается на 30-40% по сравнению с наплавкой производимой в ручную. <5, им у,мм/с

0.4

1,% 100

so

80

70

60

50

4D

30

JO

10

" 0 И 44 66 Вв 110 t, С

U 1

MJ

Рис. 14.1 рафики переходных процессов параметров индукционной наплавки при автоматическом регулировании

В заключении представлены основные результаты, полученные в диссертационной работе, сформулированы обобщающие выводы. Получена предварительная оценка экономической эффективности от внедрения разработанной системы управления в производство.

ВЫВОДЫ

1. Формализованы требования к системе управления и определены критерии, позволяющие определять численное значение показателя качества процесса индукционной наплавки.

2. Разработана математическая модель процесса индукционной наплавки, полученная решением дифференциальных уравнений численным методом. Для управления процессом показаны преимущества экспериментально-статистической модели процесса индукционной наплавки перед аналитической модельйэ, учитывающей тепловые и электрические взаимодействия между индуктором и наплавляемой деталью.

3. Разработана система автоматического управления процессом индукционной наплавки, на которую получены патенты РФ №73336 и №73632 на автоматическую установку для индукционной наплавки.

4. Решена задача регулирования параметров процесса по показателю качества на установках индукционного нагрева, позволяющая получить заданное качество наплавленной поверхности.

5. Впервые для управления процессом индукционной наплавки использована цифровая система управления в составе программируемого логического контроллера, ПЭВМ и специального программного обеспечения, позволившая рассчитать показатель качества и реализовать и оптимизировать процесс наплавки.

6. Разработан алгоритм оптимального управления процессом индукционной наплавки по показателю качества. Экспериментальные исследования показали хорошую стабильность и высокое качество результатов работы установки в автоматическом режиме. Использование данного алгоритма позволяет улучшить качество процесса индукционной наплавки в среднем на 30-40%.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ ТРУДОВ

1. Установки индукционного нагрева с транзисторными генераторами / Вологдин Вл.В., Вологдин В.В. //' Силовая интеллектуальная электроника. Информационно-технический журнал №2,2005, с.2б.

2. Автоматические установки для индукционной пайки твердосплавного инструмента / Вл.В. Вологдин, В.В. Вологдин, В.В. Асамов Н Актуальные

ттл^чпа! #т * тг гтмп гг*гтгтгтт ггтт щ и^тглтуттлгл ттг> ллапо А Лптолтги ттг т

UJJUV^lVinOI, iwpltll 21 llj^umiuui UU^jf ^чДииШШ! V nuipvuu. >»t

международной конференции, Санкт-Петербург, 2005, c.320-323.

3. Автоматизация процесса индукционный наплавки / Вл.В. Вологдин, В.Г. Харазов // Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-19», т.6, г.Воронеж, 2006, с. 67-68

4. Автоматизация процесса индукционного нагрева / Вл.В. Вологдин, В.Г. Харазов // Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-20», т.7, г.Ярославль, 2007, с. 248

5. Управление высокочастотными генераторами большой мощности / Вл.В. Вологдин, В.Г. Харазов // Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21», т.6, г.Саратов, 2008, с. 63-64

6. Роль и значение панелей оператора в современных АСУТП / / Вл.В. Вологдин, В.Г. Харазов // Международная научная конференция. Известия ОрелГТУ, N1-31269(544), 2008, т.2, с. 39-45.

7. Индукционная наплавка / Вологдин В.В., Вологдин Вл.В. // Индукционный нагрев. Информационный научно-технический журнал №6, 2008, с.15-19.

8. Управление процессами индукционного нагрева с применением промышленных средств автоматизации / Вл.В. Вологдин, В.Г. Харазов, В.Б. Демидович, Г.В. Будкин // Промышленные АСУ и контроллеры, №2, 2008г, стр.24-28.

9. Патент РФ на полезную модель №73336 Приор.09.01.2008. Универсальная автоматизированная установка для индукционного нагрева. // Авторы: Вологдин В.В., Вологдин Вл.В. М.:ФГУ ФИПС.

10. Патент РФ на полезную модель №73632 Приор.09.01.2008. Установка для автоматизированной индукционной наплавки. // Авторы: Вологдин Вл. В., Харазов В.Г. М..ФГУ ФИПС.

11. Сравнительный анализ и выбор распределенных систем сбора данных и управления в процессах высокочастотного нагрева / / Вл.В. Вологдин, В.Г. Харазов // Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-22», г.Псков, 2009, т.З, с. 35-36.

12. Вологдин, Вл.В. Интеллектуализация процессов индукционного нагрева / Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-22», г.Псков, 2009, т.4, с. 33-34.

13. Применение промышленных контроллеров для автоматизации процессов индукционного нагрева / Вл.В. Вологдин, В.Г. Харазов // Автоматизация в промышленности, №5,2009, с. 22-24.

22.09.09 г. Зак. 213-85 РТТ1ИК «Синтез» Московский пр., 26

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ТЕРМИНЫ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ИСССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.

1Л Описание технологического процесса индукционной наплавки

1.2 Исследование процессов, протекающих при индукционной наплавке.

1.3 Выбор и обоснование параметров контроля и регулирования.

1.4 Требования, предъявляемые к показателям качества процесса

1.5 Анализ показателей качества.

1.6 Методика определения показателя качества.

1.7 Исследование характера влияния параметров процесса на показатель качества.

1.8 Выводы.

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА.

2 Л Составление аналитических зависимостей параметров процесса индукционного нагрева.

2.2 Методика поиска решения математической модели.

2.3 Проверка адекватности полученной модели.

2.4 Выводы.

3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕКОГО УПРАВЛЕНИЯ.

3.1 Разработка структуры системы управления. Постановка задачи оптимизации.

3.2 Разработка экспериментально-статистической модели процесса

3.3 Исследование возмущений при регулировании параметров процесса.

3.4 Синтез оптимального регулятора показателя качества процесса наплавки.

3.5 Разработка алгоритма работы цифровой системы автоматического управления.

3.6 Выводы.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.

4.1 Описание технического обеспечения системы управления.

4.2 Результаты внедрения системы управления.

4.3 Анализ качественных показателей системы управления.

4.4 Выводы.

ВЫВОДЫ.

В последние годы, в связи со стремительными темпами развития микроэлектроники и, как следствие, появлением новых быстродействующих средств автоматизации стало возможным создание автоматизированных и автоматических производств таких процессов, автоматизация которых ранее считалась, для одних процессов экономически нецелесообразной, а для других - нереализуемой, в той степени, в которой она обеспечивала бы требованиям конкретного производства. Сложность конструирования технологического оборудования с автоматической системой управления часто обусловлена затруднением в измерении технологических параметров и сложностью алгоритма управления, последнее является определяющей причиной для отказа от автоматизации быстродействующих процессов, когда временной интервал между управляющими воздействиями должен составлять миллисекунды и менее. К таким процессам относятся и некоторые процессы индукционного нагрева.

Также следует отметить, активное стремление производителей к внедрению автоматизации на всех стадиях производства. Всё чаще целью автоматизации является повышение качества производимой продукции, в то время как ранее это было повышение производительности. Автоматизация процессов индукционного нагрева также стала актуальной.

Актуальность проблемы: в диссертационной работе поставлена актуальная научная задача, состоящая в разработке цифровой системы автоматического управления процессом индукционной наплавки. Учитывая широкий спектр технологий индукционного нагрева (приложение А), и специфические отраслевые особенности применения этих технологий в промышленности, молено выделить наиболее развитые области (с точки зрения применения автоматизации) и те области, в которых автоматизация до сих пор не применяется. Развитыми можно назвать такие массовые и ответственные производства как: производство тканей, индукционная сварка труб, литейное производство, производство кварцевого стекла, выращивание монокристаллов и поликристаллических алмазов, к развитым, но менее ответственным можно отнести процессы индукционной пайки и закалки.

Следует отметить, что внедрение автоматизации в производства, где индукционный нагрев играет одну из главных ролей, получило наиболее быстрое развитие не в металлургии (хотя именно к металлургии относится большая часть технологий индукционного нагрева), а в легкой промышленности, в производствах производящих продукцию общего потребления, что также подчеркивает важность обеспечения высоких показателей качества.

Относительно молодой технологией является технология индукционной наплавки. Как технологический процесс это сложная система взаимозависимых параметров, для которых аналитическое описание зависимостей на данный момент не определено. В тоже время эта технология широко применяется для восстановления и упрочнения поверхностей деталей, подверженных ударам и сильному трению и, как следствие, быстрому износу. Применяется индукционная наплавка в одной из важнейших отраслей российской промышленности - на железной дороге. Железнодорожный транспорт является основным средством грузоперевозок на территории России, и объем производимого ремонта подвижного состава составляет более миллиарда рублей в год. Применение индукционной наплавки позволяет не только упрочнять новые детали, но и восстанавливать уже изношенные. Причем у восстановленных деталей, благодаря такой обработке, износостойкость увеличивается настолько, что детали служат в 2-10 раз дольше новых, необработанных. Переводя на абсолютные показатели, это соответствует 80-400 тыс.км пробега. Такой разброс параметров вызван отсутствием обеспечения стабильности качества обработанной поверхности, среднестатистический срок службы наплавленной детали, работающей в агрегатах подвижного состава, составляет 120 тыс.км. Следует предположить, что, обеспечив стабильный, даже не очень высокий показатель качества, можно увеличить межремонтный пробег до 300 тыс.км.

Цель работы: разработка оптимальной системы автоматического управления процессом индукционной наплавки по показателю качества. Регулируемым параметром такой системы, непременно, должен быть один или несколько показателей качества.

Задача автоматизации индукционной наплавки является актуальной не только на железной дороге, но и в других отраслях промышленности, таких как сельское хозяйство и другие. Необходимо разработать систему автоматического управления и контроля процесса индукционной наплавки, ориентированную на стабилизацию показателя качества этого процесса. Обеспечение показателя качества является главной целью этой системы, применение такого способа управления может найти применение не только для процесса индукционной наплавки, но и для других процессов индукционного нагрева.

Методы исследования: исследования качества процесса наплавки проводятся с использованием статистической обработки данных и математического моделирования, основанного на теории индукционного нагрева и теории теплофизики. Решение сложных аналитических зависимостей построено на численных методах решения.

Научная новизна проведенных исследований состоит в следующем: - разработана математическая модель оптимальной системы управления процессом наплавки с использованием численного решения уравнений тепловых и электромагнитных полей;

- разработана автоматическая система управления процессом индукционной наплавки, защищенная патентами РФ;

- разработано алгоритмическое обеспечение для управления процессом индукционной наплавки, обеспечивающее оптимальные показатели качества наплавки.

Результаты работы внедряются на действующем производстве ООО «Белагромашсервис» г. Белгород. Использование цифровой системы оптимального управления направлено на увеличение срока службы наплавляемых деталей и улучшение качества производимой продукции.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- повышение качества индукционной наплавки изделий может быть достигнуто на базе автоматической установки, включающей высокочастотный генератор и цифровую систему управления с программируемым логическим контроллером, промышленным компьютером и специальным программным обеспечением;

- структура системы оптимального управления включает управление основными параметрами процесса наплавки: мощностью высокочастотного транзисторного генератора, зазором между индуктором и деталью и скоростью перемещения детали;

- оптимальное значение показателя качества может быть получено использованием предложенного алгоритма работы системы управления.

выводы

1. Формализованы требования к системе управления и определены критерии, позволяющие определять численное значение показателя качества процесса индукционной наплавки.

2. Разработана математическая модель процесса индукционной наплавки, полученная решением дифференциальных уравнений численным методом. Для управления процессом показаны преимущества экспериментально-статистической модели процесса индукционной наплавки перед аналитической моделью, учитывающей тепловые и электрические взаимодействия между индуктором и наплавляемой деталью.

3. Разработана система автоматического управления процессом индукционной наплавки, на которую получены патенты РФ №73336 и №73632 на автоматическую установку для индукционной наплавки.

4. Решена задача регулирования параметров процесса по показателю качества на установках индукционного нагрева, позволяющая получить заданное качество наплавленной поверхности.

5. Впервые для управления процессом индукционной наплавки использована цифровая система управления в составе программируемого логического контроллера, ПЭВМ и специального программного обеспечения, позволившая рассчитать показатель качества и реализовать и оптимизировать процесс наплавки.

6. Разработан алгоритм оптимального управления процессом индукционной наплавки по показателю качества. Экспериментальные исследования показали хорошую стабильность и высокое качество результатов работы установки в автоматическом режиме. Использование данного алгоритма позволяет улучшить качество процесса индукционной наплавки в среднем на 30-40%.

1. Вологдин В.П. Поверхностная индукционная закалка. М.: Оборонгиз, 1947. -281с.

2. Вологдин Вл.В. Пайка и наплавка при индукционном нагреве. М.-Л.: Машиностроение, 1965. -89с.

3. Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева. Л.: Энергия, 1974. -264с.

4. Донской А.В., Рамм Г.С., Вигдорович Ю.Б. Высокочастотные электротермические установки с ламповыми генераторами. Л.: Энергия, 1074. -208с.

5. Установки индукционного нагрева. Под редакцией Слухоцкого А.Е. Л.:Энергоиздат, 1981. -325с.

6. Ткачев В.Н. Износ и повышение долговечности деталей сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение 1971. -264с.

7. Ткачев В.Н., Фиштейн Б. М., Казинцев Н.В., Алдырев Д.А. Индукционная наплавка твердых сплавов. М.: Машиностроение 1970. -183с.

8. Вепринцев В.И. Состояние производства и применение твердых износостойких наплавочных материалов в СССР и за рубежом. В сб. "Износостойкие наплавочные материалы и методы их наплавки". ВыпЛ.М., МДНТП, 1966. -156с.

9. Клочко Н.А. Основы технологии пайки и термообработки твердосплавного инструмента. М.: Металлургия, 1981. -200с.

10. Вологдин В.П., Фогель А.А. Способ наплавки изделий металлом. А.С. №64083, 1941.

11. Вологдин Вл.В. (Ст.) и др. Способ повышения износостойкости гильзы цилиндров двигателя внутреннего сгорания. А.С. №146133, 1962.

12. Боль А.А., Иванайский В.В., Лесков С.П., Тимошенко В.П. Индукционная наплавка, технология, материалы, оборудование. Подобщей редакцией А.А. Боля. Алтайское краевое научно-техническое общество машиностроителей. Барнаул, 1991. -147с.

13. Зайченко Ю.А., Тер-Аракельянц В. А., Дворников В.Н., Щериканов Г.К. Способ односторонней неприрывно-последовательной индукционной наплавки. А.С. №1417323, 1988.

14. Зайченко Ю.А., Косаревский В.В. Транспорт трение технологии. РБ, ЮСТМАЖ, 2005. -207с.

15. Инструкция по восстановлению и упрочнению индукционно-металлургическим способом деталей узлов трения подвижного состава. ЦТ-ЦВ-ЦЛ-590."Транспорт" МПС РФ, 1998. -78с.

16. Вологдин В.В., Вологдин Вл.В. Универсальная автоматизированная установка для индукционного нагрева. Патент РФ №73336, 2008.

17. Вологдин Вл.В., Харазов В.Г. Установка для автоматизированной индукционной наплавки. Патент РФ №73632, 2008.

18. Вологдин В.В., Вологдин Вл.В. Опыт применения магнито-диэлектриков для индукторов. "Индукционный нагрев", №1,2007. -60с.

19. Dr. Valentin Nemkov, Calculation of induction systems in Elta 3.0 program, 2005. -62c.

20. Вологдин Вл.В., Харазов В.Г. Автоматизация процесса индукционного нагрева. Математические методы в технике и технологиях. Сборник трудов. Т.7. Ярославль, 2007. -341с.

21. Вологдин В.В., Вологдин Вл.В., Асамов В.В. Автоматические установки для индукционной пайки твердосплавного инструмента. Актуальные проблемы теории и практики индукционного нагрева. Материалы международной конференции, Санкт-Петербург, 2005. -391с.

22. Вологдин В.В., Вологдин Вл.В. Индукционная наплавка. "Индукционный нагрев", №6, Декабрь 2008. -55с.

23. Вологдин В.В., Вологдин Вл.В. Установки индукционного нагрева с транзисторными генераторами. "Силовая интеллектуальная электроника", №2, 2005. -36с.

24. Павлов Н.А. Инженерные тепловые расчеты индукционных нагревателей. М. "Энергия", 1978. -118с.

25. Донской А.В., Звягин И.Е. Высокочастотные электротермические установки. М. "Энергия", 1967. -112с.

26. Бондаренко Д.Н., Дзлиев С.В., Чмиленко Ф.В. Автоматизация управления транзисторными генераторами для индукционного нагрева. Актуальные проблемы теории и практики индукционного нагрева. Материалы международной конференции, Санкт-Петербург, 2005. -391с.

27. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М., "Высшая школа", 1967.-600с.

28. Гитгарц Д.А. Исследование динамических свойств и автоматизация индукционных электротермических установок. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. JL, 1975. -34с.

29. Зенков А.Е. Разработка методов расчета и исследование плоских индукционных нагревателей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербург, 2001.-16с.

30. Шатунов А. Н. Моделирование и исследование индукционных систем с разрезным проводящим тиглем при плавке оксидных материалов.

31. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербург, 2008. 20с.

32. Бабат Г. И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение: Изд-ние 2-е, перераб. и дополн. М-Л.: Энергия, 1965. - 552с.

33. Лозинский М. Г. Промышленное применение индукционного нагрева. -М.: Академия наук СССР, 1958. -672с.

34. Родигин Н. М. Индукционный нагрев стальных изделий. -Свердловск: Металлургиздат, 1950. -246с.

35. Современные энергосберегающие электротехнологии: Учеб. пособие для вузов/ Ю. И. Блинов, А. С. Васильев, А. Н. Никаноров и др. -СПб: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2000. 564с. '

36. Электротермическое оборудование: Справочник / Сост. А. П. Альтгау-зен, Н. М. Некрасова, М. Б. Гутман; Под общ. ред. А. П. Альтгаузена. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980. - 416 с.

37. Установки индукционного нагрева. / Под редакцией . А. Е.Слухоцкого. Л.: Энергоиздат, 1981. -325с.

38. High efficiency induction heating as a production tool for heat treatment of continuous strip metal. // Sheet Metal Industries. 1982. - Vol. 59, N12.-P. 889-892.

39. Никаноров A. H. Моделирование, исследование и разработка индукцион-ных систем для нагрева ленты в поперечном магнитном поле. Дис. канд. техн. наук, Ленинград, 1989. -125с.

40. Barglik J. Electromagnetic and Temperature Fields in Induction Heaters for Thin Strips. // Proc. of the International Induction Heating Seminar, Padua, May 13-15, 1998. Padua, 1998. - P. 95-102.

41. V. Bukanin, F. Dughiero, S. Lupi, A. Zenkov. Edge Effects in Planar Induction Heating Systems. Proceeding of the International Seminar on Heating by Internal Sources. Padua, September 12-14,2001. P. 533-538.

42. Виштак П. А, Кондратенко И. П., Ращепкин А. П., Крутилин В. А., Джоулево тепловыделение в процессе индукционного нагрева плоских ферромагнитных тел в бегущем магнитном поле. // Техническая электродинамика. 1986. - № 2. - С. 21-28.

43. Firetianu V., Gheysens R. Numerical modelling of the travelling field diffusion. Induction heating and electromagnetic stirring.//IEEE Transactions on Magnetics, Vol.28, № 2, March 1992. P. 1489-1492.

44. Немков В. С., Демидович В. Б. Теория и расчёт устройств индукцион-ного нагрева. JL: Энергоатомиздат, 1988. - 280 с.

45. Немков С. С. Электрический расчёт многосекционного плоского индуктора с магнитопроводом. // Промышленное применение токов высокой частоты. Труды ВНИИТВЧ- JL: Машиностроение.— Вып. 15. — 288с.

46. Кувалдин А. Б. Индукционный нагрев ферромагнитной стали -М.: Энергоатомиздат, 1988. -199с.

47. Павлов Н. А. Тепловые расчёты индукционных нагревателей для заготовок прямоугольного сечения. //Промышленное применение токов высокой частоты. Труды ВНИИ ТВЧ. Л.: Машиностроение, 1975. -Вып. 15. - С. 13-26.

48. Павлов Н. А. Тепловые расчёты при индукционном нагреве листового проката. // Промышленное применение токов высокой частоты. Труды ВНИИ ТВЧ. M-JL: Машиностроение, 1965.-Вып. 6. -С. 25-42.

49. Демидович В. Б., Немков В. С., Никаноров А. Н., Стефанов Б. В. Методика расчёта энергетических параметров индукционных нагревателей металлической ленты с поперечным магнитным полем. // Технология лёгких сплавов. М., ВИЛС. - 1989. - Вып. 2. - С. 79-83.

50. Немков В. С. и др. Математическое моделирование устройств ; высокочастотного нагрева / В. С. Немков, Б. С. Полеводов, С. Г. Гуревич;

51. Под ред. А. Н. Шамова. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Политехника, 1991. -79с.

52. Немков В. С., Полеводов Б. С., Гуревич С. Г. Математическое моделирование устройств высокочастотного нагрева. JL: Машиностроение, 1993. -76с.

53. Немков С. С., Смольников JI. П. Расчёт электрических параметров индукторов без магнитопроводов для нагрева плоских тел // Исследование специ-альных вопросов электротермии: / Сб. статей ЧТУ. Чебоксары. -1982. - С. 42-46.

54. Alexandrova Т. D., Alonso A. A., Gurevich S. G., Iokhina I. I. Numerical Simulation of the' Induction Heating Systems. // Proc. of the International Induction Heating Seminar, Padua, May 13-15, 1998. Padua, 1998.-P. 167-173.

55. Новгородцев А. Б. Теория электромагнитного поля: Учеб. пособие. С.П6.: Изд-во СПбГТУ, 1995. - 222с.

56. Лыков А. В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.-680с.

57. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. -541с.

58. Mitsubishi FX2N PLC user's manual. 2008. -422c.

59. Павлов H. А., Лысенко Ю. Л. Исследование режимов работы индукционных систем для локального нагрева. // Изв. ЛЭТИ: Сб. науч. тр. Ленингр. электротехн. ин-та им. В. И. Ульянова (Ленина). Л., 1988. -Вып.401. — С. 104-115.

60. Нейман JI. Р. Поверхностный эффект в ферромагнитных телах. -M.-JL: Госэнергоиздат, 1949. 190с.

61. Зимин Н. В. Кинетика охлаждения поверхностно нагретых стальных изделий. // Применение токов высокой частоты в электротермии. / Под ред. А. Е. Слухоцкого. Л., Машиностроение, 1973. С. 60-65.

62. Рыскин С. Е. и др. Оборудование для индукционной термообработки. М.-Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1966. — 158с.

63. Пейсахович В. А. К вопросу о равномерном нагреве движущейся металлической ленты в поперечном магнитном поле. // Промышленное применение токов высокой частоты в электротермии. -М-Л.: Машгиз,- 1961. Книга 53. - С. 40-52.

64. Пейсахович В. А., Парадня П. А. Методика расчёта линейного индуктора. // Электротехническая промышленность. Сер. Электротермия, 1978. Вып. 3.— 187с.

65. Пейсахович В. А. Энергетические соотношения при нагреве металлической ленты в поперечном магнитном поле. // Промышленное применение токов высокой частоты. Труды ВНИИ ТВЧ. Л.: Машиностроение, 1966. - Вып. 7. - 375с.

66. Саутин С.Н. Планирование эксперимента в химии и химической технологии. -Л.: Химия 1975. -48с.

67. Зимин Л. С. Особенности нагрева тел прямоугольной формы. // При-менение токов высокой частоты в электротермии. / Под ред. А. Е. Слухоцкого. Л.: Машиностроение, 1973. -280с.

68. ГОСТ Р 50397 92. Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения. Введ. 01.07.93. М.: Изд-во стандартов, 1993. -17с.

69. Применение промышленных контроллеров для автоматизации процессов индукционного нагрева / Вл.В. Вологдин, В.Г. Харазов // Автоматизация в промышленности, №5, 2009, -С.22-24.