支承辊感应加热工艺参数获取方法、装置及设备与流程

专利2025-04-15  21


本发明涉及感应加热仿真,具体而言,涉及一种支承辊感应加热工艺参数获取方法、装置、设备及存储介质。


背景技术:

1、现代轧制技术的进步对支承辊的性能提出了更高要求,尤其是在制造过程中,整体感应淬火工艺的应用显得尤为重要。这种工艺不仅能够提高支承辊的硬度和耐磨性,还能有效提升其使用寿命。因此,感应淬火将成为支承辊制造技术的新发展方向。需要注意的是,感应淬火工艺涉及电-磁-热多场耦合,导致其工艺设计的复杂性和风险性大幅增加。

2、目前,感应加热仿真技术已被广泛应用于多种工件的感应加热研究和工程实践中,然而,由于支承辊的尺寸较大,因此所需的感应加热设备也相对复杂,由此,在制定支承辊的感应加热工艺时,需要考虑加热功率、谐振电容和端部补偿电容等参数。在钢铁材料加热过程中,由于变化趋势复杂,通常无法准确预测相关参数。


技术实现思路

1、本发明解决的问题是如何获得支承辊感应加热参数,以辅助实现支承辊感应加热过程。

2、为解决上述问题,本发明提供一种支承辊感应加热工艺参数获取方法、装置、电子设备及存储介质。

3、第一方面,本发明提供了一种支承辊感应加热工艺参数获取方法,包括:

4、获取支承辊的输入电压值,根据所述输入电压值进行电-磁-热三场耦合仿真,得到仿真结果;

5、根据仿真结果得到目标谐振电容,并再次进行仿真,得到视在功率随时间变化的曲线;

6、根据所述视在功率随时间变化的曲线,判断所述视在功率是否恒定;

7、若所述视在功率不恒定,则重新获取所述输入电压值,并进行仿真,直至所述视在功率恒定;

8、若所述视在功率恒定,根据所述视在功率,得到目标电压值,将所述目标电压值进行所述电-磁-热三场耦合仿真,得到辊身中部表面温度-时间曲线,根据温度-时间曲线得到加热功率,基于所述加热功率,再次进行电-磁-热三场耦合仿真,得到辊身端部表面温度-时间曲线,根据辊身端部表面温度-时间曲线得到端部补偿电容/电感。

9、可选地,所述获取输入电压值,根据所述输入电压值进行电-磁-热三场耦合仿真,得到仿真结果,包括:

10、获取逆变前后的直流数据和交流数据之间的倍数关系,其中,直流数据包括直流电压、直流电流和直流功率,交流数据包括交流有效电压、交流电流和交流功率;

11、根据所述倍数关系,得到初始视在功率;

12、根据所述初始视在功率得到所述输入电压值;

13、根据所述输入电压值进行电-磁-热三场耦合仿真,得到仿真结果。

14、可选地,所述根据仿真结果得到目标谐振电容,并再次进行仿真,得到视在功率随时间变化的曲线,包括:

15、通过谐振电容关系式,根据仿真结果得到目标谐振电容,其中,所述谐振电容关系式如下:

16、

17、其中,fr_new为谐振频率,leq为等效电感,c为所述目标谐振电容;

18、将所述目标谐振电容替换原始谐振电容,再次进行电-磁-热三场耦合仿真,得到视在功率随时间变化的曲线。

19、可选地,所述根据所述视在功率随时间变化的曲线,判断所述视在功率是否恒定;若所述视在功率不恒定,则重新获取所述输入电压值,并进行仿真,直至所述视在功率恒定,包括:

20、根据所述视在功率随时间变化的曲线,得到有效电压、有效电流及视在功率随时间变化的曲线;

21、通过瞬时阻抗公式,对所述有效电压、有效电流及视在功率随时间变化的曲线进行处理,得到多个瞬时阻抗,其中,所述瞬时阻抗公式如下:

22、

23、其中,z(t)为t时刻的所述瞬时阻抗,v(t)为t时刻的电压,i(t)为t时刻的电流;

24、将多个所述瞬时阻抗值作图,得到阻抗随时间变化的曲线;

25、根据所述阻抗随时间变化的曲线,判断所述视在功率是否恒定;

26、若所述视在功率不恒定,通过电压改进公式,重新获得所述输入电压值,其中,所述电压改进公式如下:

27、

28、其中,vn(n=1,2,3...)为第n次更改后的所述输入电源电压值,p为目标视在功率,vn-1为更改前的所述输入电源值,in-1为计算电流。

29、可选地,所述根据所述视在功率,得到目标电压值,包括:

30、获取预设感应加热工艺,根据所述预设感应加热工艺和所述视在功率,得到多个阶段视在功率值;

31、根据多个所述阶段视在功率值,得到所述目标电压值。

32、可选地,所述将所述目标电压值进行所述电-磁-热三场耦合仿真,得到温度-时间曲线,根据所述温度-时间曲线,经一次或多次电-磁-热三场耦合仿真得到满足支承辊温度要求的支承辊感应加热功率,包括:

33、将所述目标电压值进行所述电-磁-热三场耦合仿真,得到支承辊的辊身中部表面位置对应的温度-时间曲线;

34、判断所述辊身中部表面位置对应的温度-时间曲线是否满足预设温度差值要求;

35、若所述辊身中部表面位置满足所述预设温度差值要求,则得到所述支承辊感应加热工艺参数中的加热功率;

36、若所述辊身中部表面位置不满足所述预设温度差值要求,则改变功率输入值再次进行所述电-磁-热三场耦合仿真,则根据所述温度-时间曲线得到端部补偿电容,根据所述端部补偿电容得到支承辊感应加热参数,直到所述温度-时间曲线满足所述预设温度差值要求为止。

37、可选地,所述若所述辊身中部表面位置不满足所述预设温度差值要求,则改变功率输入值再次进行所述电-磁-热三场耦合仿真,则根据所述温度-时间曲线得到端部补偿电容,根据所述端部补偿电容得到支承辊感应加热参数,直到所述温度-时间曲线满足所述预设温度差值要求为止,包括:

38、根据所述辊身中部表面位置对应的温度-时间曲线,得到端部温度和中心点温度;

39、当所述端部温度低于所述中心点温度时,通过电容补偿公式得到所述端部电容补偿,其中,所述电容补偿公式如下:

40、c=(△t×a),

41、其中,c为所述端部电容补偿,△t为所述端部温度与所述中心点温度的差值,a为常数;

42、当所述端部温度高于或等于所述中心点温度时,通过电感补偿公式得到所述端部电感补偿,其中,所述电感补偿公式如下:

43、l=(△t×b%),

44、其中,l为所述端部电感补偿,△t为所述端部温度与所述中心点温度的差值,b为常数;

45、根据所述端部补偿电容或所述端部补偿电感,替换所述电-磁-热三场耦合仿真中原始输入的电容值或电感值,并增加端部补偿电容电路元器件或端部补偿电感电路元器件及赋予端部补偿电容参数属性或端部补偿电感参数属性;

46、根据所述端部补偿电容或所述端部补偿电感、端部补偿电容电路元器件或端部补偿电感电路元器件以及端部补偿电容参数属性或端部补偿电感参数属性,再次仿真,得到所述辊身中部位置和端部表面位置对应的温度-时间曲线;

47、直至所述预设温度差值满足预设温度差区间的要求,则得到所述支承辊感应加热参数。

48、第二方面,本发明提供了一种支承辊感应加热工艺参数获取装置,包括:

49、获取单元,用于获取支承辊的输入电压值,根据所述输入电压值进行电-磁-热三场耦合仿真,得到仿真结果;

50、训练单元,用于根据仿真结果得到目标谐振电容,并再次进行仿真,得到视在功率随时间变化的曲线;

51、判断单元,用于根据所述视在功率随时间变化的曲线,判断所述视在功率是否恒定;

52、处理单元,用于若所述视在功率不恒定,则重新获取所述输入电压值,并进行仿真,直至所述视在功率恒定;

53、处理单元,还用于若所述视在功率恒定,根据所述视在功率,得到目标电压值,将所述目标电压值进行所述电-磁-热三场耦合仿真,得到辊身中部表面温度-时间曲线,根据温度-时间曲线得到加热功率,基于所述加热功率,再次进行电-磁-热三场耦合仿真,得到辊身端部表面温度-时间曲线,根据辊身端部表面温度-时间曲线得到端部补偿电容/电感。

54、第三方面,本发明提供了一种电子设备,包括存储器和处理器;

55、所述存储器,用于存储计算机程序;

56、所述处理器,用于当执行所述计算机程序时,实现如第一方面所述的支承辊感应加热工艺参数获取方法。

57、第四方面,本发明提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质上存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,实现如第一方面所述的支承辊感应加热工艺参数获取方法。

58、本发明的支承辊感应加热工艺参数获取方法、装置、电子设备及存储介质的有益效果是:本发明的支承辊感应加热工艺参数获取方法首先需要确定初始的输入电压值,作为后续电-磁-热三场耦合仿真的输入参数;使用初始的输入电压值进行电-磁-热三场耦合仿真,得到仿真结果;根据仿真结果得到目标谐振电容,并再次进行仿真,得到视在功率随时间变化的曲线;根据视在功率随时间变化的曲线,判断视在功率是否恒定,视在功率的恒定能够反应感应加热过程中的稳定性;如果发现视在功率不恒定,需要重新获取输入电压值,并进行仿真,直至视在功率恒定;当视在功率稳定,可以根据所得到的视在功率的数值,得到目标电压值;将目标电压值输入电-磁-热三场耦合仿真,得到温度-时间曲线;再根据温度-时间曲线得到端部补偿电容,为整个支承辊中温度均匀分布所需的补偿提供依据;根据端部补偿电容,得到支承辊感应加热的参数。本发明通过调整电压和电容或电感参数,来实现视在功率的稳定,进而获得适合的感应加热参数,从而辅助实现支承辊感应加热过程。


技术特征:

1.一种支承辊感应加热工艺参数获取方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的支承辊感应加热工艺参数获取方法,其特征在于,所述获取输入电压值,根据所述输入电压值进行电-磁-热三场耦合仿真,得到仿真结果,包括:

3.根据权利要求1所述的支承辊感应加热工艺参数获取方法,其特征在于,所述根据仿真结果得到目标谐振电容,并再次进行仿真,得到视在功率随时间变化的曲线,包括:

4.根据权利要求1所述的支承辊感应加热工艺参数获取方法,其特征在于,所述根据所述视在功率随时间变化的曲线,判断所述视在功率是否恒定;若所述视在功率不恒定,则重新获取所述输入电压值,并进行仿真,直至所述视在功率恒定,包括:

5.根据权利要求1所述的支承辊感应加热工艺参数获取方法,其特征在于,所述根据所述视在功率,得到目标电压值,包括:

6.根据权利要求5所述的支承辊感应加热工艺参数获取方法,其特征在于,所述将所述目标电压值进行所述电-磁-热三场耦合仿真,得到温度-时间曲线,根据所述温度-时间曲线,经一次或多次电-磁-热三场耦合仿真得到满足支承辊温度要求的支承辊感应加热功率,包括:

7.根据权利要求6所述的支承辊感应加热工艺参数获取方法,其特征在于,所述若所述辊身中部表面位置不满足所述预设温度差值要求,则改变功率输入值再次进行所述电-磁-热三场耦合仿真,则根据所述温度-时间曲线得到端部补偿电容,根据所述端部补偿电容得到支承辊感应加热参数,直到所述温度-时间曲线满足所述预设温度差值要求为止,包括:

8.一种支承辊感应加热工艺参数获取装置,其特征在于,包括:

9.一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器;

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质上存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1至7任一项所述的支承辊感应加热工艺参数获取方法。


技术总结
本发明提供了一种支承辊感应加热工艺参数获取方法、装置及设备,涉及感应加热仿真技术领域,该方法包括:获取输入电压值,根据输入电压值进行电‑磁‑热三场耦合仿真,得到仿真结果;根据仿真结果得到目标谐振电容,并再次进行仿真,得到视在功率随时间变化的曲线;并判断视在功率是否恒定;若不恒定,则重新获取输入电压值,并进行仿真;若恒定,将目标电压值进行电‑磁‑热三场耦合仿真,得到辊身中部表面温度‑时间曲线,并得到加热功率,再次进行电‑磁‑热三场耦合仿真,得到辊身端部表面温度‑时间曲线,进而得到端部补偿电容/电感。本发明实现获得支承辊感应加热工艺参数,辅助实现支承辊感应加热过程工艺设计。

技术研发人员:张雪姣,白兴红,杜佳男,杨康,郭峰,李晗
受保护的技术使用者:中国第一重型机械股份公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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