Устройство регулирования натяжения полосы в станах холодной прокатки

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5в 4 В 21 В 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

H Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3818353/22-02 (22) 27.11.84 (46) 30.04.86. Бюл. и - 16 (71) Всесоюзный ордена Ленина научноисследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения (72) А.С. Филатов, В.В, Ожеренков и Л,А. Филатова (53) 621.3.076.5(088.8) (56) Филатов А.С. Электропривод и автоматизация реверсивных станов холодной прокатки. N.: Металлургия, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Ф 406585, кл. В 21 В 37/00, 1974. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ

НАТЯЖЕНИЯ ПОЛОСЫ В СТАНАХ ХОЛОДНОЙ

ПРОКАТКИ, содержащее регулируемый источник напряжения на якоре двигателя моталки, регулятор тока якоря двигателя моталки, регулятор тока возбуждения двигателя моталки, датчики возбуждения тока якоря и напряжения на якоре двигателя моталки, блок вычисления и запоминания радиуса рулона, блок вычисления соотношения радиуса рулона и потока возбуждения двигателя, тахогенератор клети и блок вычисления величины установившейся динамической составляющей тока якоря двигателя моталки, причем входы регулятора тока якоря двигателя моталки соединены с выходами датчика тока якоря двигателя моталки и блока вычисления соотношения радиуса рулона и потока возбуждения двигателя, входы последнего соединены с выходами тахогенератора клети и датчиков тока якоря и напря„„SU„„3 227278 А 1 жения на якоре двигателя моталки, а выход соединен также с входом блока вычисления и запоминания радиуса рулона, другой вход которого соединен с выходом датчика тока возбуждения двигателя моталки, а выход — с входом блока вычисления величины установившейся динамической составляющей тока якоря двигателя моталки, другой вход которого. соединен с выходом тахогенератора клети, входы регулятора тока возбуждения двигателя моталки соединены с выходами датчиков тока возбуждения и напряжения на якоре двигателя моталки, выход регулятора тока якоря двигателя моталки соединен с входом регулируемого источника напряжения на якоре двигателя моталки, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности регулирования натяжения полосы и сокращения числа обрывов ее в периоды ускорения и торможения стана, оно дополнительно содержит задатчики модуля упругости, ширины и толщины прокатываемой полосы и величины ускорения стана, блок расчета кривой изменения динамической составляющей тока якоря двигателя моталки, цифро-аналоговый преобразователь, блок умножения, генератор тактовых импульсов и блок запоминания, причем первый вход блока расчета кривой изменения динамической составляющей тока якоря двигателя моталки соединен с выходом тахогенератора клети, второй вход — с выходом блока вычисления радиуса рулона, а третий, четвертый, пятый и шестой входы этого блока — с выходами задатi227 чиков модуля упругости, ширины и тол-щины прокатываемой полосы и величины ускорения стана, а выход — с входом генератора тактовых импульсов и первым входом блока. запоминания, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, третий вход — с выходом задатчика величины ускорения стана, а выходы— с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом блока умножения, другой вход которого соединен с выходом вычисления величины установившейся динамической составляющей тока якоря двигателя моталки, а выход — с входом регулятора тока якоря двигателя моталки.

2а Устройство по пе 1 О T л и ч а ю щ е е с я тем, что блок расчета кривой изменения динамической составляющей тока якоря двигателя моталки содержит пороговый элемент, генератор, блок постоянной памяти, первый узел вычисления, первый множительный блок, второй множительный блок, второй узел вычисления, тре-тий множительный блок, первый нелинейный преобразователь, второй нелинейный преобразователь, делитель, первый сумматор, четвертый множительный блок, второй сумматор, пятый множительный блок, блок формирования импульсов„ пороговый элемент, причем выхоц генератора соединен с первым входом блока формирования импульсов и входом блока постоянной памяти, выход которого соединен с первым входом первого узла вычисления, второй вход которого соединен с выходом первого множительного блока, входы которого соединены с выходами задатчиков модуля упругости прокатываемой полосы и величины ускорения стана, выход третьего

278 множительного блока соединен с тре-— тьи1 входом первого узла вычисления и первым входом второго узла вычисления, второй вход которого соединен с выходом первого множительного блока, третий вход — с выходом блока вычисления радиуса рулона, четвер-ый и пятый входы — с выходами задатчи— ков ширины и толщины прокатываемой полосы, шестой вход этого блока соединен с выходом блока постоянной памяти, а его выход — с входами первого и второго нелинейных преобразователей и первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом

-.aõoãeHåðaòoðà клети, а выход — с первым входом четвертого множительь

:ного блока,. втс;и :†:-»хоц которого

1 (|соединен с вь1<оцом второго нелинейного преобразователя, а выход — с одним из входов первого сумматора, другой вход которого соединен с выходом первого нелинейного преобразователя, а выход — c первым входом второго множительного блока, второй вход которого соединен с выходом первого узла вычисления, а выход— с вхоцом второго сумматора, выход которого соединен с входом блока запоминания, первый вход третьего множительного блока соединен с выходом блока вычисления рациуса рулона, а второй вход этого блока — с выходом пя-ого множительного блока, первый вход которого соединен с выходом

"-,aäàò÷èêa модуля упругости прокатываемой полосы, а второй вход — с выходом тахогенератора клети, вход порогового элемента соединен с выходом задатчика величины ускорения стана, aего выход — с входом генератора и вторым входом блока формирования импульсов, выход которого соединен с входами генератора тактовых импульсов и бпока запоминания.

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства, а именно к устройствам регулирования натяжения полосы.

Целью изобретения является повышение точности регулирования натя2 жения полосы и сокращение числа обрывов ее в периоды ускорения и торможения стана.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства регулирования натяжения полосы в станах холодной прокатки, 3 12272 на фиг. 2 — структурная схема блока расчета кривой изменения динамической составляющей тока якоря двигателя моталки.

Устройство регулирования натяжения полосы в станах холодной прокатки содержит регулируемый источник 1 напряжения на якоре двигателя моталки, регулятор 2 тока якоря двигателя моталки, регулятор 3 тока возбуждения двигателя моталки, датчики 4,5 и

6 тока возбуждения, тока якоря и напряжения на якоре двигателя моталки, блок 7 вычисления и запоминания рациуса рулона, блок 8 вычисления соотношения радиуса рулона и потока возбуждения двигателя, тахогенератор 9 клети, блок 10 вычисления вели. чины установившейся динамической составляющей тока якоря двигателя моталки задатчики 11, 12, 13 и 14 моцуля упругости, ширины и толщины прокатывае,мой полосы и величины ускорения стана, блок 15 расчета кривой изменения динамической составляющей така якоф ря двигателя моталки, цифра-аналоговый преобразователь 16, блок 17 умножения, генератор 18 тактовых импульсов и блок 19 запоминания, причем входы регулятора 2 тока якоря двигателя моталки соединены с выходами датчика 5 тока якоря двигателя моталки и блока 8 вычисления соотношения радиуса рулона и потока возбуждения двигателя, входы последнего соединены с выходами тахагенератора

9 клети и датчиков 5 и б тока якоря и напряжения на якоре двигателя моталки, а выход соединен также с входом блока 7 вычисления и запоминания 4О радиуса рулона, другой вход которого соединен с выходом датчика 4 тока возбуждения двигателя моталки, а выход — с входом блока 10 вычисления величины установившейся динамической 45 составляющей тока якоря двигателя моталки, другой вход которого соединен с выходом тахогенератора 9 клети, входы регулятора 3 тока возбуждения двигателя моталки соединены с выходами датчиков 4 и 6 тока возбуждения и напряжения на якоре двигателя моталки, выход регулятора 2 така якоря двигателя моталки соединен с входом регулируемого источника напряжения на якоре двигателя моталки, первый вход блока 15 расчета кривой изменения динамической со78 4 ставляющей тока якоря двигателя моталки соединен с выходом тахогенератора 9 клети, второй вход — с выходом блока 7 вычисления радиуса рулона, третий, четвертый, пятый и шестой входы этого блока — с выходами задатчиков 11, 12, 13 и 14 модуля упругости, ширины и толщины пракатываемай паласы и величины ускорения стана, а выход — с входом генератора 18 тактовых импульсов и с входом блока 19 запоминания,другой вход которого соединен с выходом генератора 18 тактовых импульсов, третий вход — с выходом задатчика 14 величины ускорения, а выходы — с соответствующими входами цифра-аналогового преобразователя 16, выход которого соединен с входом блока 17 умножения, другой вход которого соединен с выходом блока 10 вычисления величины установившейся динамической составляющей тока якоря двигателя моталки, а выход - c входам регулятора 2 тока в якорной цепи двигателя моталки.

Блок 15 расчета кривой изменения динамической составляющей тока якоря двигателя моталки содержит пороговый элемент 20, генератор 21, блок 22 постоянной памяти, первый узел 23 вычисления, первый множительный блок 24, второй множительный блок 25, второй узел 26 вычисления, третий множительный блок 27, первый нелинейный преобразователь 28, второй нелинейный преобразователь

29, делитель 30, первый сумматор 31, четвертый множительный блок 32, второй сумматор 33, пятый множительный блок 34, блок 35 формирования импульсов, причем выход генератора 21 соединен с первым входом блока 35 формирования импульсов и входом блока 22 постоянной памяти, выход которого соединен с первым входам первого узла 23 вычисления, второй вход которого соединен с выходам первого множительного блока 24, входы которога соединены с выходами эадатчиков

11 и 14 модуля упругости прокатываемай полосы и величины ускорения стана, выход третьего множительного блока 27 соединен с третьим входом первого узла 23 вычисления и первым входом второго узла 26 вычисления, второй вход которого соединен с выходом первого множительного блока 24, третий вход — с выходом блока 7 вы12272 i8 (2) числения радиуса рулона, четвертый и пятый входы — с выходами задатчиков 12 и 13 ширины и толщины прокатываемой полосы, шестой вход этого блока соединен с выходом блока 22 постоянной памяти, а его выход соеди нен с входами первого и второго нели нейных преобразователей 28 и 29 и первым входом делителя 30, второй вход которого соединен с выходом техогенератора 9 клети, а выход — с первым входом четвертого множительного блока 32, второй вход которого соединен с,выходом второго нелинейного преобразователя 29, а выход— с одним из входов первого сумматора 31, другой вход которого соединен с выходом первого нелинейного преобразователя 28, а выход — с первым входом второго множительного блока 25, второй вход которого соединен с выходом первого узла 23 вычисления, а выход — с входом второго сумматора

33, выход которого соединен с входом блока 19 запоминания, первый вход третьего множительного блока 27 соединен с выходом блока 7 вычисления радиуса рулона, а второй вход этого блока — с выходом пятого множительного блока 34, первый вход которого соединен с выходом задатчика 11 модуля упругости прокатываемой полосы, а второй вход — с выходом тахогенератора 9 клети, вход порогового элемента 20 соединен с выходом задатчика 14 величины ускорения стана, а его выход — с входом герератора 21 и .вторым входом блока формирования импульсов 35, выход которого соединен с входами генератора 18 тактовых импульсов и блока 19 запоминания.

Принцип работы устройства основан на следующем.

Компенсация влияния динамической составляющей тока электропривода моталки на натяжение полосы осуществляется в рассматриваемом устройстве в соответствии со следующей зависимостью ) К

1 = — — F ())

B.v C Ч> м где 1 „ — установившееся значение динамической составляющей двигателя моталки; установившееся значение динамической составляющей натяжения, коэффициент пропорциональности между током и моментом двигателя; — радиус рулона, Р— поток возбуждения двигателяя, момент инерции привода, V — скорость прокатки, <) — угловая скорость двигателя моталки.

Общее выражение для расчета изменения динамической составляющей тока привода моталки, как показано в (3), равно

2 А1 2 А 2 С ) где 6 = - — -Ab 1; Я = +К ), ф — коэффициент пропорциональнссти между опережением и удельным натяжением;

Ч вЂ” линейная скорость полосы;

К вЂ” радиус рабочего валка; (— расстояние от зоны деформации до точки касания полосой бунта, — момент инерции привода, приведенный к валу барабана моталки", опережение металла при отсутствии натяжения.

Произведя необходимые действия над величинами, неизменяющимися в процессе прокатки и опуская S, ввиду малости, получим выражение для расчета коэффициента изменения формы кривой динамической составляющей така двигателя моталки К, -,ER Vt-,а Et Ч (со Ц +г — sin Jtk )

G7

1Л (4) — г.

) 2РЯ 3 Я 4

1227278 8

Как показали исследования, достаточно иметь значения через каждые

0 05-0, 1 с до времени, равного 0,81,0 с от начала пуска (торможения), когда переходный процесс динамичес. кой составляющей тока якоря двигателя практически заканчивается, т.е.

К становится равным единице.

Устройство работает следующим образом.

Толщину h, ширину и модуль упругости Е прокатываемой полосы с помощью задатчиков 11 12 и 13 оператор задает до начала прокатки. Во время прокатки при скорости двигателя ниже основной ток возбуждения двигателя ) поддерживается равным ноb минальному току. При; скорости двигателя выше основной регулятор 3 тока возбуждения двигателя моталки по сигналу, поступающему от датчика 6 напряжения, ослабляет поток двигателя, поддерживая напряжение на якоре равным номинальному.

Для поддержания заданного натяжения полосы величина тока якоря I двигателя моталки изменяется согласно формулам (1) и (2). Отношение

Я/ср вычисляется при помощи сигналов, поступающих от датчиков 5 и 6 тока якоря и напряжения на якоре двигателя моталки и тахогенерара 9 клети, сигнал которого пропорционален линейной скорости полосы V, в блоке 8, а радиус рулона R — в блоке 7, где используется для этого нелинейная зависимость потока Р двигателя от тока возбуждения 1 . С учетом значений Р,, V u g в блоке 10 производится расчет сигнала F для компенсации динамической составляющей тока якоря двигателя, который в блоке 17 умножается на коэффициент формы кривой изменения динамической составляющей тока якоря двигателя К поступающий с выхода цифро-аналогового преобразователя 16. Причем значение К, в установившихся режимах равно единице.

При появлении сигнала, пропорционального ускорению стана, на выходе задатчика 14 пороговый элемент

20 выдает сигнал, запускающий генератор 21, который генерирует последовательность из 8 или 10 импульсов.

Каждый импульс подключает соответствующие ячейки блока 22 постоянной памяти, в которых хранятся величины ,!- 1 (т — время от начала

2 2 ! !

t5

55 пуска стана, причем t. — t 0,05- .

0,1 с), к входам первого 23 и второго 26 узлов вычислений. В первом узле вычисления по величинам t. ut. ! ! произведениям модуля упругости E полосы ча ускорение g, которое поступает с выхода первого множительного блока 24, и модуля упругости E скорости стана V и радиуса рулона R, которое поступает из третьего множительного блока 27, рассчитываются величины Г (-Е) (,Å×Ð E,- ",аЕЕ

1 . втором узле 26 вычисления по сигналам t -, Я ° о,gVR Ь„. 3 "-, которые поступают соответственно с выходов блока

22 постоянной памяти, первого множительного блока 24, третьего множи-, тельного блока 27, задатчиков 12 и

13 ширины и толщины прокатываемой полосы и блока, 7 определения радиуса рулона, рассчитываются величины по которым, а также величине сигнала, поступающего от тахогенератора 9 клети и пропорционального скорости стана V, с помощью нелинейных преобразователей 28 и 29, делителя 30, четвертого множительного блока 32 и первого сумматора 31 вычисляются суммы

F (k . ) = Co 5 )! t . + — Я 11 ) Е . ! 1

Во втором множительном блоке 25 вычисляются произведения F,(t;) F2

По заднему фронту каждого импульса, выработанного генератором 21, производится перезапись значения К„ с выхода второго сумматора 33 в блок

19 запоминания. Кроме того, по заднему фронту первого импульса генератора 21 в блоке 35 формирования импульсов вырабатывается сигнал q,,,по которому запускается генератор 18 тактовых импульсов. Сигнал о. запуска генератора тактовых импульсов вырабатывается также при окончании разгона (торможения) стана, как только ускорение 8 становится равным нулю, пороговым элементом 20 и блоком 35 формирования импульсов.

При-поступлении первого импульса из генератора 18 с выходов блока 19 запоминания информации, соответствующая первому значениюК поступает

Р! в ЦАП 16. Аналоговый сйгнал с выхода ЦАП умножения в блоке 17 умно227278 юз р.- Нд

ВНИИПИ Заказ 2242/8 Тираж 518

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 жения на значение Г, и произведение этих величин с его выхода поступает в регулятор 2 тока якоря, где производится соответствующее изменение установки, чтобы натяжение полосы не изменялось. По мере гоступления следующих импульсов от генератора 18 в блоке 17Г у умножается на новые значения К ., и их произведе<р i ние поступает в регулятор 2.

Таким образом, в начальной стадии процесса разгона стана компенсация влияния динамической составляющей тока якоря двигателя моталки на величину натяжения полосы осуществляется по формуле (3), а через 0,8- 1 с после начала разгона — по формулам (1) и (2) .

По окончании разгона стана, когда исчезает сигнал пропорциональный его ускорению и, вновь эапускает10 ся генератор 18 и из запоминающего блока 19 на цифро-аналоговый преобразователь 16 подаются сигналы,пропор— циональные К, величина которых по

<р У экспоненте снижается до нуля. Такая последовательность сигналов К, выдается блоком 19 запоминания при поступлении одновременно тактовых импульсов от генератора .18 и сигнала

B =0 от эадатчика 14 ускорения стана.

При торможении стана работа устройства не отличается от описанной вьппе.

Таким образом, предложенное устройство регулирования натяжения полосы в станах холодной прокатки позволит повысить точность стабилизации натяжения, сократится число обрывов полосы и, следовательно, время вынужденных простоев стана, что повысит его производительность,