Способ регулирования межклетевого натяжения и устройство для его осуществления

 

Использование: автоматизация прокатного производства для регулирования межклетевых натяжений (подпоров) на непрерывных сортовых станах при прокатке без петлеобразования. Сущность изобретения: сигнал коррекции натяжения вырабатывается как сигнал воздействия на момент hpo- катного двигателя 3, в канале управления прокатным двигателем - регулятору 6 момента двигателя, на котором реализован контур регулирования момента двигателя, а с входами управляющей ЭВМ 7 соединены выходы датчиков 10,11 параметров процесса прокатки и задатчики 12,13,14,15, выход ЭВМ 7 соединен с задающим входом регулятора момента двигателя. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 В 37/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

TlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

{л)

О

К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4803924/27 (22), 02.04.90 (46) 07.06,92. Бюл. f4 21 (71) Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И.Ленина (72) А.А.Зубок и Н.M.×èðêîaà (53) 621.771.23(088.8) (56) Патент США М 4379395, кл. В 21 В 37/06, 04.12.83, (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МЕЖКЛЕТЕВОГО НАТЯЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование; автоматизация прокатного производства для регулирования меж. 50, 1738400 А1

2 клетевых натяжений (подпоров) на непрерывных сортовых станах при прокатке без петлеобраэования. Сущность изобретения: сигнал коррекции натяжения вырабатывается как сигнал воздействия на момент hpoкатного двигателя 3, в канале управления прокатным двигателем — регулятор, . 6 мо- . мента двигателя, на котором реализован контур регулирования момента двигателя. а с входами управляющей ЭВМ 7 соединены выходы датчиков 10, 11 параметров процесса прокатки и задатчики 12,13,14,15, выход

ЭВМ 7 соединен с задающим входом регулятора момента двигателя. 2 с.п.ф-лы, 2 ил, 1738400

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства и может быть применено,для регулирования межклетевых натяжений (подпоров) преимущественно для непрерывных сортовых станов при прокатке без петлеобразования, таких как непрерывно-заготовочные, рельсобалочные и т.п.

Известны способы регулирования межклетевых натяжений, включающие замер параметров процесса прокатки, расчет межклетевых натяжений по замеренным параметрам процесса прокатки, выработку сигнала на устранение отклонения величины межклетевых натяжений от заданного значения как сигнала коррекции скорости клети.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, включающий замер параметров прокатки, расчет межклетевого натяжения по замеренкым параметрам процесса прокатки, выработку сигналов коррекции скорости, устранение рассогласования по натяжению воздействием на систему регулирования . скорости.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, имеющее и каналов но числу fl.ìåæêëåòåâûõ промежутков. Каждый из каналов содержит прокатный двигатель, силовой преобразователь питания. прокатного двигателя с датчиком тока якорной цепи, датчик скорости (частоты вращения) двигателя, датчики усилия прокатки. систему авторегулирования скорости двигателя и общую для всех каналов управляющую ЭВМ, причем выходы датчиков соединены с срответствующими входами ЭВМ, а вход системы авторегулировакия скорости каждого канала соединен с соответствующим выходом 3ВМ.

Все указанные решения (как способ, так и устройство) имеют тот недостаток, что не позволяют достичь высокого быстродействия регулирования катяжения(подпора) металла в межклетевом промежутке, что не позволяет реализовать компоновку стана с достаточно малыми межклетевыми промежутками.

Цель изобретения — повышение быстродействия регулирования натяжения металла в межклетевом промежутке.

Поставленная цель. достигается за счет того, что в способе регулирования межклетевого натяжения металла, включающем замер параметров процесса прокатки, расчет межклетевого натяжения по замеренным параметрам процесса прокатки. корректируют момент прокатного двигателя, а рассогласование по натяжению устраняют

36 двигателя, который своим первым входом

40

5

30 воздействием на систему регулирования момента двигателя, а также за счет того, что в устройство, содержащее каналы регулирования по числу межклетевых промежутков, каждый из каналов содержит прокатный двигатель, силовой преобразователь питания прокатного двигателя с датчиком тока якорной цепи, датчик скорости двигателя, датчик усилия прокатки и общую для всех каналов управляющую 38М, причем выходы всех датчиков соединены с соответствующими входами ЭВМ, в каждый канал введены регулятор момента прокатного двигателя и задатчики момента сил натяжения металла, скорости прокатного двигателя, коэффициента жесткости металла в межклетевом промежутке, плеча момента прокатки в данном пропуске и катающего радиуса валков клети, причем выходы задатчиков. соединены с соответствующими входами 3ВМ, первый выход регулятора момента выполнен с соответствующим выходом 3ВМ, второй его вход — с. выходом датчика тока якорной цепи, а выход — с управляющим входом силового преобразователя

Существенным отличием предложенного способа от известных является то, что регулирование натяжения осуществляется воздействием непосредственно на формирование момента прокатного двигателя. Существенным отличием предложенного устройства, поэтому, является то, что оно содержит регулятор момента прокатного тока якоря, а выходом — с управляющим входом силового преобразователя питания прокатного двигателя. Это обеспечивает в контуре регулирования натяжения наличие только контура регулирования момента прокатного двигателя. А в известных решениях в контур регулирования натяжения включен контур регулирования скорости (с подчиненным контуром регулирования момента), что дает быстродействие llo регулированию натяжения по крайней мере в два раза меньшее, чем в предлагаемом решении.

Действительно — процесс натяжения описывается выражениями

Ml- M - Мнр .- M i+ M нн- -А + ai аН; бщ

dt

Ml= Кмй;

My =C0ASt; (1)

Мдр1 Pl ф

Мн! - Cl 3 (Nl — Nl — 1 ) от; и

М нк.1 - Мнк1 йl+>

1738400 где i — номер клети (номер межклетевого промежутка), в которую входит металл на данном межклетевом промежутке;

М, Мхх, Мпр, Мн моменты соответственно двигателя, холостого хода, прокатки, натяжения, М»+1 — момент натяжения в (i+1)-M промежутке, проведенный к 1-му промежутку;

J — момент инерции подвижных масс на валу двигателя; в — скорость (частота вращения) двигателя, измеряемая датчиком; а - коэффициент вязкого трения на валу двигателя;

Км — конструктивная постоянная прокатного двигателя;

)-- ток якорной цепи прокатного двигателя. измеряемый датчиком;

Р— усилие прокатки, измеряемое датчиком; ф- плечо момента прокатки;

С вЂ” коэффициент жесткости металла в межклетееом промежутке;

R — катающий радиус валков клети.

Выражения (1) показывают, что момент

Мн зависит от изменения скорости в, которая зависит от изменения момента М, Таким образом, прямое управления моментом обеспечивает большее быстродействие регулирования Мн, чем воздействие íà M через регулятор скорости изменением задания на скорость в. По выражениям(1) рассчитывается момент сил натяжения:

Мн1 М1 Мхх! - Мнр! + M н1+1

- J1 — a1 в1. (2} бщ

dt который сравнивается, для обеспечения астатического регулирования натяжения. с сигналом M*» и обрабатывается с формированием сигнала М 1, задающего момент М1. по алгоритму..в в+ь 2+

М (р) (М вЂ” Мы) А ф1-ври A

Ф . М1 М мекс sign 1М 1-при Ат Misc Щ где

Мй(р) =

3+ 2+ + хМн1 *(р) а «Т 4 (1 a1) с1 2 Тр А TJ1 (.1 с1 а1 ). с1 Т2 Jl Tp Jl

gN 0,375

31

С1 ф

Ь-О,0625 .—,.

J1. с Тз

Q1 (КИ Л К1) Ч (К1-1 04)

- й1 К1-1h,К1Д 01

4-% ЛК1

**

Мн1 0

М1 {рИМ (p) -r@(p)l(+а )=

-В 1) ПРИ В<М1мака, M1 - MiM>

55 при й1"0 (4) **

Мн1 — заданное значение момента сил натяжения;

P — оператор Лаппаса.

Коэффициенты aN, bN, gN, dN определены из

5 условия оптимизации регулирования натяжения "по Фельдбауму". Для оптимизации процесса регулирования может быть использован любой другой критерий.

На фиг.1 показана принципиальная схе10 ма i-го канала предлагаемого устройства; на фиг.2- выкопировка из осциллограммы процесса установления натяжения, снятой при работе математической модели предлагаемого устройства..

15 На фиг.1 показано, что металл 1 прокатывается валками 2, которые приводятся во вращение двигателем 3. Последний получает питание от силового преобразователя 4, имеющего датчик 5 тока (момента M1) якор20 ной цепи. Управляющим входом преобразователь 4 соединен с выходом регулятора 6 момент М1 двигателя 3; Первый вход регулятора 6 соединен с выходом управляющей

ЭВМ 7, задающим значение M1* момента М1

25 двигателя 3, à второй вход регулятора соединен с выходом датчика 5, который также соединен с входом M1(I1) ЭВМ 7, Другие входы 1-ro канала ЭВМ соединены соответствующим образом с выходами датчика 8

30 скорости сй двигателя 3, датчика 9 давления

Р1 металла 1 на валки 2 и выходами задатчиков 10 значения М н1 заданного значения момента Мн1 сил натяжения в 1-м промежутке, датчика 11 заданного значения сй ско35 рости в двигателя3,задатчика12значения с1 коэффициента жесткости металла е 1-м промежутке, задатчика 13 значения катающего радиуса R1 валкое 2, задатчика 14 коэффициента a1.вязкого трения на валу

40 двигателя 3, задатчика 15 велйчины ф плеча момента прокатки.

Двигатель 3 создает натяжение металла

1 в межклетееом промежутке перед валками

2. При этом устройство работает следую45 щим образом, соответствующим алгоритму, например

1738400

** о

Мн =М н

O)l = CUi и M„i*, Mi* ОпрЕдЕлЕны выражениями (3), при

Ni="1" где кроме уже известного 5

Qi — условие того, что металл вошел в межклетевай промежуток;

Qi — условие того, чта хвост металла вышел иэ клети (i-1), Nt — условие того,. то металл находится 10 в межклотевом промежутке и должна быть включена система регулирования натяжения канала i, Ni — условие того, что должна быть включена система регулирования скорости про- 15 катнога двигателя 1-га канала;

ki — признак наличия металла (наличия сигнала Pi Ф О) в валках клети1; .

4 — признак докатывания хвоста металла клетью i (хвост вышел из клети (И), но 20 еще не вышел иэ клети 1); ак — значение скоростидвигателя клети

i при выходе хвоста металла из клети (-1). .При отсутствии металла 1 в валках 2 клети i регулируется скорость 03I двигателя 25

3 этой клети на уровне оР заданном задатчиком 11, Сначала металл заходит в валки 2 клети (i-1), а затем — в клети 4, При заходе металла в клеть появляется сигнал Р Ф О, и в соответствии с алгоритмом (4) включается 30 регулирование момента Мн сил натяжения, на уровне М нь заданном задатчиком IO.

При выходе хвоста металла из клети (4-1) в соответствии с алгоритмом (4) включается регулирование скорости двигателя 3 клети1 35 на уровне Nxi, запомненном при выходе хвоста иэ клети (I-1), Последующий заход следующего раската в клеть (1-1) не изменяют состояние канала ). Но KGK только,xBocT металла 1 выйдет из валков 2 клети I, систе-. 40 ма регулирования включает регулирование скорости двигателя 3 на уровне оР и т.д.

На фиг.2 показан фрагмент осциллограммы, снятой на математической модели предлагаемого устройства, при параметрах 45

Ji = 10; ci = 800; ai = 0;

%макс = 25; М н = 10; M si+t - 7,5 относительных единиц.

На осциллограмме: в момент времени

t< = 0,2 с металл входит в клеть i и включает- 50 ся система регулирования натяжения; в мо-. мент времени tz = 0,8 с металла входит в клеть (i+1) и систем регулирования натяжения клети отрабатывает зта возмущение; в момент времени тэ = 1,2 с хвост выходит из 55 клети (I-1); в момент времени ц = 1.5 с хвост металла выходит иэ клети 1 и система переключается на регулирование скорости, 4

На осциллограмме: 1 — скорость; 2— момент сил натяжения.

Предлагаемое устройство может быть реализовано на базе ЭВМ СМ1634.(ТВС0-1) производства IlO "Электронмаш" r.×åðíoвцы, тиристорных преобразователей КТЭ производства ПО "Преобразователь", г.Запорожье с системами регулирования УБСРАИ, которыми комплектуются КТЭ.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого решения в том, что оно позволяет повысит б -быстродействие регулирования натяжения металла в межклетевом промежутке, что в г.лю очередь при той же длине межклетевого промежутка позволяет увеличить скорость прокатки, т,е. производительность стана. либо при той же скорости прокатки позволяет уменьшить длину межклетевага промежутка, т.е, снизить стоимость оборудования стана, стоимость строительной части цеха с таким станом.

Формула изобретения

1, Способ регулирования межклетевого натяжения металла, включающий замер параметров процесса прокатки, расчет межклетевого натяжения по замеренными параметрам процесса прокатки, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования натяжения металла, корректируют момент прокатного двигателя, а рассогласование по натяжению устраняют воздействием на систему регулирования момента двигателя,.

2. устройство регулирования межклетеeom натяжения металла, содержащее каналы. регулирования по числу межклетевых промежутков, каждый из каналов содержит прокатный двигатель, силовой преобразователь питания прокатного двигателя с датчиком тока якорной цепи, датчик скорости двигателя, датчик усилия прокатки и общую для всех каналов управляющую ЭВМ, причем выходы всех датчиков соедйнены с соответствующими входами ЭВМ, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в каждый канал введены регулятор момента прокатного двигателя и задатчики момента сил натяжения металла, скорости прокатного двигателя, коэффициента жесткости металла в межклетевом промежутке,.плеча момента прокатки в данном пропуске и катающего радиуса валков клети, причем. выходы задатчиков соединены с соответствующими входами ЭВМ, первый вход регулятора момента соединен с соответствующим выходом ЭВМ, второй вход— с выходом датчика тока якорной цепи, а выход — с управляющим входом силового преобразователя.

1738400

Составитель А. Зубок

Техред M.Ìéðãåíòàë Корректор А. Осауленко

Редактор Н. Химчук

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1g55 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5