Способ регулирования натяжения полосы при смотке

 

Использование: при автоматизации прокатного производства. Сущность: в способе регулирования натяжения полосы при смотке, заключающемся в задании технологического значения натяжения Тн. измерении текущего диаметра рулона, вычислении моментов, действующих на электропривод моталки, формировании сигнала заданий полного тока электропривода и его коррекции в функции изменения диаметра рулона , дополнительно в процессе смотки измеряют значение тока и потока электропривода , соответствующее измеренному значению диаметра рулона и, учитывая что Тн на первом шаге равно ТН|, определяют текущее значение натяжения Тнн1 по приводимым математическим зависимостям, а затем корректируют Тн. 2 ил. сл с

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,00 ! ()

О ,М 0

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4949048/27 (22) 25.06,91 (46) 30.07,93, Бюл. йв 28 (71) Киевский институт автоматики им,XXV съезда КПСС (72) В.П.Немдрук, Л,А.Оружинский, А.Л.Романский и Е.В.Левченко (56) Патент Японии, кл. В 65 Н 25/22, 1978.

Денис Б.Д„Киэименко Л.Д. и др. Стабилизация полосы при смотке в рулон моталкой стана горячей прокатки, Сб,:

Автоматизация прокатных станов. Киев. Наукова думка. 1974, с.107 — 115.

Перельмутер В,M., Брауде Ю.Н., Перчик

Д.Я. и др. Тиристорные электроприводы прокатных станов. M.: Металлургия. 1978, с.105 -109 (прототип). (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ПОЛОСЫ ПРИ СМОТКЕ

Изобретение относится к области автоматизации прокатного производства, а именно к способам регулирования натяжения в намоточных устройствах, и может быть использовано на современных моталках прокатных станов.

Цель изобретения — повышение точности регулирования натяжения полосы при смотке.

Сущность изобретения заключается в следующем. Поскольку параметры привода (мощность, ток, поток) барабана моталки зависят не только от натяжения полосы. но и от -,àêèõ факторов как момента изгиба; потерь в двигателе. подшипниках и механизме моталки; динамического момента, то, естественно, значения компенсирующих состав„„ Д „„1830297 А1 (111» В 21 С 47/00, В 21 В 37/04 (57) Использование: при автоматизации прокатного производства. Сущность: в способе регулирования натяжения полосы при смотке. заключающемся в задании технологического значения натяжения Ttt, измерении текущего диаметра рулона, вычислении моментов, действующих на злектропривод моталки. формировании сигнала заданий полного тока электропривода и его коррекции в функции изменения диаметра рулона, дополнительно в процессе смотки измеряют значение тока и потока электропривода. соответствующее измеренному значению диаметра рулона и, учитывая что

Ти на первом шаге равно Тик определяют текущее значение натяжения Ти1+1 по приводимым математическим зависимостям, а затем корректируют Т,. 2 ил. ляющих будут отличаться от их расчетных значений и величина натяжения в полосе будет либо выше, либо ниже заданной.

Уравнение для моментов привода моталки в начальный момент регулирования натяжения можно представить в виде

М 1 — М нат! + М изг — М дин1 + М ттотт (Э) !

8 последующий момент смотки изменится радиус рулона и соответственно уравнение моментов будет

M 2 = M нат2 + M иаг M лин2 + M пот2 (4) 1830297 — Т 1*0 р1) а

1 орг (9) или — d el ta M. (5) — Т1*0 1)4

О р2 (10) СмаФ(!2 — 1)=

T2Dр2 Т 10p1

2См*Ф 2СмаФ

+ deltaM

См*Ф тг*орг T1+Dp1

2См*Ф 2См*Ф

Вычитая из выражения (2) выражение(1) получим:

М2 М! =(М натг М нат1) (M динг M дин1 ) + (M потг M пот1 ) Мг — М 1 =(M натг M нат1) где delta M= — (Мд 2 — M д 1)+

+ (M потг — M пот1 ), так как М=См*Ф* l,аМнат=Т Ор/2,то уравнение (3) можно представить в виде

= Т 2 * О р212 — Т 1 О р1/2 + бейа М, Величиной можно пренебdelta M

См Ф речь, так как на небольшом числе витков приращение моментов мало, а значение См Ф составляет несколько единиц, так, например, для двигателя моталки стана 2500 ммк оно составляет 3,3 (данные двигателя: тип П2-800-117-8УХЛ4; 0н =- 750 В; 1н - 1725

А; и = 210/400 об!мин; Mxx = 60 кГм: Нац +

R» = 0,038 Ом), тогда окончательное выражение (4) будет иметь вид

Для соблюдения условия Тг = T1 необходимо, чтобы приращение тока и диаметра рулона соответствовали следующему уравнению

Тг =T1 — -1-: (8) Орг-О„, Если Тг не равно Т1, то Тг можно определить на основании соотношения (5), разрешив его относительно Tz, Т 2 =(2 *С и а Ф + (I z — l 1 )—

Для случая управления, при котором ток двигателя постоянен, а изменяется поток возбуждения выражение (7) будет иметь вид

10 Т2 =(2 т С M*1 ®(Ф2 — Ф 1)—

Или в общем виде уравнение (9), (10)

15 будет соответствовать выражениям (1),(2).

Положительный эффект по сравнению с прототипом заключается в повышении каче-. ства рулонной продукции за счет более точного регулирования натяжения полосы при смотке, в частности формирование рулона с требуемым коэффициентом плотности смотки.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом: задают технологическое значение натяжения; измеряют текущее значение радиуса рулона; вычисляют моменты, действующие на электропривод моталки; формируют сигнал задания полно.го тока электропривода моталки с учетом заданного значения натяжения, вычисленных моментов и текущего радиуса рулона; определяют величину изменения радиуса. рулона и соответствующее ей изменение тока (или потока) двигателя барабана моталки; вычисляют согласно выражения (1) или (2) действительное значение натяжения; сравнивают действительное значение натяже40 ния с заданным; корректируют величину задания натяжения по величине рассогласования действительного значения натяжения с заданным, Сущность способа рассмотрим на следующем примере.

Используя известные выражения (2,3,4) для расчета составляющих моментов и соответственно токов для моталки станка 2500 ммк и задаваясь следующими исходными данными:

См " Ф = 3,33 кГм!А; Jp = 197,27 кгм Рр

=579 кг:

Орб = 1 м; Тзг = 3322 кг; параметры полосы h = 4,5 мм; Ь = 1,25 м; Gs = 30 кгlмм, для случая намотки 10 витков получим значение моментов и токов;

М1 Мн+ Мизг+ Мд+ Мпот =. 1810+ 189,84

+ 104,8+ 33,9 = 2138,57 кгм; ! = 1н + 0иаг lp капот = 543,5 + 57 + 31 +

10,4 = 687 А.

1830297! н "2 См*Ф

533,4 *2 *3,33 32

1.09

30

delta Т = Т - Тн = 47 кг.

После намотки еще 10 витков:

М2 = 1960 + 189.84 + 103 + 34,62 =

2284,96 кгм; !

2 = 588,6+57+ 31+ 10,4 687 А.

Согласно выражению (7) 5

Тн = P *3.33 *(687-642) - 3322 *1,045)

1/1.09 = 3330 кг.

При этом величина рассогласования

delta Т-Т -Тн--8кг.

Предположим, что к моменту намотки 10 первых 10 витков. действительный ток потерь составляет 20 А, так как регулятор тока будет поддерживать неизменным ток якоря двигателя, То за счет отклонения момента потерь произойдет уменьшение момента и, 15 соответственно, составляющей тока натяжения (4) и она будет иметь значение: ! н = 543-9,6-533,4 R. натяжение при этом составит;

20 а общий ток привода: ! = 533,4 + 57 + 31.5 + 20 = 642 А.

После намотки еще 10 витков !

1 = 577,4 + 57 + 31 5 + 20 = 685.9 А.

Согласно (7)

Тн = (2 * 3,33{685,9 - 642) - 3332 * 1,045)

+ 1/1,09 = 3248 кг. а величина рассогласования

Согласно. прототипу действительное 40 значение натяжения составляет 3248 кг при заданном 3322 кг, а точность поддержания более чем 2ь.

8 то же время согласно предлагаемому способу погрешность по отношению к действительному составляет менее 0,47.

Следовательно, использование предлагаемого способа по сравнению с. прототипом позволит повысить точность поддержания натяжения полосы при смотке 50 в5 раз.

На фиг.1 представлено устройство, реализующее предлагаемый способ.

В состав схемы входят вычислительный 55 блок 5, фотодатчик 7, датчик импульсов тянущих роликов 9, датчик статического тока формирующих роликов 13, датчик импульсов барабана моталки 16, регулятор тока

14, На входы 1,2,3,4, вычислительного блока 5 от АСУТП или клавиатуры вводятся значения постоянных (диаметры механизмов, постоянная двигателя), параметры полосы.

На входы 17,18,19,23,24, вычислительного блока 5 поступают соответственно сигналы от датчика статического тока 12, импульс- . ных датчиков 13,16, фотодатчика 7 и импульсного датчика 9, а на входы 20,21,22 сигналы от датчика статического тока, датчика общего тока привода, датчика потока соответственно с выходов 26,27,28 регулятора тока

14. Выход 25 вычислительного блока соединен со входом регулятора тока 14. На входы

23,24, соответственно поступают сигналы от фотодатчика 7, датчика импульсов 9. Выход регулятора тока 14 подключен к двигателю

15 барабана моталки 10.

В качестве фотодатчика 7 используется

УФ-2М, а датчиков 9,13,16 ПДФ-5. Вычислительный блок 5 может быть реализован на серийных вычислительных средствах типа

КТС ЛИУС-2, CM 2M или ПС-1001.

Предлагаемая схема работает следующим образом.

Перед началом работы в вычислительный блок 5 вводят значения радиусов механизмов, коэффициенты и параметры полосы. а также технологическое значение натяжения.

При поступлении полосы 6 в зону действия фотодатчика 7 схема начинает работать и выдает задание на регулятор тока, величина которого рассчитывается аналогично прототипа. При этом диаметр рулона вычисляется согласно выражения где N», Ns> — количество импульсов датчиков 9,13;

Мои, M» — количество импульсов на один оборот датчиков 9,13;

Ор — диаметр рулона:

D» — диаметр тянущего ролика.

Синхронизация работы датчиков 9,13 и

16 осуществляется с помощью фотодатчика

7 и датчика статического тока 12 и датчика статического то«а регулятора тока 14, При срабатывании данных датчиков вычислительный блок 5 проводит измерение и запоминание значений тока двигателей диаметр рулона Оя1, поток двигателя Ф1.

После очередного полного оборота барабана моталки измеряется и запоминается значение !2, Орг, Ф2. Анализируется, равен ли номинальному поток двигателя, и в случае равенства, фактическое натяжение рассчи1830297 тывается согласно выражению (1), в противном случае согласно выражению(2), На основе полученных результатов вычислительное устройство 5, корректирует величину заданного значения натяжения на величину разности между заданным и определяемым по формуле (1) или (2). После намотки порядка

10 витков данная процедура может проводиться через каждые 2-5 витков (данное число подбирается при наладке системы).

После выхода полосы 6 из зоны действия датчика 7. система переходит в исходное состояние для приема следующей полосы.

Укрупненный алгоритм работы вычислительного блока 5 представлен на фиг.2.

Алгоритм функционирует следующим образом:

1) вводятся исходные данные: ширина, толщина полосы; требуемое значение натяжения и т.д.;

2) проверяется состояние датчиков Д7, Д12, если состояние "1" то идти к шагу 3, иначе возврат к шагу 2;

3) запускаются счетчики Сч9, Сч13, С416, идти к шагу 4;

4) присваивается значению диаметра рулона Ор значение диаметра барабана моталки De . идти к шагу 5;

5) запускается и выполняется подпрограмма расчета и выдачи уставок согласно прототипа, идти к шагу 6;

6) проверяется равенство содержимого

Сч16 числу импульсов на один оборот датчика Д1.6, если да то идти к шагу 7, иначе возврат к шагу 6;

7) считывание. запоминание и перезапуск всех счетчиков, идти к шагу 8;

8) увеличение на единицу числа оборотов барабана моталки, идти к шагу 9;

9) расчет по формуле (11) диаметра рулона, идти к шагу 10;

1О) присвоение диаметру рулона значения, вычисленного на шаге 9, перейти к шагу

11;

11) выполнение подпрограммы коррекции уставок по прототипу, перейти к шагу

12;

12) проверка выполнения условия больше или равно шести число оборотов барабана моталки, перейти к шагу 13:

13) измерение и запоминание значений величины тока и потока двигателя барабана моталки, идти к шагу 14, 14) проверка равенства нулю переменной "m", если да, то идти к шагу 15, иначе к шагу 16;

15) присвоение значениям тока (потока) и диаметру рулона с индексом единица значений. измеренных на шаге 9 и шаге 13, идти к шагу 17:

16) присвоение значениям тока (потока) и диаметру рулона.с индексом 2 значений, полученных на шаге 9 и шаге 13, идти к шагу

18;

5 17) присвоить переменной "m" значение единица. идти к шагу 23; .18) проверка равенства номинальному, измеренному на шаге 13, потоку двигателя барабана моталки, если да то идти к шагу 19, 10 иначе к шагу 20;

19) рассчитать Тн по формуле (1), идти к шагу 21;

20) рассчитать Тн по формуле (2), идти к шагу 21:

15 21) скорректировать значение Т,, идти к шагу 22;

22) выполнить операции присвоения: li

:= 12, Ф1:= Ф2; Ор1 . = Ор, идти к шагу 23;

23) проверить выполнения условия ра20 венства "0" показаний датчика Д7, если "да" — конец программы, иначе — идти к шагу 6.

Наличие пульсаций тока якоря двигателя моталки требует специальной организации измерения силы тока и использования

25 применяемых в настоящее время способов, основанных на измерении среднего значения тока или мгновенных значений тока, несколько раэ эа период дискретности преобразователя / 5 / .

30 Применение предлагаемого способа направлено на повышение точности под держания заданного натяжения, что существенно повысит качество рулонной продукции из- за уменьшения телескопич35 ности и обеспечения требуемого коэффикиента плотности смотки, Формула изобретения

Способ регулирования натяжения полосы при смотке, заключающийся в задании

40 технологического значения натяжения Т, измерении текущего диаметра рулона. вычислении моментов, действующих на электропривод моталки, формировании сигнала задания полного тока электроприеода и его

45 коррекции в функции изменения диаметра . рулона, отличающийся тем. что. с целью повышения точности поддержания заданного значения натяжения, в нем дополнительно в процессе смотки измеряют

50 значение тока и потока электропривода. соответствующие измеренным значениям диаметра рулона, и учитывая, что Т» на первом шаге равно Т,ь определяют текущее значение натяжения Тнн по зависимостям

1 í=11oр!+t (2 См Ф(!>+1li)— — Т н О p j. при Ф = const. или

1830297

Т н1+1 =1D ОР +1 (2Сц

t (> lH Ф l ) т н1 0 Р1), при1 = const. где С вЂ” конструктивная постоянная двигателя;

Тн1, Тн!+1, Il, Il+1.

Фь Ф1+1

0pi, Орн1 — соответственно. натЯжение. ток злектропривода, поток, диаметр рулона в

5 начальный и конечный моменты измерения натяжения,и, с учетом полученного значения Тн1+1, корректируют Тн, 1830297

1830297 пра0алженце

Составитель В. Немдрук

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор H.Ревская

Редактор

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

Заказ 2511 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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