Способ автоматического регулирования толщины проката и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области автоматизации прокатного производства и предназначено для регулирования толщины прокатки. Существо изобретения заключается в том, что наводят в прокате вихревые токи с частотой, пропорциональной скорости проката. В течение времени отклонения толщины проката от заданного значения суммируют текущие значения толщины проката, умножают задание по толщине проката на число периодов вихревых токов за время отклонения, а результаты суммирования и умножения сравнивают. В зависимости от результата сравнения производят воздействие на исполнительный механизм для изменения толщины проката. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к прокатному производству, а именно, к способам и устройствам автоматического регулирования толщины листового проката, и может быть использовано в автоматических системах управления работой станов холодной и горячей прокатки.

Известен способ автоматического регулирования толщины проката (а. с. N 923657, кл. B 21 B 37/02), включающий измерение положения поршня гидроцилиндра нажимного устройства, усилия прокатки толщины проката, время одного оборота опорного валка, определение отклонения от заданных значений измеренных параметров: положения поршня гидроцилиндра нажимного устройства, усилия прокатки толщины проката, интегрирование в течение времени одного оборота опорного валка отклонения толщины проката от заданного значения с учетом знака отклонения и без учета знака отклонения, сравнение результатов интегрирования по модулю. Если модули равны, увеличивают эквивалентную жесткость клети пропорционально результату интегрирования без учета знака отклонения и соответственно увеличивают передаточный коэффициент регулятора толщины, а если модули не равны, уменьшают эквивалентную жесткость клети пропорционально результату интегрирования без учета знака отклонения и соответственно уменьшают передаточный коэффициент регулирования толщины.

Недостатком вышеуказанного способа и устройства для его реализации является низкая точность измерения толщины из-за усреднения информации об отклонении толщины за один период оборота валка, что не позволяет учитывать изменение отклонения толщины на более коротких промежутках времени.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ автоматического регулирования толщины проката (а.с. N 621412, кл. B 21 B 37/02), включающий измерение толщины на выходе клети, воздействие на скорость приводных двигателей клетей, разбивка диапазона возможных отклонений толщины на требуемое число зон, измерение длины участка полосы каждой из зон отклонения, сравнение сигнала с зоны, соответствующей минусовому допуску с заданным значением толщины, отработка отклонения толщины путем корректировки уставки регулятора выходным сигналом измерителя участков зон с разными толщинами, равного заданному.

Известно устройство для автоматического регулирования толщины проката (а. с. N 621412, прототип), содержащее измеритель отклонения толщины полосы, регулятор толщины, сумматор, измеритель распределения длины полосы по зонам отклонений толщины, элемент сравнения, регулятор уставки, источник сигнала смещения, причем выход измерителя отклонения толщины полосы соединен с первым входом сумматора и со входом измерителя распределения длин полосы по зонам отклонений толщины, один из работающих выходов которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника сигнала смещения, а выход соединен со входом регулятора, выход которого соединен со вторым входом сумматора и со вторым входом регулятора толщины, первый вход которого соединен с выходом сумматора.

Недостатком известного способа и устройства является недостаточно высокое качество регулирования толщины проката из-за низкой точности измерения толщины в связи с усреднением значения толщины на контролируемом участке проката, а также из-за пропуска информации на систему регулирования на участках, отличных от нижнего допуска. Кроме того, на качество регулирования толщин влияет также недостаточно высокое быстродействие исполнительного механизма из-за его инерционности.

Задача патентуемого изобретения повышение качества регулирования толщины проката и стабилизация процесса проката путем повышения быстродействия системы.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе автоматического регулирования толщины проката, включающем измерение толщины полосы на выходе клети, выделение зон отклонения заданной толщины, сравнение информации о толщине полосы с заданием, отработку отклонения толщины от заданной путем воздействия на режимы проката, согласно изобретению, измерение толщины полосы осуществляют посредством вихревых токов за каждый период колебаний, частота которых пропорциональна скорости проката, полученную информацию суммируют в течение времени отклонения толщины полосы от заданной, умножают значение задания толщины на число периодов измерения, результаты сравнивают, а выдачу информации о результатах сравнения и управляющих команд проводят либо в моменты перехода между максимумом и минимумом отклонения толщины, либо через время, пропорциональное периоду вращения рабочих валков.

Задача предполагаемого изобретения достигается также тем, что устройство для автоматического регулирования толщины проката, включающее измеритель отклонения толщины полосы в зонах отклонения толщины от допуска, элемент сравнения, регулятор толщины с исполнительным механизмом, согласно изобретению, снабжено датчиком вихревых токов, измерителем толщины за один период колебаний, сумматором информации по толщине, задатчиком числа периодов измерения толщины, умножителем задания толщины полосы, ограничителем задания числа периодов, при этом датчик соединен с измерителем толщины за один период колебаний, один выход которого соединен с сумматором информации о толщине, а другой с измерителем отклонения толщины полосы в зонах отклонения толщины от допуска, выход которого соединен с первым входом задатчика числа периодов измерения толщины, второй вход которого соединен с ограничителем задания числа периодов, первый выход задатчика числа периодов измерения толщины соединен со вторым входом сумматора информации о толщине, а второй выход соединен с умножителем задания толщины полосы, выход сумматора толщины полосы связан со входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с умножителем задания толщины полосы, а выход элемента сравнения соединен с регулятором толщины, который соединен с исполнительным механизмом. Кроме того, исполнительный механизм выполнен в виде двух гидроцилиндров, расположенных под нижними подушками опорных валков с рабочим ходом штока гидроцилиндра, равным разности между максимальным и минимальным отклонением проката.

Такой способ и устройство позволяют получать информацию за каждый период колебаний вихревых токов с возможностью ее накопления, что резко повышает быстродействие и чувствительность измерения. Это дает возможность органически сочетать систему измерения и быстродействующими дополнительными механизмами, что в свою очередь повышает точность регулирования системы в целом.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства автоматического регулирования толщины проката.

Устройство содержит вихретоковый датчик 1, измеритель толщины за один период колебаний 2, сумматор информации по толщине 3, элемент сравнения 4, регулятор толщины 5, исполнительный механизм, выполненный в виде гидроцилиндров 6, измеритель отклонения толщины полосы в зонах отклонения толщины от допуска 7, задатчик числа периодов измерения толщины 8, умножитель задания толщины 9, ограничитель задания числа периодов 10, механизм нажимного устройства 11, блок управления механизмом нажимного устройства 12. Вихретоковый датчик соединен с измерителем толщины за один период колебаний 2, один выход которого соединен с сумматором информации по толщине 3, а другой с измерителем отклонения толщины полосы в зонах отклонения толщины от допуска 7, выход которого соединен с первым входом задатчика числа периодов измерения толщины 8, второй вход которого соединен с ограничителем задания числа периодов 10. Первый выход задатчика числа периодов измерения толщины 8 соединен со вторым входом сумматора информации по толщине 3, а второй выход соединен с умножителем задания толщины полосы 9, выход сумматора информации по толщине полосы 3 связан со входом элемента сравнения 4, второй вход которого соединен с умножителем задания толщины проката 9, а выход элемента сравнения 4 соединен с регулятором толщины 5, который соединен с исполнительным механизмом 6. Измеритель отклонения толщины в зоне отклонения толщины от допуска представляет собой двуполярное пороговое устройство, на выходе которого появляется напряжение при отклонении толщины в любую сторону от допуска. Исполнительный механизм выполнен в виде двух гидроцилиндров 6, расположенных под нижними подушками опорных валков с рабочим ходом штока гидроцилиндра, равным разности между максимальным и минимальным отклонением проката. Ограничитель задания числа периодов 10 представляет собой генератор импульсов, длительность которых устанавливается пропорционально периоду вращения рабочих валков.

Предложенный способ реализуется на описанном выше устройстве следующим образом.

Перед началом работы с помощью механизма нажимного устройства 11, управляемого блоком 12, устанавливают заданную толщину проката. Далее устанавливают частоту колебаний генератора, питающего датчик вихревых токов 1, пропорционально скорости проката. При этом на выходе измерителя толщины 2 имеется фиксированная информация о толщине проката за каждый период колебаний. Измерение осуществляется посредством определения фазового сдвига между напряжениями генератора и измерительной обмоткой датчика с последующим аналого-цифровым преобразователем сигнала. Данная информация поступает на вход измерителя отклонений толщины полосы в зонах отклонения толщины от допуска 7. В зоне отклонения на выходе данного блока выделяется сигнал, запускающий задатчик числа периодов измерения толщины 8, в результате чего на выходе задатчика появляется число импульсов, пропорциональное длине зоны отклонения толщины от допуска. Данные импульсы поступают на один из входов сумматора информации о толщине 3 и разрешают суммирование информации, поступающей с измерителя толщины проката за каждый период колебаний 2. Одновременно происходит умножение заданного значения толщины проката на число импульсов, равное числу периодов колебаний, попавших в зону отклонения толщины. Суммированная информация о толщине и умноженное заданное значение толщины проката сравниваются в блоке сравнения 4. При неравенстве сигналов на выходе элемента сравнения 4 появляется сигнал соответствующего знака, управляющий работой регулятора толщины 5, включающего золотники подачи жидкости в гидроцилиндры 6, управляющие зазором между рабочими валками прокатного стана. Рабочий ход штока гидроцилиндров равен разности между минимальным и максимальным отклонением толщины проката. Это позволяет иметь малый объем рабочей жидкости гидросистемы и тем самым повысить ее быстродействие. В случае отсутствия отклонения толщины от допуска на входе элемента сравнения сигнал на выходе отсутствует и регулятор толщины не меняет своего состояния.

Сигнал с выхода схемы сравнения может быть также использован для управления гидрораспором валков, либо для изменения скорости проката.

При наличии больших по длительности зон отклонений проката осуществляется ограничение задания числа периодов накопления информации посредством сброса счетчика в блоке задатчика числа периодов измерения толщины 8 посредством блока 10 через интервалы, пропорциональные периоду вращения рабочих валков.

Суммирование информации о толщине за все периоды колебаний вихревых токов в течение времени отклонения проката от задания и последующее сравнение с умноженным на это же число периодов значением задания позволяет многократно повысить чувствительность, точность и быстродействие измерения. Это дает возможность органически сочетать систему измерения с быстродействующими исполнительными механизмами, что в свою очередь повышает точность регулирования системы в целом.

Формула изобретения

1. Способ автоматического регулирования толщины проката, включающий измерение толщины проката на выходе из клети, выделение зон отклонения заданной толщины, сравнение текущей толщины проката с заданием, отработку отклонения толщины проката от заданного значения путем воздействия на режимы проката, отличающийся тем, что наводят в прокате вихревые токи с частотой, пропорциональной скорости проката, по величине которых определяют толщину проката, в течение времени отклонения толщины проката от заданного значения суммируют текущие значения толщины проката, умножают значение заданного значения толщины проката на число периодов вихревых токов за время отклонения, результаты суммирования и умножения сравнивают, а воздействие на режимы проката производят либо в моменты перехода между максимальным и минимальным значениями отклонения толщины проката, либо через время, пропорциональное периоду вращения рабочих валков.

2. Устройство для автоматического регулирования толщины проката, содержащее измеритель отклонения толщины полосы в зонах отклонения толщины от допуска, элемент сравнения, регулятор толщины, соединенный с исполнительным механизмом, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком вихревых токов, измерителем толщины за один период колебаний вихревых токов, сумматором, задатчиком числа периодов измерения толщины, умножителем, ограничителем задания числа периодов измерения, при этом датчик вихревых токов соединен с измерителем толщины за один период колебаний вихревых токов, один выход которого соединен с сумматором, а другой с измерителем отклонения толщины полосы в зонах отклонения толщины от допуска, выход которого соединен со входом задатчика числа периодов измерения толщины, соединенным с ограничителем задания числа периодов измерения, первый выход задатчика числа периодов измерения толщины соединен со вторым входом сумматора, а второй выход соединен с умножителем, выход сумматора соединен со входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом умножителя, а выход элемента сравнения соединен с регулятором толщины.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что исполнительный механизм выполнен в виде двух гидроцилиндров, расположенных под нижними подушками опорных валков с рабочим ходом штока гидроцилиндра, равным разности между максимальным и минимальным отклонениями проката.

РИСУНКИ

Рисунок 1