Устройство для регулирования профиля полосы в итерационной электрогидравлической системе автоматической стабилизации толщины проката

 

М

О АНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

111! 5334l2 сциалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.02.74 (21) 1994991,102 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.10.76. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 22.10.76 (51) >Ч. Кл.- "В 21В 371 00

Государственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытии (53) УДК 621.771.237522(0SS S) (72) Авторы изобретения

А. И. Чабанов, В. В. Данилюк, В. И. Русаев, П. С. Гринчук, В. И. Пономарев и Г. Г. Фомин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОФИЛЯ ПОЛОСЫ

В ИТЕРАЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ

АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ТОЛ 1ЦИНЫ ПРОКАТА

Изобретение относится к области автоматизации полосовых прокатных станов.

Известно устройство для автоматического регулирования поперечного профиля прокатываемой полосы, содержащее гидросистему локального напряжения рабочих валков прокатной клети, включающую силовые гидроцилиндры, вмонтированные в опоры рабочих валков, клапан запорный, герметизирующий силовые гидроцилиндры относительно насосной установки, корректирующий цилиндр с приводом для введения поправки в объем замкнутой тидросистемы, датчик давления и цил индр-индикатор с датчиком положения, подключенный гидравлически с одной стороны к силовым цилиндрам, а с другой — к уравновешивающему цилиндру; гидросистему предварительного нагружения опорных валков, включающую силовые гидроцилиндры, вмонтированные в опоры опорных валков, датчик давления и электрогидравлический регулятор давления рабочего тела, вход которого соединен с названным датчиком положения цилиндра-индикатора; электропривод нажимных винтов, подключенный к датчику давления гидросистемы предварительного нагружения опорных валков.

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно не дает решения высокоточного регулирования профиля полосы и, кроме того, ограни>!!гвает точность стабилизации

П Р О ф И, I и 11 1. О Л IЦ П Н Ы Il P O I> 3 T 3! т а К К а К l I C >,> Ч ПТ hI B 3 Io T c 11 0 i 0 0 с 1 i i! o c и 3 3 . >! к н у т о Й с и с т е м ы к 3 к нелпнсйпой, и св11311 с чем вводимая поправка

I1o положению коппс тирчощегO цилиндра линсйца относи. сл! но уставк11 даг>лсния.

В связи с эт1:м внутрснняя полость уравновсшпва10 ;сго цилиндра сссдппена с задающим цилиндром, поршень которого кпнематп1О 1еск:! ПрпсОсд11нсн к позиционномy приводу, подключенному параллсл1>по кo входу кoppcl>тнрующсго цил1ндра> 3 через решающий успЛИТС 1Ь К Да Г>11!К>> ПОЛО>! .Е1111Я паж!1М ПЫХ

hHIIToB и к дат.!якам давлс пя рабочего тела .,) II силовых;ц1л!1ндрах рабочих и опорных валков, 1р;шсм выход решаlol icl o усилителя подклю le!i íà clo вход чсрсз автоматический псрск.початсль:I компснсацпош:ый ccpl,опрш1од.

Схема пр,".лагаемого устройства представ2() лена на чертеже.

С.II,I03>h!C II!I tlllbjphl 1 рас1,0ложс11ы опорами рабочп. валков. 3 цилиндры 2— между 0.!opамп опор ы. вал Ов прокатной клети. Ц11л1111дры 1 чсрсз;>апорный клапан 3

2,> гидра ">.l шсск:» подключсны ° насосной уста-!!оп! .с >1. Ц11.1ппдр!>I 2 !10дк lloчен!.! K Iloc 3c;I. ней чсрсз управляемый клапан 5, а чсрез клапан 6 — к следящему золотнику 7, управлясмоъ1у дви13тслем S >!срез > шlл>!гель 9 0Т дпф30 ференциаль»não:øäói>òèçíîãO прсооразова533412

6О

65 теля 10 положения поршня цилиндра-.индикатора 11. Для поддержания поршня цилиндраиндикатора в центральной области его внутренней полости используется уравновешивающий цилиндр 12, подключенный к насосной установке через клапан 13. Датчик давления

14 через усилитель 15 и нелинейный элемент

16 подключен к электроприводу 17 нажимного механизма.

Ко внутренней полости силовых гидроцилиндров 1 подключен корректирующий цилиндр 18 с исполнительным механизмом 19, усилителем 20. Датчик положения 21 связан с поршнем корректирующего цилиндра через механическую систему 22 с переменным коэффициентом передачи. Выход датчика положения 21 через устройство сравнения 23 и регулятор 24 коэффициента обратной связи связан с устройством сравнения 25.

Аналогично ко внутренней полости уравновешивающего цилиндра подключен задающий цилиндр 26 с исполнительным приводом 27, усилителем 28, Датчик положения 29 связан с поршнем задающего цилиндра через механическую систему 30 с переменным коэффициентом передачи. Выход датчика положения 29 через устройство сравнения 31 и регулятор 32 коэффициента обратной связи связан с устройством сравнения 33. Устройства сравнения

25 и 33 подключены через переключатель 34 к выходу решающего усилителя 35. Один из его входов через переключатель 36, сервопривод 37 и устройство установки нуля 38 связан с датчиком положения 39 электропривода 17 нажимных винтов посредством устройства сравнения 40.

Второй вход решающего усилителя 35 подключен к входу датчика давления 14, а третий — к входу датчика давления 41 рабочего тела в силовых цилиндрах 1.

Четвертый вход решающего усилителя 35 подключен к устройству установки нуля 42 с сервоприводом 43. Выход датчика давления

41, кроме того, подключен через усилитель 44, переключатели 45, 46, сервоприводы 47, 48 и устройства установки нуля 49, 50 к устройствам сравнения 23, 31. Переключатели 51, 52 включены в каналы обратных связей.

Выходы устройств 24, 32 подаются на вход устройства сравнения 53, а его выход подключен к сигнальному элементу 54.

Работает устройство следующим образом.

В момент перестройки стана на заданный размер проката гидросистемы рабочих и опорных валков находятся в режиме уравновешивания и являются идеально «мягкими», когда в силовые цилиндры 1 и 2 подаются определенные постоянные величины давлений; клапаны 3, 5, 13 открыты, клапан 6 закрыт. Раствор прокатных валков перестраивается с помощью нажимного механизма. При этом переключатели 34, 36, 45, 46, 51, 52 установлены в положение П вЂ” перестройка. В этой связи устройство установки нуля 38 непрерывно отслеживает перемещение датчика положе5

55 ния 39, а устройство 42 устремляет к нулю сигнал на выходе решающего усилителя 35.

Устройства 49, 50 развивают сигнал, следящий за уровнем выходного напряжения датчика давления 41, которое может изменяться при перестройке вследствие подбора оператором оптимального давления по условиям требуемого профилеобразования валков. Таким образом, соответственно выходному напряжению датчика давления 41, занимают определенные положения поршни цилиндров

18 и 26. С завершением процесса перестройки, в момент прокатки полосы, включают в работу систему автоматического регулирования. Клапаны 3, 5, 13 закрываются, клапан 6 открывается. В момент этого переключения давления в полосги силовых цилиндров 1 и в уравновешивающем цилиндре 12 равны, и поршень цилиндра-индикатора 11 занимает нейтральное положение под воздействием маломощных пружин (на чертеже не показаны). Переключатели 34, 36, 45, 46, 50, 51 устанавливаются в положение А — автоматическое регулирование.

Замкнутая посредством клапана 3 гидросистема распора рабочих валков приобретает определенную жесткость, определяемую параметрами элементов гидросистемы и прокатных валков. При изменении, например, температуры прокатываемого металла создается тенденция к изменению текущего значения раствора рабочих валков. Это приводит к тому, что rro закону сообщающихся сосудов поршень цилиндра-индикатора 11 смещается от нейтрального положения в ту или другую сторону (соответственно), вплоть до упора о крышку цилиндра. Отклонение поршня от нейтральногG положения посредством дифференциального индуктивного преобразователя 10 обуславливает появление на входе усилителя

9 сигнала определенной величины и полярности. Например, при уменьшении раствора рабочих валков прокатной клети полярность сигнала на входе усилителя 9 такова, что золотник 7 переключается двигателем 8 так, что давление в силовых цилиндрах 2, распирающих опорные валки, увеличивается. 3а счет этого отклонение в толщине полосы компенсируется, поршень цилиндра-индикатора восстанавливается в нейтральное положение, а давление в гидросистеме распора опорных валков устанавливается на новом уровне, свидетельствующем о снижении давления прокатки. На выходе решающего усилителя 35 появляется сигнал определенной величины и полярности.

Одновременно с этим при значительных отклонениях давления в силовых цилиндрах опорных валков на вы" îäå устройства 16 .появляется сигнал, регулирующий положение нажимного механизма прокатной клети в направлении компенсации возмущения. Отклонение положения датчика 39 также свидетельствует сб изменении давления прокатки.

533412

Выходные сигналы датчика положения 39 и решающего усилителя 35 используются для управления положением поршня задающего цилиндра, а вместе с ним и корректирующего цилиндра.

Пусть, например, в процессе компенсации разнотолщинности давление в канале распора опорных валков увеличилось (снижение давления прокатки), а вследствие зоны нечувствительности, привод нажимных винтов остается,пока на месте. Увеличение выходного сигнала датчика 14 при сохранении уровня сигналов на остальных входах решающего усилителя приводит к появлению корректирующего сигнала на входе устройства сравнения 33. Полярность этого сигнала и особенности схемы таковы, что поршень задающего цилиндра 26 перемещается в данном примере в направлении снижения давления в уравновешивающем цилиндре. Тем самым снижается уставка давления рабочего тела в силовых цилиндрах 1. что соответствует известному алгоритму регулирования профиля рабочих валков. Снижение уставки давления в гидросистеме рабочих валков обуславливает дальнейшее увеличение давления в гидросистеме опорных валков. Результирующее приращение сигналов, поступающих от датчиков 14, 41 на вход решающего усилителя 35, может быть скомпенсировано на выходе усилителя соответствующим подбором коэффициентов усиления его входных каналов. И таким образом, с одной стороны, схема обеспечивает появление приращения сигнала на выходе усилителя 35 при изменении давления прокатки, а с другой стороны, — отсутствие такого приращения при изменении уставки давления в гидросистеме рабочих валков с целью управления профилем проката. Требуемая величина приращения уставки, в зависимости от уровня сигнала на выходе усилителя 35, устанавливается регулятором 32.

Поскольку жесткость замкнутой гидросистемы рабочих валков ограничена, изменение уставки давления в ней с целью стабилизации профиля полосы приведет к образованию погрешности в толщине полосы. В связи с этим сигнал, поступающий на вход привода задающего цилиндра, одновременно подается и на вход привода корректирующего цилиндра. Действительно, если известно необходимое приращение давления рабочего тела в .замкнутой гидросистеме ограниченной жесткости, то, зная ее модуль, можно установить величину объема, на которую будет деформирована система. Именно эту величину деформации объема замкнутой гидросистемы и компенсирует корректирующий пилиндп при поступлении на входы устройств 25, 33 управляющего сигнала: Требуемый коэффициент передачи привода корректирующего цилиндра устанавливается устройством 24. При правильном выборе коэффициентов передачи, необходимое приращение давления в силовых

65 цилиндрах 1. соответствующее изменению уставки, достигается частично перемещением коррекгирующего цилиндра, а частично — изменением давления в канале распора опорных газков. Правильный выбор коэффициентов передачи обеспечивает высокоточную стабилизацию та IùèHû и профиля прокатываемых полос.

Модуль замкнутой гидросистемы в пределах

10 /О загисит от ширины прокатываемой полосы, аналогично тому, как это известно относительно модуля жесткости прокатной клети, Поэтому целесообр азно вводить поправку в коэффициенты передачи приводов задающего н корректирующего цилиндров в зависимости от ширины прокатываемых полос (на чертеже не показано1.

Кроме того, известно. что модуль жесткости замкнутой гидросистемы и уравновешивающего цилиндра с учетом реального взаимодействия рабочего тела с газовой средой зависит от величины давления. Поэтому, согласно изобретению. выходной сигнал датчика давления 41 в процессе перестройки прокатного стана определяет выходные сигналы устройств 49. 50, чем задается нейтральное положение поршней цилиндров 26, 18 при открытых клапанах 3, 13. Вместе с этим механические передачи 33, 22 имеют переменный передаточный коэффициент, соответствующий характеристике модулей гидросистем

В частности, это позволяет при более низких уставках давления обеспечить соответственно большие перемещения поршней цилиндров

26, 18.

Существенно важна надежность и синхронность в отработке перемещений приводами задающего и корректирующего цилиндров при стабилизации параметров проката. Поэтому, согласно изобретению, сигналы, характеризующие текущее полажение приводов, сравниваются в устройстве 53 и при нарушении режима работы срабатывает сигнальное устр ой ство 54.

Если колебания в температуре прокатываемого металла достигают значительной величины, преодолевается установленная зона нечувствительности в устройстве 16 и нажимные винты соответственно перемещаются. При этом энергетический уровень гидросистемы распора опорных валков частично или полностью восстанавливается к своему исходному (среднему) значению. Этот процесс перераспределения энергетических уровней между гпдросистемой распора опорных валков и электроприводом нажимных винтов не должен вызывать изменения сигнала на выходе решающего усилителя 35, если только давление пракатываемой полосы на клеть не меняется. Такое условие достигается выбором соответствующего коэффициента передачи в первом входном канале решающего усилителя.

Достоинством системы является относительная простота реализации на суц:ествующих станах при одновременном достижении высокой точности.

Формула изобретения

Устройство для регулирования профиля полосы в итерационной электрогидравлической системе автоматической стабилизации толщины проката. содержащее гидросистему локального напря>кения раоочих валков прокатной клети, включающую силовые гидроцилиндры, вмонтированные в опоры рабочих валков, клапан запорпый, герметизирующий силовые гидроцилиндры относительно насосной установки, корректирующий цилиндр с приводом для введения поправок в объем замкнутой гидросистемы, датчик давления и цилиндр-индикатор с датчиком положения, подключенный гидравлически с одной стороны к силовым цилиндрам, а с другой стороны к ура вновешивающему цилиндру; гидросистему предварительного нагру>кения опорных валков, включающую силовые гидроцилиндры, вмонтированные в опоры опорных валков, 533412

8 датчик давления и электр огидравлический регулятор давления рабочего тела, вход которого соединен с названным датчиком положения цилиндра-индикатора; электропривод

5 нажимных винтов, подключенный к датчику давления гидросистемы предварительного нагружения опорных валков, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью совместного автоматического регулирования продольной и попе10 речной разнотолщинности прокатываемой полосы, внутренняя полость уравновешивающего цилиндра соединена с задающим цилиндром, поршень которого кинематически присоединен к позиционному приводу, под)5 ключенному параллельно ко входу коррек1ирующего цилиндра, а через решающий усилитель — к датчику положения нажимных винтов и к датчикам давления рабочего тела в силовых цилиндрах рабочих и опорных вал20 ков, причем выход решающего усилителя подключен на его вход через автоматический переключатель и компенсационный сервопривод.

533412

Составитель В. Данилюк

Техред М. Семенов

Редактор Е. Шепелева

Корректор 3. Тарасова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2699/2 Изд. Ае 1691 Тираж 1077 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб. д. 4, 5