Система регулирования диаметратрубы

 

Союз Советскив

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 191077 (21) 2540988/22-02 (5))М. Кл.

В 21 В 37/00 с присоединвнием заявки HP (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открыти й

Опубликовано р 7р 2 81. Бюллетень М 5

Дата опубликования описания (53) УДКб 21. 77 4. .352 (088. 8) М,A.Õåëêàäçå, Л.A.Ìàãðàäçå, A.A.Pypya, М,Д.Тавдишвили, P.A.Òõåëèäçå, П.A.Öåðåòåëè и В.И,Эзаке-.è (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт Автоматпром (71) Заявитель (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИАМЕТРА ТРУБЫ

Изобретение относится к металлургии и может бытЪ применено в области регулирования диаметра трубы, в многоклетевых двухвал.:овых калибровочных или редукционных станах с клетями, попеременно наклоненными в различные стороны под углом 45о к горизонту и под углом 90о друг к другу, в трубопрокатном производстве.

Известна система регулирования диаметра трубы на калибровочном (редукционном) стаде, содержащая датчик температуры трубы, датчик диаметра трубы на входе стана, датчик положения верхнего валка, подключенные 15 ко входам вычислительного устройства и блока моделирования работы калибровочного стана, датчик диаметра трубы на выходе стана, подключенный ко входу блока моделирования работы ста- 20 на, блок уставок, подключенный ко входу вычислительного устройства и устройства управления, подключенного ко входу регулирующего органа, причем блок моделирования работы стана 25 подключен ко входу вычислительного устройства, выход которого соединен со входом устройства управления, дополнительные датчики положения верхнего валка, датчик диаметра трубы 30 на выходе стана, регулирующий орган устройство управ лени я, блок уст амок,. вычислительное устройство, блок моделирования работы стана, а также устройство определения. овальности трубы и дв а корректирующие ус тройства, причем дополнительный блок уставок подключен ко входу доголнительного ) вычислительного устройства, а ко входам дополнительного блока моделирования работы стана и вычисл..тельного устройства подключены дополнительный датчик положения верхнего валка, вышеупомянутые датчик температуры трубы и датчик диаметра трубы на входе стана, дополнительный датчик диаметра. на выходе стана через дополнительные блок модели работы стана, вычислительное устройство и устройство управления подключен ко входу дополнительного управляющего органа, а вышеупомянутый и дополнительный датчик диаметра трубы на выходе стана через устройство управления овальности трубы и корректирующие устройства подключены ко входам вышеупомянутого и дополнительного устройства управления (1 ).

Недостатком известной системы является то, что на входе стана диаметр трубы измеряется одним измерителем, 801919 для II -ой плоскости а труба не всегда имеет форму окружности, Поэтому прогнозирование диаметра трубы в чистовых клетях, которые расположены под углом 90О относительно друг друга происходит с определенной неточностью, что приводит к снижению выхода годной продукции.

Целью изобретения является увеличение выхода годной продукции.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая система регулирова- 10 ния диаметра трубы на калибровочном (редукционном) стане, содержащая датчик температуры, два датчика положения верхнего валка чистовой клети, соединенные соответственно со входами вычислительных устройств и блоков моделирования работы стана, два датчика дпаметра трубы на выходе стана, соединенные с блоком моделирования работы стана и с устройством определения овальности, которое в свою очередь соединено с корректирующими устройствами, а последнее с устройствами управления, входы которых соответственно соединены с вычислительными устройствами,а выходы с регулирую- 25 щими устройствами, два блока уставок соединены с вычислительными устройствами, с которыми соединены соответственно. блоки моделирования работы стана, датчик диаметра трубы на вхо- 3р де стана, дополнительно снабжена вторым датчиком диаметра, трубы установленным на входе стана, соединенным первыми входами блока вычислительного устройства и блока моделированля 35 работы стана для управления последней чистовой клетью, а первый датчик диаметра трубы на входе стана соединен с первыми входами блока вычислительного устройства и блока моделирования работы стана для управленля предпоследней чистовой клетью.

Предлагаемая система регулирования диаметра, трубы изображена на чертеже.

Регулирование диаметра на калибровочном (редукционном) стане 1 осу- 45 ществляется при помощи регулирующих органов 2,3, установленных на последних двух клетях (чистовых) . Ko входу регулирующих органов 2,3 подключены устройства управления 4,5. 50

Обработку измерительной информа-. ции осуществляют вычислительные устройства 6,7 которые подключены к устройствам упоавления 4,5.

На входе вычислительных устройств

6,7 подключены блоки 8,9 модели работы стана и уставок 10„11 датчики 12,13 диаметра и датчик 14 температуры трубы на входе стана, датчики 15 и 16 положения верхнего валка предпоследней и последней чистовых

60 клетей. На входе блока 8,9 модели работы стана подключены датчики 1218, температуры, диаметра на входе стана, положения валков, диаметра. на выходе стана.

Ко входу устройства управления подключены вычислительные устройства

6,7 и корректирующие устройства 19, 20, на входах которых подключено устройство 21 определения овальности трубы. Ко входу устройства 21 определения овальности трубы подключены датчики диаметра трубы на выходе стана.

Система работает следующим образом.

На входе системы калибровочного стана с датчиком 12,13 диаметра трубы подают следующие параметры Рр и

fl измеряемые в плоскостях I и й наклоненных н разные стороны под углом 45 к горизонту и под углом 90 друг к другу, температура трубы перед калибровочным станом Тк (датчик 14) и расстояние между валками а„ и а (датчики 15,16) на последних двух клетях (чистовых).

Выходными параметрами являются: !

И

Э н и ?)я — диаметры трубы после калибровочного стана, измеряемые в тех же плоскостях, в которых измеряется труба до калибровочного стана.

Прогнозирование выходных параметров диаметра трубы после калибровочного стана в разных плоскостях производится по математической модели: для 1-ой плоскости ! !

Р,! 2 й-1 К,И,И-1С к,М!!

Н 1М1 PÍ 2Н< КИ 3N-" где Т1«1 1)«1I — прогнозируемые диаметры трубы соответственно дпя I и и плоскости;

11" — диаметры трубы перед калибровочным станом соответственно для 1 л и плоскости;

Т вЂ” температура трубы перед

К калибровочным станом;

I а, а„— расстояние между валками соответственно пред) Н КN последней и последней чистовых клетей;

К, К вЂ” коэффициенты модели,по1 н-е 1!К-1 лученные по предыдущей трубе.

Модель калибровочного стана представляется как функциональная зависимость между выходными параметрамл и входными параметрами (0>, Т„, !

1 а ) Ъ =, к„ъ„, 1-1 где У вЂ” выходной параметр;

Х вЂ” входные параметры;

ӄ— коэффициент модели.

801919

Уточнение коэффициентов производится по формуле з

К К + 3N 11К(,МХ,Н

Х .7 X„N где )) — коэффициент, обеспечивающий наибольшую скорость сходимости коэффициентов.

Ъ

P N 2 н-1 х.,4 З (4

2К Х. =К Э К Т +К

1=1

14-1,Н К,14 К,Н где 3 4 — средняя сумма квадратов

ВХОДНЫХ ВЕЛИЧИН К й-НОМУ шагу, P N-1 — средняя сумма квадратов входных величин накопления к предыдущему шагу;

cL — коэффициент усреднения.

Производится расчет предсказанного значения диаметра

N 1,й- 4 Р Н 2,14-4 К,N 3,N-4 К,N где Э вЂ” предсказанное значение

N диаметра трубы на выходе из калибровочного стана;

К . — коэффициент модели калибровочного стана Ilo диаметру °

Если предсказанное значение диаметра трубы((значительно отличается от фактического 2Н, то коэффициенты модели уточняются по формуле:!

1!NЮ р .( где дК»

1" (4 величина, характеризующая ошибку

» предсказания;

1) е D,4 — фактическое и предсказанное отклонения диаметра трубы.

Проверяется неравенство: (DN->N)Pg

Если это неравенство выполняется, то производится деление на я и опредегдето „, Т„н- диаметр и температура трубы перед калибровочным станом; а — расстояние между валкаk1l4 ми. ляется(l4 ° Если же числитель больше знаменателя, то ьн принимается равной 1, если DN > D либо равной — 1, н если Э(4 < D

Уточнение коэффициентов модели производится по следующим выражениям: (4 К1N 4 NDPN (2 14 2,14-1 N К, N 3, N 3,N-1 N К,И

1Ц На величину К накладывается or1N раничение

КМ14,1 (К1,14 (К 4,ма» и если K. выходит за Одйн из пре1И делов, то коэффициент принимается

15 равным этому пределу.

На этом заканчивается уточнение модели.

Уточнение математической модели согласно вышеописанному принципу происходит в блоках 8,9 модели, ко(t ( торые выдают оценки К.((К д К»(блок

8) К" K К" (блок 9), полученные ,t д, в предыдущем шаге.

Эти оцеики сообщаются вычислительным устройствам 6,7, где производится вычисление величины отклонения валков калибровочного стана.

Производится предсказание отклонЕния диаметра трубы, которое получится без дополнительной подстройки ста30 на (", D Я) .

Так как целью управления является получение трубы с заданным Отклонением от уставки (D „cog» ), то необходимо валок переместить так, чтобы полу35 чилось обжатие, равное величине для

1 плОскОсти Э leos» — D 4 и Д и ля плоскости D1(еову, †1)»".

Ввиду того, что допускаемое обжа-гие на калибровочном стане не может быть больше заданного значения п1(о», 40 (о 1ИЕО6» N 1 Wa» "1 НЕ.ОВ» 14! 111а» управляющее воздействие вычисляется по формуле:

45 для предпоследней числовой клети

I а(н Ъ и для последней чистовой клети

»II ьа - П ЕОВ»->» 4 <"Э, М

55 где K „ „, K „ „- коэффициент при а„ и а в модели калибровочного стана.

Если (+He05» т((4 ) В111 а»или (DHecie»

-11" ))м„а», то величинУ УпРавлЯющего

N воздействия определяют исходя из максимально допустимого обжатия для предпоследней чистовой клети

inax

КЗ Н-1

801919,ли для последней чистовой клети

А С1 !!!с(х ъ !!

,N-1

На этом заканчивается расчет величины отклонения валков.

Вычислительные устройства 6,7 выдают значения величины дополнительных отклонений ь а, A а блокам устройств управления 4,5.

Блок 21 определения овальности работает следующим образом.

В этот блок 21 от датчиков 17, 18 подаются фактические диаметры трубы в двух перпендикулярных плоскостях после калибровочного стана Э, D

Диаметры трубы сравниваются ь D =

I fl

=Зы — Эы, и определяется знак а 13

Затем производится умножение сГ dL аэ где д. - коэффициент, который определяется эмпирически с учетом сортамента.

Далее происходит размножение.

С устройства размножения получаем два значения Д и Д2, roc-.îðûå соответственно подаются к корректирующим устройствам 19,20.

Каждый из корректирующих устройств состоит из двух блоков.

В первом блоке происходит умножение 8 = 3 .d.

Коэффициент )) определяется эмпирически с учетом сортамента.

Второй блок осуществляет вычитание 1 — о

На выходе корректирующих устройств

18,20 получаем значения 1 — e„, 1 — б2, которые характеризуют овальность трубы. Если окажется, что дЭ Р

О, тогда С.1= О и Bz =О и значит нет необходимости перемещать валки по причине нарушения овальности.Если же à21Î, тогда B„g О, Ь2 4 О и происходит перемещение валков по причине нарушения овальности.

Значение 1 — eq от корректирующего устройства 19 поступает на вход устройства управления 4,а значение 1-Е.2 от корректирующего устройства 20 на вход устройства управления 5.

Устройствами управления 4 и 5 вычисляются новые положения валков чистовых клетей а < и а, в устройстве управления происходит умножение (1 — б ) а ан, а затем — сложение, 4„„= („„,„ (1-e)caÄ н!я-1

Если овальность не нарушена, тогда e=О ! ан,N ан,н-q + аа

В этом случае система работает как система управления диаметром.

Когда Е Ф О, тогда система управления кроме диаметра трубы устраняет овальность.

Величины отклонения валков от исходного положения должны удовлетворять vcJIopHK! а !„„, а h hi a д„, где а „ и а о — величины, которые задаются оператором перед началом прокатки и представ5 ляют собой ограничения на перемещения валков вверх и вниз от исходного положения чисто1О вых клетей.

Во время отработки управляющего воздействия все время производится анализ состояния системы перемещения.

После вышеуказанных вычислений значения а„ и а „ я устройств ! управления (4 и 5) передаются регулирующим органам (2, 3) . Регулирование раствора валков продолжается до тех пор, пока не устранится овальность. Таким образом, 20 предполагаемая система осуществляет повышение выхода годной продукции.

Формула изобретения

Система регулирования диаметра трубы, содержащая датчик температуры, два положения верхнего валка чистовой клети, соединенные соответственно со входами вычислительных устройств и блоком моделирования работы стана, два датчика диаметра трубы яа выходе стана, соединенные с блоком моделирования работы стана и с устройством определения овальности, которое в

35 свою очередь соединено с корректирующими устройствами, а последнее — с устройствами управления, входы которых соответственно соединены с вычислительными устройствами, а выходы с

40 регулирующими устройствами, два блока уставок соединены с вычислительными устройствами, с которыми соединены соответственно блоки моделирова ния работы стана, датчик диаметра трубы на входе стана, о т л и ч а ю

4 щ а я с я тем, что, с целью увеличеия выхода годной продукции, она дополнительно снабжена вторым датчиком диаметра трубы, установленным на входе стана, соединенным с первыми Входами блока вычислительного устройст ва и блока моделирования работы стана для управления последней чистовой клетью, а первый датчик диаметра трубы на входе стана соединен с первыми входами блока вычислительного устройства и блока моделирования работы стана для управления предпоследней чистовой клетью.

60 Источ!ники информации, принятые на вя :мание при экспертизе

1. Авторе к:.." " !!!.!.етельство СССР по заявке Р::! г . !, Я кл. В 21 !« :i,;Г!, 06, "7, 801919

Подписное

Заказ 10214/9 Тираж 899

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Абросимов

Редактор Е.Братчикова Текред М. Коштура Корректор I, Ðåøåòíèê