Устройство управления охлаждением горячекатанной полосы

 

(и)921652

Союз Советских

Социапистичесиих республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 04.02.80 (21) 2879832/22-02 с присоединением заявки М (23) П рнорнтст (51)М. Кл.

21 8 37/10

Государственный комитет по делам изаоретеннй и открытий

Опубликовано 23 . 04 . 82 . Ьюллетень,% 15

Дата дпубликования описания 23. 04. 82

f53) УДК 621.771. . 016: 66. 012-52, 1(088.8) (72) Авторы изобретения

Л.Д.Киэименко, Б.А.Кромпляс, Ю.А.Манаев и П.Ф,Шепеленко

«/

Львовский ордена Ленина политехнический:.,цдститут

f (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ОХЛАХ(ДЕНИЕМ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ

ПОЛОСЫ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) прокатных станов, в частности в автономных локальных системах управления охлаждением металла.

Известно устройство управления охлаждением горячекатаной полосы спреерного типа, содержащее датчики скорости, толщины и температуры,сифоны с индивидуальным управлением, регуляторы расхода грубого и тонкого регулирования, аналоговую ЭВМ, цифровой заводской компьютер.

Модель охлаждения, т.е. число сифонов и расход через них задается из заводского компьютера. В процессе ускорения стана коррекция производится путем изменения расхода в секции точного регулирования. При невозможности скомпенсировать рассогласование секцией точного регулирования производится изменение расхода в секциях грубого регулирования до момента, когда полученное рассогласование можно скомпенсировать. этой

5 секцией. В случае получения неудовлетворительного результата производится изменение модели охлаждения (1).

Однако трудно добиться высокой точ. ности регулирования скорости охлаждения путем изменения расхода жидкости вследствие падения давления в магистралях, наличия примесей в воде, высо. кой инерционности органов регулирования расхода жидкости.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является устройство для регулирования температуры заготовки на отводящем рольганге прокатного стана.

Устройство регулирования температуры содержит информационные датчики распылители воды и управляющую вычис лительную машину. Регулирование тем3 921652 4 пературы происходит за счет того,что инерционности испол по имеющемуся для каждой полосы дан- погрешность системы ного сортамента графику "скорость- Цель изобретения время" для смежных участков полосы ности регулирования вычисляется время пребывания на вы-, $ туры смотки и скоро ходном рольганге.На основании време- полосы перед смотко ни нахождения каждого участка полосы номных локальных си на определенном участке рольганга,а Указанная цель д также температуры конца прокатки и что в устройство, с требуемой температуры смотки полосы, IO мационные датчики, для каждого участка вычисляется ко- с индивидуальным уп личсство включенных распылителей. ляторы расхода секц

Затем это количество регулируется автомат, состоящий так, чтобы осуществлять обрызгивая::-; торов, регистра пам согласно модели" охлаждения при пр;: l3 ного регистра, расп ,хождении полосы через определенные срыва, синхронизато участки рольганга. Вычислительная коррекции, дополнит машина осуществляет управление рас- компенсации начальн пылителями в соответствии с началь- мирующий усилитель. ной моделью охлаждения, а при уско- 38 ного охлажДениЯ Раз рении полосы или при подходе полосы и дополнительные, и к моталке, т.е. после получения дан- основных секций реа ных о фактической температуре смот- ныи режим охлаждени ки, эта информация используется для дополнительных осущ изменения выбранной модели охлаждения и приспособления данной модели На фиг. 1 показа для улучшения регулирования охлажде- схема Устроиств Упр ния последующих полос 12). нием горячекатаной

Однако известное устройство име- фи г. 2 - схема срыв ет низкую точность регулирования.Это 36 схема синхронизатоР обусловлено тем, что заданная ско- блок компенсации на рость охлаждения в системе регулиро- Ha par 5 cxewa У вания температуры для выходного роль. ганга прокаткого стана достигается . Устройство (фиг в результате включения распылителей 3 я воды и корректируется изменением их ром 2 памяти, второ количества. При этом точность регу- подключен к выходу лирования ограничивается дискрет3, который по элект ностью управляющего воздействия,рав через распределител ной охлаждающей способности одного gg мои 5 сРыва, исполн распылителя. 6 другие входы схем

Относительная погрешность дискрет ности будет равна также с выходами ис с UII,Iy. -Ц WeP гистра 6 и блока 7

U Вык (1) чальнои уставки, и где U1,Ä - уровень выходного воздействия ", 0„ - уровень срабатывания последней и-й включенной секции.

Отсюда следует,. что величина погрешности дискретности достигает значительной величины, когда количество включенных секций минимально.Особенно это сказывается в начальный период охлаждения перед pa=-". оном стана. Даже без учета динамической погpptuHocTvI, которая имеет место из-за нительных органов, значительна. повышение точзаданной темперасти охлаждения и в рулон в автостемах. остигается тем, одержащее инфорраспылители воды равлением, регуий и цифровой из бло-:.з:;с -.араяти, исполнительределителя, схемы ра, устройства ельно введены блок ой уставки и сумВсе секции водябиты на основные ричем при помощи изуется началья, а при помощи ествляется коррек на функциональная авления охлаждеполосы; на а, на фиг. 3— а, на фиг; чальной установки

/ стройства коррек1) содержит блок диненный с регистй вход которого синхронизаторов рическим связям ь 4 управляет схеительным регистром

ы срыва соединены

2, соединенному полнительного рекомпенсации нас выходом исполнительного регистра 6, соединенным также с исполнительными органами основных секций 8. Выходы схемы 5 срыва и распределителя ч соединены с входами синхронизатора 3, куда поступают также напряжения U>, Ц,, U> и напряжение датчика наличия металла (ДНИ)

U, поступающее также на вход вычислительного устройства коррекции 9, на другие входы которого поступают напРяжения УВ, 03, О, и напряжения от ДНИ 2 - U, и датчика скорости V а выход подключен к исполнительным органам дополнительных секций 10.На92 !652

40

so пряжение U z поступает на входы блока компараторов и блока 7 компенсации начальной уставки, выходное напряжение которого суммируется с напояжением U от вычислителя расхода в сумматоре 1l и включается на регуляторы расхода основных секций 12.

Устройство работает следующим образом.

На вход блока .1 компараторов поступает напряжение U2, пропорциональное количеству включенных секций водяного охлаждения соответствующих на= чальной уставке. На суммирующий усилитель 11 подается напряжение 0 пропорциональное расходу основных секций однозначно связанное математической. зависимостью с количеством секций..

Исходной информацией о начале работы является сигнал датчика наличия металла в последней чистовой клети

ДНИ- 1. По этому сигналу синхронизатор 3 превращает напряжение U от вычислительного устройства во временной интервал !., прохождения неохлаж1даемого участка полосы под датчиком температуры конца прокатки (сухая голова) .

По окончанию временного интервала Т, синхронизатор выдает сигнал разрешения записи числа выбранных для включения секций в унитарном коде из блока 1 компараторов, B регистр памяти 2, представляющий собой параллельный N-разрядный регистр (где N — количество секций) информационными входами соединенный с блоком 1 компараторов, входами синхронизации и сброса — с синхронизатором 3. Одновременно на вход вычислительного устройства коррекции 9 подается напряжение U g соответствующее включению наперед заданного числа включаемых дополнительных секций,При этом из вычислительного числа основных секций вычитается соответствующее число включаемых дополнительных секций. Это распределение секций необходимо для возможности отключения дополнительных секций в случае отрицательной коррекции.

Затем синхронизатор 3 через расчитанную задержку времени Х, необходимую для прохождения начала охлаждаемого участка до первой секции .охлаждения (задается величиной напряжения Он), выдает импульс на распределитель 4, представляющий собой двоичный счетчик, счетный вход и вход Сброса" которого соединен с соответствующими выходами синхронизатора 3 и синейный дешифратор на Ч+! число состояний счетчика. При этом на первом выходе распределителя появляется логическая "!" и разрешается перезапись из первого разряда регистра 2 памяти в исполнительный резистор 6, нагрузкой которого есть исполнительные органы основных секций 8. синхронизат р выда ет с==;.:::,ç пульсов с периодом 1, . определяемым напряжением Ы, пропорциональным времен прохож;,ения полосы расстояния между секциями, а распределитегь 4 разрешает перезапись кода включения секцил (логической "l") из регистра 2 памяти в соответствующие разряд.,-: исполнительного регистра 6.

Процесс продолжается до включения. всех выбранных секций, после чего схема срь:===- 5 выдает сигнал в блок синхронизатора QD окончании цикла работы для основных секций, 8 случае включения всех секций импульс "Останов" в блок 3 синхронизатора поступает:. з и- -! выхода распределителя

Схема срыва 5 (фиг. 2) состоит из схем И входы которых соединены с соответствующими инверсными выходами разрядов регистра памяти (Р П) исполнительного регистра (РИ), а та кже с соот ветст вующиии выходами распределителя 4 (РР). При необхо-димаст:, включения h секций, n+! импульс из распределителя 4 поступит на схему ИЛИ, поскольку на двух других входах схемы ИЛИ будут высокие потенциалы, что соответствует невключению секций. Этот импульс поступит на соответствующий вход синхронизатора 3 и произведет "Останов цикла работы.

Далее производится периодическая коррекция числа основных секций в зависимости от параметров прокатки: опрос датчиков и запись ново о значе— ния числа и-секций в регистр 2 памяти, коорекция числа секций в регистре 6 в соответствии с прохождением нового участка полосы под соответствующими секциями, срыв цикла работы и начало следующего.

Процесс продолжается до выхода полосы из последней чистовой клети, о чем сигнализирует отрицательный перепад напряжения от ДНМ 1. При этом

921652,срывается цикл регулирования, сбрасываются регистр 2 памяти, распределитель 4 и через временной интервалт начинается перезапись кода выключения секций (логический "0") из регистра 2 памяти в исполнительный регистр 6 импульсами с периодом из распределителя 4. Процесс продолжается до выключения всех секций и устройство становится в исходное сос- »0 тояние.

Схема сигналиэатора приведена на фиг. и включает аналоговые кл.:чи 13--15, у-.равляемые триггерами

16-19, формирователи 20 — импульсе по положительному перепаду, и по от" рицательному перепаду - 28, 29, жду щий мультивибратор 30, формирующий импульс длительностью, зависимой cò управляющего напряжения схемы о

31-34, 38 И - 35-37 - ИЛИ.

Исходной информацией начала рабо" ты является положительный перепад напряжения от ДНИ- 1. формирователь

20 формирует импульс, задний фронт которого устанавливает триггер 16 в состояние "1" и открывается ключ 13, при этом задний фронт формирователя 21 эапускае1 через схему 35 ИЛИ ждущий мультивибратор 30 на управляющий вход которого поступает через ключ 13 напряжение U и мультивибратор формирует импульс длительностью времени прохождения "сухой голо»,, вы" полосы возле датчиков, по заднему фронту которого формирователь 29 формирует импульс, задний фронт кото-, рого сбрасывает триггер l6, ключ 13закрывается. При этом срабатывает

:ормирователь 22. Задним фронтом им- @ пульса которого триггер 17 устанавливается в "1", Длительности импульсов формирователей 21-26 выбраны больше времени закрытия (открытия) ключей

13-15, с целью устранения гоночных ситуаций. триггер 17 открывает ключ

14, импульс формирователя 23 через схему 35 ИЛИ запускает ждущий мультивибратор 30, который формирует импульс, длительностью - время прохождения начала охлаждаемого участка полосы до первой секции охлаждения, по заднему фронту которого формирователь "9 выдает импульс, поступающий через схему 33 И н.-. входы

55 синхронизации регистра 2 памяти и через схему 32 ИЛИ на вход R-т иг ера !

7, задн -=.м фронтом сбрасывая его, ключ 14 размыкается. При этом срабатывает формирователь 24, задний фронт импульса которого устанавливает триггер 18 в "1", при этом замыкается ключ l5, а формирователь 25 запускает ждущий мультивибратор 30, который генерирует импульс длительностью Ъ времени прохождения начала охлаждаемого участка полосы между двумя со-,. седними секциями, по заднему фронту которого срабатывает формирователь

29, импульс которого через схему 31

И поступает на счетный вход с-етчика распределителя 4 и через схему 35 ИЛИ задним фронтом вновь запускает ждуший мультивибратор 30. Таким образом r .. нерируется серия импульсов ",. периодсм . Процесс продолжается до пос.т пления импульсов срыва от схемь» срыва (СС) или o-; распределителя (PP), которые сбрасывают триггер 18, при этом прекращае — ñÿ генерация импульсов вследствие закрытия схемы 31

И и снятия напряжения U, срабатывает формирователь 26„ импульс которо" го через схему 36 ИЛИ поступает на сброс счетчика распределителя 4 и через схему 34 И вЂ” задним фронтом запускает триггер 17. Начинается но вый цикл работы схемы, аналогичный выше описанному, но без формирования интервала Т» . Циклы продолжаются до момента выхода полосы из послед-ней чистовой клети, при этом ДНИ 1 формирует отрицательный перепад напряжения, срабатывает формирователь

28, импульс которого срывает цикл работы: сбрасывает триггер 17 или

18, через схемы 36 и 37 ИЛИ сбрасывает соответственно распределитель 4 и регистр памяти 2 в нуль и устанав" ливает триггер .19 в состояние "1".

При этом срабатывает формирователь

27 и задним фронтом своего импульса устанавливает триггер 17 в состояние

"1". Начинается обычный цикл работы.

Процесс продолжается до поступления импульсов срыва от схемы срыва (СС) или от распределителя (PP). При этом сбрасывается триггер 18 и срабатывает формирователь 26, импульс которого сбрасывает счетчик распределителя

4 через схему 36 ИЛИ и триггер 18 че рез схему 38 И. Схема приходит в исходное состояние.

Блок компенсации начальной устав" ки 7 (фиг. 4) состоит из суммирующего усилителя А вычитающего усилителя 39, электронных ключей К -К„. Ключи К» -К управляются триггерами со9 92165 ответственных разрядов регистра 2

: памяти (РП). После записи из аналогоцифровоro преобразователя дискретного количества включаемых секций в триггеры регистра памяти, срабатывают связанные с ними ключи и на выходе усилителя Al появляется инвертированное напряжение, равное Unopn-,где

U al порог дискретности одной секции, поступает на вход вычитателя 39, r0 на другой вход которого поступает напряжение от вычислительного устройства, пропорциональное количеству включаемых секций U g. Полученная разнос-ь поступает на масштабный суммирующий усилитель 11 (фиг. 1), на другой вход которого поступает напряжение U,ïðoпорциональное расходу секций. Нагрузкой усилителя !1 есть регуляторы расхода (пример; U = 3,58; 0мр =" 1Â, р0 тогда n = =3 секции, на выходе А, = 3В, разность — 0,5 В поступает на усилитель 11) изменяя при этом расход через секцию.

Вследствие этого происходит компенсация погрешности дискретности.

Устройство коррекции 9 (фиг. 5) состоит из сумматора 40, соединенного с блоком компараторов 41 выходы ко" торого через блоки ключей 42 и 43 50 соединены соответственно с регистра" ми предварительной 44 и основной 45 памяти. Кроме того, выходы регистра

44 соединены с входами регистра 45 через блок ключей 46. Выходы регистра 45 соединены с исполнительными органами дополнительных секций 47 с управляющими входами блока ключей

48, выходы которых подсоединены ко входу сумматора 49 выходом подсоединенного к входу сумматора 40, на другие входы которого поступают напряжения U, 0, и напряженнь U> через ключ 50, управляемый устройством управления, состоящим из триггеров 51, 52, аналоговых ключей 53, 54, ждуще-! го мультивибратора 55, формирующего импульс, длительность которого зависит от величины управляющего напряжения, формирователей импульсов по

50 положительному перепаду 56, 57„ по отрицательному — 58, 59, схем 6062 И, схем 63-65 ИЛИ.

Схема работает следующим образом.

В исходном положении регистры 44, 55

45, триггеры 51, 52 нулевом положении. При этом U = О, 0 = 0 на выходе сумматора 40 напряжение 05 соот10 ветствующее количеству заведомо.включаемых дополнительных секций, поступающее на вход сумматора 40 через открытый ключ 50. По положительному перепаду напряжения от датчика наличия металла после последней чистовой клети ДНЯ 1 срабатывает формирователь 56, импульс которого через схему 60 И 63 ИЛИ открывает ключи блока

42, записывая начальное дискретное числа включаемых секций в регистр (Ф пре0взоит ной памяти 4+ 1 opQ3

cxc:.у 65 ИЛИ задним фронтом запускает ждущий мультивибратор 55, на управляющий вход которого через открытый ключ 53 поступает напряжение и мультивибратор формирует импульс дли.

1+ 1 тельностью"с == ------ - где 1 - длиV на рольгайга от последней клети до. дополнительных секций 1 — длина неохлаждаемого участка в начале поло" сы, V -: корость движения полосы,по заднему фронту которого формирователь

59 выдаст импульс, установивший триггера 51, 52, в состояние "1", при этом ключи 50, 53 закрываются, и открывает блок ключей 46 через схему

6l И. При этом по заднему фронту импульса начальное количество включаемых секций перепишется в основной регистр 45 из регистра 44. Нагрузкой разрядов регистра 45 являются исполнительные органы дополнительных секций 47 и ключи блока 48, при этом на выходе сумматора 49 появится напряжение U, = nV,, где V - .напряжение порога срабатывания одной секции,поступающее на сумматор 40. Триггер 51 находится в состоянии "1" на протяжении прокатки полос данного сортамента, При достижении полосой сечения моталки сработает датчик ДНИ 2, его положительный перепад напряжения за" ! пускает формирователь 57. На входе сумматора 40 будет напряжение U i и Ua пропорциональное числу секций необходимых для включения (выключения) чтобы скомпенсировать рассогласование фактической скорости охлаждения от заданной. Полученная первая коррекция по импульсу формирователя 57, поступающему на блок ключей 42 и 43 через схемы 6 > и 64 ИЛИ из блоков компараторов записывается в регистр предварительной памяти 44, с целью переноса этой коррекции на последующую полосу данного сортамента, и в основной регистр 45. Этот же импульс

11 92 l6 формирователя 55 запускает мультивибратор 55, на управляющий вход которого поступает напряжение, пропорциональное скорости полосы V через открытый ключ 54, по заднему фронту 5 мультивибратора 55 срабатывает формирователь 59, импульс которого открывает ключ 54 через схему 64 ИЛИ и производится запись текущей коррекции в регистр 45. Процесс носит пери- о одический характер, поскольку импульс формирователя 59 поступает на вход запуска мультивибратора . -5 че; открытую схему 62 И, 65 иЛИ. При г:.ступлении полосы в моталку oòðèöeтельный перепад ДНИ 2 запускает формирователь 58, импульс которого сбр=сывает регистр 45 и триггер 52, при этом генерирование импульсов срываеT ся, так как схема 62 И закрывается, . в

Полученный при этом еще один импугьс не откроет ключ 46„ так как схема 61

И будет закрыта нулевым потенциалом

ДНИ 1. При прокатке следующих поло= данного сортамента аглоритм рработы не меняется, только по положительному перепаду ДНИ 1 не производится запись информации в регистр 44 (схема 60 И закрыта), спус",-я время регистр 45 перег„ сывается первая кор- зо рекция предыдущей пог;осы из регистра 44.

Использование предлагаемо о устройства управления горячекатаной полосы на широкополосных станах горячей прокатки позволяет увеличить точность регулирования заданной температуры

52 смотки и скорости охлаждения полосы перед смоткой в рулон, являющихся ос.— новными параметрами формирования микроструктуры проката.

Формула изобретения

Устройство управления охлаждением горячекатаной полосы, содержащее секции подачи воды с индивидуальным управлением, информационные датчики, регуляторы расхода воды s секциях,вычислитель расхода, блок компаратс-ров, регистр памяти, исполните.-ьный регистр, распределитель, схему срыва., синхронизатор, устройство коррекции, о т л и ч а ю щ е е с я тем., что. с целью повышения точности рег. гьирования заданной температуры смотки и скорости охлаждения горячекатаной полосы, в него дополнительно введены блок компенсации начальной уставки, суммирующий усилитель,причем входы блока компенсации соединены с входом блока компараторов и выходом регистра памяти, а его выход соединен с входом суммирующего усилителя, другой вход которого соединен с вычислителем расхода, а выход суммирующего усилителя соединен с регуляторами расхода воды в секциях.Источники информации, принятые во вним" íèå при зкспертизе

1. ron and Steel Ело . 1970, N 9.

2. Патент США (1 3604234, кл. В 21 В 37/10, 1973.

921652

Сосгавитель A,Àáðoñèìaí

Редактор А.Шандор Техред 11, Тепер Корректор A. Дэятко

Эаказ 2441/9 Тираж 842 Подписное

БНИИП11 Государственного комитета СССР по де.-ам и:-обретений и открытий

113035, М..: :.ва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная,