Устройство регулирования межклетевого натяжения на непрерывном стане холодной прокатки

 

УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ МЕЖКЛЕТЕВОГО НАТЯЖЕНИЯ НА НЕПРЕРЬШНОМ СТАНЕ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ, содержащее задатчик и датчик натяжения между любой рассматриваемой и предыдущей клетями, выходы ко.торых подсоединены к двум входам алгебраического сумматора, выход которого подсоединен с регулятору натяжения покоя, в обратную связь которого подсоединен блок регулируемой зоны нечувствительности, на управлянзщий вход которого через функциональный преобразователь подсоединен датчик скорости прокатки, о т jf и чающееся тем, что, с целью повышения точности поддержания заданного межклетевого натяжения при малых скоро сгях прокатки, включая нулевую скорость, выход регулятора натяжения покоя подсоединен к входу регулятора тока системы управления рассматриваемой клети и к входу дополнительно введенного блока диф- С ференцирования, выход которого подключен к входам регуляторов скоростей систем управления всех послелуннцих клетей. S С б СО со 00 00

(19) (11) i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5II В 21 В 37 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, к вторсноМм свидктельствм ю

° «Ь

9 °

Ъи

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3450961/22-02 (22) 11.06.82 .(46) 30.08.83. Бюл. Р 32 . (72) A.Å.Áðàóí, Б.Н.Дралюк и A.Å. Тикоцкий (71) Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения Производственного объединения "Уралмаш" (53) 621.771.237(088.8) (56) 1. Дружинин Н.H. Непрерывные станы как объекты автоматизации. ,. M. "Металлургия", 1975, с.279-282.

2. Патент США 9 3507134, кл. В 21 В 37/00, опублик. 1970. (54)(57) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ

MEEIQIETEBOI O HATKKEHHSI HA HEIIPEPHBHOM СТАНЕ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ, содержащее задатчик и датчик натяжения между любой рассматриваемой и предыдущей клетями, выходы которых подсоединены к двум входам алгебраического сумматора, выход которого подсоединен с регулятору натяжения покоя, в обратную связь которого подсоединен блок регулируемой зоны

1 нечувствительности, на управляющий вход которого через функциональный преобразователь Подсоедииен датчик скорости прокатки, о т х(и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности поддержания заданного межклетевого натяжения при малых скоростях прокатки, включая нуле» вую скорость, выход регулятора натяжения покоя подсоединен к входу регулятора тока системы управления рассматриваемой клети и к входу дополнительно введенного блока дифференцирования, выход которого подключен к входам регуляторов. скорос- /фф тей систем управления всех последующих клетей ° С:

1037983

Устройство относится к автоматизации производственных процессов, а именно к автоматическому регулированию межклетевых натяжений на непрерывном стане холодной прокатки.

Известно устройство системы 5 регулирования межклетевых натяжений, в которой исполнительным Механизмом, регулирующим натяжения в каждом межклетевом, промежутке прокатного стана, является нажимной механизм последующей по отношению к рассматриваемому промежутку клети °

Перемещение нажимного механизма последующей клети вверх приводит к увеличению натяжения в рассматриваемом промежутке, а перемещение вниз к уменьшению этого натяжения. В соседних ме>кклетевых промежутках натяжения при этом практически не изменяются (1 j.

Однако регулирование межклетевых натяжений с воздействием на нажимные механизмы возможно только при достаточном уровне скорости прокатки (выше ЗЪ номинальной скорости ). Это связано с резким умень25

1 шением влияния перемещения нажимного механизма на натяжение полосы при низких скоростях прокатки. Поэтому на малых скоростях прокатки, близких к нулевым, во избежание аварий регуляторы натяжения с воздействием на нажимные механизмы отключают и межклетевые натяжения остаются неконтролируемыми. Это может привести,.к обрывам полосы. 35

Работа прокатного стана на скоростях, близких к нулевым, в том числе нулевой скорости, происходит прИ остановке и трогании стана с по- лосой. Время работы стана в таком 40 режиме составляет заметную долю в общем цикле, поэтому желательно иметь возможность регулирования ме>кклетевых натяжений на скоростях прокатки, близких к нулевой. 45

Наиболее близким к предлагаемому является устройство регулирования межклетевого натяжения, которое включает в себя задатчик и датчик натяжений между любыми. двумя клетями i-1 и 1, выходы которых,подключены к двум входам алгебраического сумматора, выход которого подсоединен к регулятору натяжения покоя, в обратную связь которого подсоединен блок регули1>удомой зоны нечувствительности, на управляющий вход которого через функциональный преобразователь подсоединен датчик скорости прокатки. Устройство позволяет регулировать межклетевое натяжение не только 60 на скоростях прокатки выше ЗЪ номиналь ной путем воздействия на нажимной механизм последующей клети, но регули ровать и на малых скоростях, изменяя скорость вращения валков преды- 65 душей клети, для чего регулятор натяжения .при малой скорости прокатки переключается на вход системы управления скоростью прокатных валков данной клети (21

Недостатком известного устройства является то, что с одним и тем же регулятором натяжения невозможно обеспечить оптимальное регулирование на высоких и низких скоростях прокатки, так как при переключении изменяется объект регулирования.

Поэтому следует предусмотреть специальный регулятор натяжения — регулятор натяжения покоя, работающий только на малых скоростях,. в том числе при нулевой скорости.

В отличие от регулирования натяжения через нажимной механизм регулирование через скорость прокатных валков имеет тот недостаток, что оно не автономно, и при регулировании натяжения в любом i-1, 1 межклетевом промежутке путем Изменения ско рости валков i-1 или i-ой клети одновременно будет вноситься возмущающее изменение натяжения в соседней с данной клетью промежуток(1 -2, i-1 или i, i+1 ).

Таким образом, при регулировании межклетекого натяжения через скорость клетей регуляторы натяжения во всех промежутках оказываются взаимосвязанными, причем работа каждого в отдельности регулятора отрицательно сказывается на работе остальных.

Это взаимовлияние не позволяет получить качественное регулирование натяжения на нулевых скоростях прокатки.

Цель изобретения — повышение точности поддержания заданных межклетевых натяжений при малых скоростях прокатки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве регулирования межклетевого натяжения на непрерывном стане холодйой прокатки, содержащее задатчик и датчик натяжения между любыми двумя клетями, выходы которых подсоединены к двум входам алгебраического сумматора, выход которого подсоединен к регулятору натяжения покоя, в обратную связь которого подсоедин н блок регулируемой зоны нечувствительности, на управляющий вход которого через функциональный преобразователь,подсоединен датчик скорости прокатки, выход регулятора натяжения покоя подсоединен с входу регулятора тока системы управления рассматриваемой клети и к входу дополнительно введенного блока дифференцирования, выход которого подсоединен. к входам регуляторов скоростей систем управления всех последующих клетей.

1037983 изменения натяжения в промежутке между клетями i, i — 1 необходимо валки i -1 клети повернуть на угол

Ф, а чтобы исключить изменение на1 тяжения в промежутке i— - 1,, i- 2

5 от поворота 1 — 1 клети, надо повернуть валки i — 2 клети все на тот же угол Ч; . Таким образом, поворот всех последующих эа i-ой клетей на угол .М обеспечит и вариантность щ натяжений во всех последующих за

i — 1, i межклетевых прбмежутках.

Построение регуляторов натяжения покоя во всех межклетевых промежутках по такой структуре обеспечивает автономность регулирования, уст:раняет их взаимовлияние, позволяет

- существенно увеличить быстродействие каждого. регулятора в отдельности и тем самым повысить точность поддержания заданных межклетевых натяже20 нии на скоростях прокатки, близких к нулевой.

Необходимую информацию о величине угла поворота i-ой клети можно получить из выходного сигнала регу25 лятора натяжения покоя, i- 1, промежутка, преобразовав его соответствующим образом в блоке дифференцирования. Подав этот сигнал на регуляторы скорости всех последующих

30 за i-ой клетей, можно одновременно повернуть прокатные валки всех клетей на угол М;. Определим, какой должна быть для этого передаточная функция блока дифференциарования.

З5 На фиг. 2 изображен регулятор 4 натяжения покоя, контур тока (KT) системы регулирования привода валков i-ой клети с постоянной времени Т-; пропорциональный регулятор

40 cKopocTH (РС ) привода валков х Ой клети с коэффициентом К с; электфэмеханическая постоянная времени (Тщ) приводного электродвигателя; постоянная интегрирования (Т ) связывающая скорость щ. и угол поворота

1 валков > передаточный коэффициент

К„, величина которого зависит от упругости полосы и межклетевого расстояния, связывает угол поворота валков 1-ой клети с межклетевым

50 натяжением полосы F; „,, коэффициент нагрузки (Кн ), датчик 2 натяжения.. На фиг. 3 дана преобразованная структурная схема, в которой контур скорости {КС ) представлен в сверну -«Ы том виде с передаточной функцией ðÑ т. т т м т м 2 рс рс

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — расчетная схема контура регулирования натяжения покоя между клетями 1-1, 1 с передаточными функциями отдельных звеньев; на фиг. 3 преобразованная структурная схема .контура регулирования натяжения между клетями .i-1, i на фиг. 4 функциональная схема дифференцирования; на фиг. 5 — характеристика

"вход-выход" функционального преобразователя.

Устройство (фиг, 1 ) включает в себя задатчик 1 и датчик 2 натяжения между клетями i-1, i, алгебраический сумматор 3, регулятор 4 натяжения покоя, блок 5 регулируемой зоны нечувствительности, функциональный преобразователь б, датчик 7 скорости прокатки, ренулятор 8 тока системы управления i-ой клети, блок 9 дифференцирования и регуляторы 10-12 скорости всех последующих эа 1-ой клетей. Причем выходы задатчика 1 и датчика 2 натяжения подключены к вдум входам алгебраического сумматора 3, выход которого подсоединен к регулятору 4 натяжения покоя, выход которого в свою очередь подключен к регулятору 8 тока системы управления

i-ой клети, в обратную связь регулятора 4 натяжения покоя включен . блок 5 регулируемой зоны нечувстви тельности, на управляющий вход которого через функциональный преобразователь б подключен датчик 7 скорости прокатки; вход дифференцирующего блока 9 подключен к выходу регулятора 4 натяжения покоя, а его выход — к входу регуляторов скоростей всех последующих за i-ой кле- тей.

Устройство работает следующим образом.

При малых скоростях прокатки с появлением отклонения натяжения между клетями i-1 и 1 от заданного на выходе алгебраического сумматора появляется напряжение, пропорциональное ошибке, которое преобразуется соответствующим образом в

ПИ-регуляторе натяжения покоя и в качестве задания тока (момента ) поступает на вход регулятора тока

i-ой клети. Прокатные валки поворачиваются на определенный угол и натягивают полосу в промежутке

1-1, i устраняя возникшее отклонение натяжения в данном промежутке.

После этого сигнал ошибки становится равным нулю, а на выходе регулятора покоя сохраняется напряжение, равное интегралу от ошибки, величийа которого определяет натя жение полосы в промежутке.

Для того, чтобы поворот валков

i-ой клети на угол 7; не вызывал 6

Определим иэ данной схемы переда-. точную функцию на участке от выхода регулятора покоя до скорости м1

1037983

С повышением скорости прокатки вводится в. работу основной регулятор натяжения с воздействием на нажимной механизм, а регулятор натя5 жения покоя отключается путем уменьшения уровня выходного напряжения регулятора покоя до нуля при помощи блока регулируемой зоны нечувствительности 5. Уменьшение уровня огра-. ничения осуществляется по выходному напряжению датчика скорости прокатки в соответствии с характеристикой (фиг. 5)функционального преобразователя. По оси абсцисс откладывается скорость прокатки в процентах от максимальной скорости, а по оси ординат. — выходное напряжение функцио-, нального преобразователя.

Годовой экономический эффект от использования предлагаемого изобретения составит около 72 тыс.руб.

Т р n H

25

Это выражение и представляет собой искомую передаточную функцию для блока дифференцирования, при которой напряжение на его выходе изменяется пропорционально скорости по- 30 ворота валков i-ой клети. Задав

w«(p) e, (v)

@ (р) — к к+

Подставив. и это уравнение выражение для Ю„ (Р ) и преобразовав его, получим:

Т р )(„Чс„

4 (Р) -å" I

"ч рс мт г тт тмт ъ

" Хк Р к к Е к и н п н и н

С достаточной точностью последнее уравнение можно записать в упрощенном .виде этот сигнал на регуляторы скорости всех последующих за i-ой клетей, получим поворот валков клетей на угол, равный углу поворота 1-ой клети.

Блок дифференцирования с данной передаточной функцией можно реализовать на одном операционном усилителе постоянного тока по схеме, представленной на фиг. 4.

1032983

W>/Р)

В Vip

Составитель В. Этинген

Редактор Н. Стацишина Техред H.Метелева Корректор A. Тяско

Заказ 6097/7 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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