Устройство для регулирования натяжения полосы

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(511 В 21 В 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

H a т0РСН0МУ CSvДЕт л СТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21). 3521493/22-02 (22) 16.12.82 (46) 07.04.84. Бюл.9 13 (72) В.Г.Калачев, В.И.Свиденко .. и В.Д.Демин (71) Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производатвенного объединения "Черметавтоматика" (53). 621.771.01(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 737045, кл. В 21 В 37/06, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 854482, кл. В 21 .В 37/06, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ПОЛОСЫ, содержащее задатчик и измеритель натяжении, первый .сумматор, регулятор натяжения, вход которого соединен с выходом первого сумматора, два входа которого соединены с задатчиком и измерителем натяжения, второй сумматор и регулятор скорости последующей клети, первый интегратор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повы-, шения качества проката за счет увеличения точности регулирования, в него введены датчик давления металла,на валки последующей клети рассматриваемого промежутка, четыре сумматора, запоминающий блок, блок управления, два ключа, датчики скорости валков предыдущей и последующей клетей промежутка, два интегратора, множительное звено, причем третий вход первого сумматора подсоединен к выходу третьего сумматора и к входу первого интегратора, вы.ход которого соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика давления металла на валки и с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, выход четвертого сумматора соединен с первым входом пятого сумматора, а также с входами .второго. интегратора и запоминающего блока, управляющий вход которого со.единен с первым выходом блока управления, а выход - с вторым входом пятого сумматора, выход которого соединен с информационным входом первого ключа, управляющий вход которого подсоединен к первому выходу бло- Е

Р ка управления, второй выход которого соединен с управляющими входами регулятора натяжения и второго ключа, информационный вход которого подсоеди- С нен к выходу регулятора натяжения, а выход — к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, а его третий вход — с выходом шестого сумматора и входом третьего интегратора, выход которого соединен с одним входом шестого сумматора, два других его входа соединены соответственно

: с выходами датчиков скорости валков предыдущей и последующей клетей,причем выход датчика скорости последующей клети соединен с одним входом множительного звена, другой вход которого подсоединен к выходу второ-. го сумматора, а его выход — к входу регулятора скорости последующей клети.

1084095

Изобретение относится к контроль. ным и регулирующим устройствам прокатных станов, реагирующим на изменение натяжения прокатываемого материала, и может быть использовано для автоматического регулирования натяжения полос на непрерывных прокатных станах.

Известно устройство регулирования натяжения полосы при прокатке, содержащее измерители амплитуды и фазы зксцентриситета прокатных валков, измеритель- угловой скорости валков, звено запаздывания, вычислительное устройство и регулятор скорости прокатки, причем измерители амплитуды и 5 фазы эксцентриситета соединены с входом вычислительного устройства и через звено запаздывания подключены к регулятору скорости прокатки. Перед прокаткой определяется амплитуда 20 и фаза сигнала эксцентриситета валков, которые измеряются после иэ за.валки. Затем согласно частотным характеристикам прокатных клетей в функции скорости прокатки и через время 5 запаздывания производится корректировка скорости клети 1) .

Однако это устройство обладает ограниченным быстродействием, определяемым, в основном, инерционностью 0 системы регулирования скорости прокат ного привода. Кроме того, в нем отсутствует коррекция по основным воз-, мущающим воздействиям (изменению зазора между рабочими валками и изменению соотношения скоростей смежных клетей), Причем при введении коррекции для подавлечия влияния зксцентриситета прокатных валков, влияющего на изменение натяжения в рассматриваемом межклетевом промежутке, одь о- 40 временно возникает дополнительное возмущающее воздействие на изменение натяжения в смежных межклетевых промежутках. Эти воздействия не устраняNTc5i устройством, ВТо приводит K сни-45 жению качества регулирования, а вместе с тем и снижению производительности проката.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее измеритель и задатчик натяжения, интегратор, два сумматора, блок формирования сигнала, регулятор скорости, нуль-орган, регулятор натяжения, реле управления с двумя замы- 55 кающими и двумя размыкакиаими контактами, причем выходы измерителя и задатчика натяжения соединены с первым и вторым входами первого сумматора, выход которого через первый размыка- 60 ющий контакт реле управления — с входом регулятора натяжения и через первый замыкающий контакт того же реле - с входом интегратора, выход регулятора натяжения, соединен с йервым, входом второго сумматора, второй вход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока формирования сигнала, пропорционального изменению технологических параметров прокатки, вход регулятора натяжения через второй замыкающий контакт реле управления соединен с выходом второго сумматора, выход которого через второй. размыкающий контакт реле управления соединен с входом интегратора, выход второго сумматора соединен также через нуль-орган с входом реле управления, выход интегратора соединен с третьим входом второго сумматора и с- входом .регулятора скорости последующей клети.

Устройство работает следующим образом. При входе полосы в межклетевой промежуток формируется сигнал рассогласования натяжения на входе регулятора натяжения, который посылает управляющий сигнал на первый вход. второго сумматора. На второй вход второго сумматора подается сигнал с блока формирования сигнала,который на своем выходе формирует сигнал, пропорциональный изменению технологических параметров прокатки, влияющих на натяжение полосы в межклетевом промежутке .в момент их изменения. В момент появления возмущений с блока формирования подается управляющий сигнал на второй вход второго сумматора, а затем в регулятор скорости главного привода. Таким образом, во втором сумматоре происходит сложение сигналов по каналу управления и возмущения натяжения полосы. На третий вход второго сумматора подается сигнал с выхода интегратора, образуя жесткую обратную связь, в то же время выходной сигнал интегратора поступает на вход регулятора скорости, который обеспечивает стабилизацию заданного. натяжения полосы за счет изменения скорости главного привода клети. Реле управления обеспечивает изменение начальных условий прокатки при ручном вмешательстве оператора в технологический процесс при изменении начальных условий регулирования натяжения по возмущению. В процессе ручной корректировки включается управляющее реле, которое обеспечивает включение выхода второго сумматора на вход регулятора натяжения и отключение его от входа интегратора, куда подключается выход первого сумматора. По окончании корректировки и при нулевом выходном . сигнале на выходе второго сумматора нуль-орган вновь восстанавливает начальное состояние системы.

В устройстве используется в качестве основного режима работы режим переноса коррекции по возмущению с

"08 4095 оптимальными передаточными коэффициентами. Кроме того, данная коррекция работает во время выхода заднего конца полосы из регулируемого промежутка при отсутствии контроля натяжения полосы (2) .

К недостаткам устройства следует отнести наличие статической погреш ности, которая вызвана несоответствием расчетных и фактических значе.ний коэффициентов, реализованных в . 10

- контуре регулирования по возмущению, так как они были получены путем математического моделирования. При моделировании технологического процесса довольно трудно получить оптималь-15 ную модель, в которой возможно учесть изменение температурно-скоростного режима стана, а также изменение параметров оборудования клети (износ и разогрев валков и клети). В контуре регулирования по отклонению величины натяжения применены два последователь но включенные интегратора (регулятор натяжения и интегратор), которые снижают быстродействие устройства, а при одинаковых постоянных времени интегрирования в устройстве может возникнуть автоколебательный режим работы, который ухуду:ает качество проката и увеличивает динамические перегрузки в кинематических передачах прокатной клети.

Кроме того, в устройстве не предусмотрено отключение сигнала с выхода первого сумматора при выходе конца полосы на предыдущей клети регулируемого межклетевого промежутка. При отсутствии сигнала о величине натяжения на входе интегратора будет присутствовать сигнал задания натяжения, который установит интегратор в 40 режим насыщения, а следовательно из» менит скорость клети, что вызовет аварию на стане, так как в последующем межклетевом промежутке будет нарушен секундный объем металла. 45

Цель изобретения — повышение качества проката путем увеличения точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее эадатчик и измеритель натяжения, первый сумматор, регулятор натяжения, вход которого соединен с выходом первого сумматора, два входа которого соединены с эадатчиком и измерителем натяжения, второй сумМатор и регулятор скорости последующей клети, первый интегратор, введены датчик. давления металла на валки последующей .клети рассматриваемого промежутка, четыре сумматора, запоминающий блок, блок 60 управления, два ключа, датчики ско-. рости валков предыдущей и последующей клетей промежутка, два интегратора, множительное звено, причем третий вход первого сумматора подсоединен к выходу. третьего сумматора и ко входу

Первого интегратора,- выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, другой вход которого соединен с выходом датчика давления металла на валки и с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, выход четвертого сумматора соединен с первым входом пятого сумматора, а также с входами второго интегратора и запоминающего блока, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход — с вторым входом пятого сумматора, выход которого соединен с информационным входом первого ключа, управляющий вход которого подсоединен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен, 1 с управляющими входами регулятора натяжения и второго ключа, информационный вход которого подсоединен к выходу регулятора натяжения, а вы ход — к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, а третий вход — с выходом шестого сумматора. и входом третьего интегратора, выход которого соединен с одним входом шестого сумматора, два других его входа соединены соответственно с выходами датчиков скорости валков предыдущей и последующей клетей, причем выход датчика скорости после;. дующей клети соединен с одним входом множительного звена, другой вход которого подсоединен к выходу второго сумматора, а его выход — ко входу регулятора скорости последующей клети.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство для регулирования натяжения полосы содержит эадатчик 1 и измеритель 2 натяжения, датчик 3 давления металла на валки последующей. клети рассматриваемого промежутка, сумматоры 4 и 5, интегратор 6, peryлятор 7 натяжения, сумматор 8, интегратор 9, запоминающий блок 10, сумматор 11, блок 12 управления, ключи, 13 и 14, датчики 15 и 16 скорости валвалков последующей и предыдущей клетей промежутка, интегратор 17, сумматоры 18 и 19, множительное звено

20 и регулятор скорости 21 последующей клети.

Устройство работает следующим образом.

При входе переднего конца полосы в последующую клеть рассматриваемого межклетевого промежутка по .сигналам датчиков наличия металла (на чертеже не показаны) блок 12 .управления формирует сигнал включения ключа 13,который обеспечивает подачу сигнала с выхода регулятора 7, натяжения на вход

1084095

+ 15 ()

fob где fù — частота вращения опорных в.ал30 ков последующей клети.

Таким образом, постоянная составляющая сигнала давления металла на валки компенсируется интегратором б, а переменная составляющая, которая пропорциональна эксцентриситету валков, подается на вход сумматора 4. Причем амплитуда колебаний устанавливается равной амплитуде колебаний сигнала натяжения полосы, вызванных эксцентриситетом валков. Сигналы колебаний 4О йатяжения и давления металла на валки включены в противофазе на входе сумматора 4, что позволяет компенсировать гармоническую составляющую натяжения полосы. 45

На второй вход сумматора 19 подается сигнал с выхода реального дифференцирующего звена, которое реализовано на суммирующем усилителе (сумматор 18), в обратной связи которого включен интегратор 17. Таким образом, выполняется гибкая обратная связь по разности скоростей смежных клетей, которая повышает запас устойчивости устройства. Кроме того, для повышения качества регулирования на всем диапазоне прокатки сигнал с выхода датчика 15 скорости регулируемой клети подается на один вход множительного звена 20, где производится перемножение на сигнал рассогласования устрой-бо ства, который формируется на выходе сумматора 19.

К основным возмущениям по натяжению полосы относится изменение толщины полосы, которое отрабатывается регулятора 21 скорости через сумматор 19 и множительное звено 20. Канал регулирования по отклонению натяжения полосы включен. Измерительное значение натяжения полосы с выхода измерителя 2 поступает на вход сумматора

4, где сравнивается с сигналом задания и гармоническим сигналом, пропорциональным величине изменения натяжения полосы от воздействия эксцентриситета валков. Эксцентриситет 1Î валков последующей клети, влияние которого на натяжение полосы является существенным, выделяется из сигнала датчика З,давления металла íà ваЛки. l5

При увеличении сигнала с выхода датчика 3 на входе сумматора 5 появляется рассогласование, так как на втором входе сумматора 5 сигнал, поступающий с выхода интегратора б, в начальный момент времени не изменился. Затем данное рассогласование интегрируется и величина сигнала с выхода интегратора 6 становится равной сигналу с выхода датчика 3. Постоянная времени интегрирования выбирается равной gV = — ЬР + К Р д.

В dt (2) где В P — отклонение давления металла на валки, К вЂ” коэффициент пропорциональности.

При включении нажимных механизмов клети блок управления 12 воздействует на ключ 14, который соединяет выход сумматора с входом сумматора 19 и включает в работу запоминающий блок

10. В момент выхода конца полосы из предыдущей клети блок 12 производит

"гашение" регулятора 7 и отключает ключ 13, размыкая тем самым контур регулирования по отклонению. Пропадание заднего натяжения регулируемой клети приводит к увеличению давления металла на валки, это уменьшает натяжение полосы в последующем промежутке и увеличивает разнотолщинность конца полосы, что обеспечивает включение в работу нажимных механизмов по сигналам системы регулирования.

Данный сигнал (на чертеже не показан) производит включение контура регулирования натяжения по отклонению толщины полосы путем подачи сигнала с выхода блока 12 на управляющие входы ключа 14 и запоминающего устройства. Изменению давления металла на валки будет соответствовать изменение скорости регулируемой клети, обеспечивая стабилизацию натяжения полосы в последующем промежутке, что позволит уменьшить продольную разнотолщинность и разноширинность конца полосы, Таким образом, введение первой произвоцной по отклонению давления в регулируемой клети и первой производной от разности скоростей смежных клетей стана позволяет повысить точность регулирования путем исключения статической ошибки устройства при большом быстродействии. Кроме того, устройство стабилизирует толщину и ширину конца полосы.

Технико-экономическим преимуществом устройства перед известным является то, что оно позволяет повысить точность регулирования натяжения посистемой регулирования путем воздействия на нажимные механизмы клети.

Изменение положения рабочих валков при прокатке приводит к изменению давления металла на валки, измеряемого датчиком 3. Сигнал с выхода датчика

3 подается на вход сумматора 8, в цепи обратной связи которого включен интегратор 9, образуя реальную дифференцирующую цепь. После дифференцирования сигнал давления подается на вход сумматора 11, другой вход которого соединен с выходом запоминающего блока 10. На входе сумматора 11 производится решение уравнения

1084095

Составитель A.Àáðîñèìoâ

Редактор К.Волощук Техред М.Тепер корректор Л. Пилипенко

Заказ 1867/9 Тираж 796 Подписное

BHHHgH 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 лосы на непрерывном проектном стане горячей прокатки, а также расширить диапазон по длине полосы. Введение конт9ров регулирования по основным возмущакщим воздействиям (изменение давления металла на валки и скорости одной из прокатных клетей промежутка) позволяет повысить динамические показатели устройства. В то же время важным фактором повышения эффективности устройства является управление 1О скоростным режимом регулируемой клети при входе конца полосы.в рассматриваемый промежуток стана, когда включается в работу система регулирования толщины полосы для уменьшения разно- 5 толщинности конца полосы, вызванной исчезновением заднего натяжения. При включении в работу нажимных винтов происходит нарушение секундных объемов металла на входе и выходе регулируемой клети, которое компенсирует,.ся предлагаемым устройством.

Экономический эффект от использования предложенного изобретения определяется повышением точности регулирования натяжения полосы в 1, 5-2 раза, что снижает разноширинность полосы и увеличивает тем самум выход годного на

0,15% за счет сйижения обреза по ширине, и составляет 51450 руб, в год.