Устройство для измерения натяжения полосы между клетями непрерывного сортового прокатного стана

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для измерения и регулирования натяжения полосы между клетями непрерывного сортового прокатного стана. Цель изобретения - повышение точности измерения натяжения. В станинах клетей подушки нижних валков размещены на шарнирных опорах. Каждая клеть оснащена датчиком натяжения, установленным между станиной и подушкой нижнего валка, датчиком усилия прокатки, двумя сумматорами, тремя умножителями, усилителем, элементом задержки и общим для всех клетей сумматором ошибки. На каждом шаге измерения натяжение между клетями опрег деляют по формуле Т,-., (К)Т- (К)+ 6;(К) + +С;(К)Р;(К), где Т,-н (К) - натяжение между клетью i- и i-й на шаге К; Т;(К) - натяжение между клетью i и i+1 на иаге К; б; К - величина натяжения , измеренная датчиком натяжения клети i на шаге К; PJ, (К) - усилие прокатки в клети i на шаге К; Ct(K) - значение коэффициента пропорциональности на шаге К. Значение коэффициента С(К) пропорциональности вычисляют по формуле С ((К)С j (K-1) - -Oi (ЮР,; (К) , где С;(К-1) - значение коэффициента пропорциональности С| на предыдущем шаге K-1; tf - параметр, представляющий собой коэффициент усиления усилителя; if (К) -ошибка измерения на шаге К, которая определяется какЈ(К) 0;(К)+с;(К-1)Р;(К), где п - количество клетей непрерывной группы. Устройство позволяет скомпенсировать погрешность измерения натяжения, вызванную изменением в процессе работы стана линии действия усилия прокатки относительно шарнирной опоры подушки валков. 1 ил S S (Л с & со ic СП со со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛЙСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 В 21 В 37/00 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»»»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4685107/02 (22) 27.04.89 (46) 07.03.91. Бюл. Р 9 (71) Челябинский политехнический ин ститут им. Ленинского комсомола (72) А.С.Федосиенко, К.Г.Ииколенко

:;и Ф.С»Дубинский ,(53) 621.771.065-52(088.8) (56) Выдрин В.Н., Федосиенко А.С.

Автоматизация прокатного производст. ва. — М,: Металлургия, 1984, с. 117-1.18.

Авторское свидетельство СССР Р ?08631, кл. В 21 В 37/06, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАТЯ»!<ЕНИЯ ПОЛОСН МБХДУ КЛЕТЯМИ НЕПРЕРЫВНОГО

СОРТОВОГО ПРОКАТНОГО СТАНА (57) Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для измерения и регулирования натяжения полосы между клетями непрерывного сортового прокатного стана. Цель изобретения - повышение точности измерения натяжения. В станинах клетей подушки нижних валков размещены на шарнирных опорах. Каждая клеть оснащена датчиком натяжения, установленным между станиной и подушкой нижнего валка, датчиком усилия прокатки, двумя сумматорами, тремя

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для измерения и регулирования натяжения полосы между клетями непрерывного сортового прокатного стана.

„„SU„„16 2539 А1

2 умножителями, усилителем, элементом задержки и обппюм для всех клетей сумматором ошибки. На каждом шаге измерения натяжение между клетями опрег деляют по формуле Т;, (К1=Т, (K)+ e;(K)+

+С;(K)P. (К), где Т;, (К) - натяжение между клетью i-1 и i-й на шаге К;

Т, (К) — натяжение между клетью i u

i+1 на шаге К; 9; К вЂ” величина натяжения, измеренная датчиком натяжения клети i на шаге К; Р„(К) — усилие прокатки в клети i на шаге К; С (К) значение коэААициента пропорциойальности на mare К. Значение коэфФициента C (К) пропорциональности вычисляют по формуле С,(К)=С, (К-1)

-gg(K)P„»(Ê), где С (К-1) — значение Е коэдфициента пропорциональности С, .на предыцущем шаге К-1; g — параметр, представляющий собой коэдфициент уси- С ления усилителя; E(K) — ошибка измерения на шаге К, которая определяется

И

»»ак I»(ê)-; (0;(K»»c»к-»)P»к)), »-! где n - количество клетей непрерывной группы. Устройство позволяет а) скомпенсировать погрешность иэмере- 1в ния натяжения, вызванную изменением в процессе работы стана линии дейст- вия усилия прокатки относительно шарнирной опоры подушки валков. 1 ил.

Цель изобретения — повышение .точностй измерения натяжения. .Натяжение полосы между смежными клетями и-клетевого стана может быть определено иэ выражения

Т, =T;+ g;+C Р;, 1632539 (4) 50

Величина g может рассматриваться как ошибка определения натяжения Т, указанными двумя способами, обусловленйая неточностью учета влияния усилий прокатки на показания датчи- 55 ков натяжения. Из выражений (3),(5) и (6) следует, что для,всех i=0 п

3 = K (e;+cp;) (7)

>с где Т °; — натяжение между клетями

1 1 н 11

Т;- натяжение между клетями i и 1+1 ь

9, — сигнал датчика натяжения клети i, установленного, между станиной рабочей клети.и подушкой рабочих валков, размещенной на шарнир-10 ной опоре;

P - сигнал датчика усилия про1 катки клети х;

С, - коэффициент пропорциональности для клети 15

Слагаемое C P в выражении (1)

1 учитывает влияние на результат измерения натяжения усилия прокатки в клети i, обусловленное смещением его линии действия относительно шарнир- 20 ной опоры, и позволяет устранить только постоянную составляющую погрешности измерения натяжения, обусловленную смещением линии действия усилия прокатки относительно шарнир- 25 ной опоры, задавая коэффициент С, пропорциональности умножитепя.

Из уравнения (1) для х=О, и-1 следует

Yl

Т.=Т + =,— (+С Р.>, Л 3 у=-1+ 3

С учетом того, что дпя условий сортовой прокатки Т„=О, и

®;+С)Р; ) . (3)

3=,. 35

Из уравнения (1) для i=1, и также следует

Т=Т-, (9 +CР).

) 1

Поскольку для условий сортовой про 40 катки Т =О, отсюда получаем

Т, =- (9>+C> Р, ) . (5)

Рассмотрим величину г ТПТ0 (6) 45

I где Т;, Т1 — значения 2,, определени 6 ные по выражениям (3) и (5) соответственно.

Задачу определения значений коэффициентов С,;, обеспечивающих устранение укаэанной ошибки определения натяжения, можно теперь свести к задаче минимизации квадрата величины Ig: (С,9,Р) - пи.п, (8)

Ф 9 где С,e, Р— векторы:

С=(С,,...,С„>; g =(9„.. „e );

P=(P(у ° ° ° уРП) °

Эта задача может быть решена с помощью следующего поискового алгоритма:

C(K) =C(K-1) -2g g(C(K.- t), e (K), « Ус (С(К-1), 9 (К), P(K)) (9) где С(К), С(К-1), —. значения соответствующих величин на шагах К и К-1;

11 — параметр алгоритма, 1 ъ 0 :

3()- значение градиента функции

11 (С,Q,P) по аргументу С в точке С=С(K-1), 8 =8(K), P P(K), т.е. Ч 8 (С(К-1), д ()

0(K), Р(К))=(- — -у ° ° °, о..

3t(° )) дС„

С=С (К-1)

R =9(К)

Р=Р (K) (10) Учитывая, что согласно (10)

v 9 ()=F(), (11) и обозначая 2)=g, иэ (9) окончательно получаем

c(к)=с(к-1)-p(l(c(K-1), B (к),P(K))РP(к> (12)

В скалярной форме это выражение принимает вид (1.=1, n)

C (K> =C (K 1)-pg(C(K 1>,9(K)

P (K) ) P (К) . (13)

Таким образом, значения коэдхЪициентов пропорциональности С„ изменя l ются на каждом шаге измерения натяжения К по формуле (13), реализующей адаптивный алгоритм минимизации погрешности измерения натяжения „обусловленной влиянием усилия прокатки на сигнал датчика натяжения.

Иа чертеже „представлена схема устРойства для измерения натяжения полосы между клетями непрерывного сортового прокатного стана.

В станинах 1 клетей 1...п стана подушки 2 нижних валков установлены на шарнирных опорах 3. Клети оснаще.ны датчиками 4 натяжения, установлен5 163?53 ными между станинами 1 и подушками 2, и датчиками 5 усилия прокатки, а также сумматорами 6, умножителями 7, сумматором 8 ошибки, вторыми 9 и третьими 10 умножителями,, вторым сумматором 11, усилителем 1? и элементом

13 задержки. При этом первый вход сумматора 6 каждой клети соединен с выходом датчика 4 натяжения этой кле ти, а второй вход — с выходом первого умножителя 7. ТРетий вход сумматора 6 каждой клети, кроме последней клети и, соединен с выходом сумматора 6 последующей клети. Второй вход первого ум- 15 ножителя 7 каждой клети соединен с входом второго сумматора 11, первый вход которого соединен через элемент 13 задержки с своим выходом, а второй вход через усилитель 1? сое- 20 динен с выходом второго умножителя 9.

Выход датчика 5 усилия прокатки соединен с первыми входами второго 9 и третьего 10 умножителей, вторые входы которых соединены соответственно с выходами 25 сумматора 8 ошибки и выходом элемента 13 задержки, а выходы датчиков 4 натяжения и третьих умножителей 10 каждой клети соединены с соответствующими входами сумматора 8 ошибки. 30

Устройство работает следующим образом, Под действием разности натяжения на входе и выходе каждой клети 1 подушка 2 нижнего нала стремится повернуться относительно шарнирной опоры 3 и воздействует на датчик 4 натяжения.

На шаге измерения I .(k--1,2,...) натяжение Т;,(К) между клетями 40

i-1 и i, д=2,п определяется на выходе сумматора 6 кпети i по формуле

Т,, (К) =Т (К)+ g (К)+С (К) Р ° (K) . 14) где Т; (К) - натяжение между клетями и i+ I на иаге К;

g (K) — сигнал датчика 4 натяже-! ния клети i на шаге К; .Р, (K) — усилие прокатки в клети на шаге К;

С, (К) — значение коэффициента пропорциональности С на

Ц шаге К.

Значение С, (К)Р, (К) формируется на выходе умножитепя 7 и подается на вход сумматора 6. 55

Значение Т (К) поступа.ет на вход сумматора Ь клети 1., 3.=1, и-1 с вы9 6 хода сумматора 6 предыдущей клети

i-1.

Дпя сортовых непрерывных станов переднее и заднее натяжения для стана Т =Т =0. В связи с этим на вход и -о сумматора 6 последней клети и необходимо задавать Т„(К)=0, следовательно, специальный эадатчик этой величины в предлагаемом устройстве не нужен.

Значение Р (К) поступает с датчи1 ка 5 усилия прокатки в клети

Значение коэффициента пропорциональности С < (К) вырабатывается на вы 1 ходе второго сумматора 11 клети по формуле

С, (К) =С; (К-1) -о4(К) Р, К, (15) где С (К-1) — значение коэффициента 1 пропорциональности С1 на предыдущем шаге К-1;

0 — параметр;

1 (К) — ошибка измерения на ша. ге К.

Значение С (К-1) вырабатывается

1 на выходе элемента 13 задержки клети i.

Параметр g, представляет собой коэффициент усиления усилителей 12.

Он опредепяет скорость адаптации и устанавливается при наладке устройства (g) 0) .

Ошибка измерения на шаге К О (K) определяется на выходе сумматора 8 ошибки.

Величина g,h (K)P(K), стоящая в первой части выражения (3), вычисляется с помощью второго умножителя 9 и усилителя 12 клети i; в умножителе

9, входы которого соединены с датчиком 5 усилия прокатки клети i и с выходом сумматора 8 ошибки, вычисляется величина о (К)Р(К), а в усили" теле 12 она умножается íà g .. . Онибка измерения на шаге К f(K) вырабатывается сумматором 8 ошибки по формуле 1

11 (К) =, (В(К)+С; (К-1)P) (К) . (16)

Величийй С, (К-1)P (К), i=1,п, поступающие на входы сумматора 8 ошибки, вырабатываются третьими умножителями 10 всех клетей стана, входы KOTophlx соединены с датчиками 5 усилия прокатки и выходами элементов

13 задержки этих клетей.

С течением, времени (по мере увели" чеция номера измерения К) в устройст:ве обеспечивается уменьшение погрешности измерения натяжений Т., i=.

1632539 и"-Т, обусловленной смещением линий действий усилий прокатки Р„, i=i,п .относительно шарнирных опор 3 путем автоматического адаптивного изменения

5 значений коэАфициентов пропорциональности С„, i=1 п. При изменениях смещения лйний действия усилий. прокатки

P, 3.=Г,п относительно шарнирных опор 3 значения коэААициентов С, 10 г=1;й соотвЕтственно автоматически изменяются.

Сравнение выражений (13).и (14) показывает, что предлагаемое устройство реапизует адаптивный алгоритм минимизации погрешности измерения натяжения, обусловленной влиянием усилия прокатки па сигнал датчика 4 натяжения.

Поскольку заднее натяжение для ста-20 на Т =0, гыходной сигнал сумматора 6 клети 1 может быть использован для контроля точности измерения натяжения, достигаемой в устройстве.

Пример. В процессе работы двухклетьевой непрерывной сортовой группы установились следующие значения технологических параметров: Р*=

;=Р»=100 кН Т»=Т*=0 Т-=10 кИ. Сигна- 30 р о лы датчиков натяжения 8, =-15 кН, 9 =

=5 кН, значения коэААициентов пропорциональности, обусловленные влиянием прокатки, С =-+0,05, С =0,05, коэАфициент усиления усилителя =2-10

Условимся, что технологические па.раметры в процессе прокатки не изменяются, а ошибка при измерении усилий прокатки отсутствует Р, =Р», Р =Р».

При этом измеренное значение напр яже- 40 ния составляет согласно (14)

Т вЂ” Ц +С Р -10 кН.

Измеренное значение совпадает с

Аактическим. 45

Ошибка измерения по, (16) равна о =,+9,+С,Р +C P =0.

Допустим, что в процессе работы смещение линии действия усилия прокатки относительно шарнирной опоры во второй клети изменилось TGK что сигнал дат- ика натяжения стал равен

6 10 кн.

При этом измеренное значение натя- 55 женин по (14) (г+Сг Р

Измеренное значение превосходит

Аактическое на 5 кН.

Ошибка измерения по (16) равна

О =6, +Вг+С, P, +СгР, =5 кН.

;1пя известного устройства исключить эту ошибку в процессе измерения не представляется возможным. Предлагаемое устройство уменьшает ошибку по мере измерения, начиная с первого шага.

На первом шаге из (16) о =5 кН; из (15) С =0,04; из (14) Т<=14 кН.

На втором шаге =4 кН; С =0,032; Т =

=13,2 кН ..

На трет ьем шаге t =3,2 кЛ, С =

=0,0288; Т1 =12,88 кН.

На четвертом шаге 1 =2,88 кН;

C2=0,02598; Т1=13 598 и т д В процессе измерения Т - Т», а о -+О.

Таким образом, при изменении в процессе работы устройства линии действия усиления прокатки относительно шарнирной опоры 3 погрешность измерения, связанная с этим, автоматически уменьшается по мере измерения.

При анализе диаграмм записи сигналов датчиков натяжения и усилия прокатки для устройств, установленных в чистовой группе мелкосортного стана 250 ЧМ1(, была оценена погрешность измерения, обусловленная изме-нением линии действия усилия прокатки относительно шарнирной опоры, которая достигает 507, общей погрешности измерения, связанной с действием усилия проката. Предлагаемое устройство позволяет эту погрешность устранить.

Предлагаемое устройство может быть использовано при измерении и регулировании натяжения полосы между клетями непрерывных заготовочных, сортовых и проволочных станов.

Применение устройства позволяет повысить точность измерения натяжения,а следовательно, и качество проката за счет улучшения регулирования натяжения.

Формула изобретения

Устройство для измерения натяжения полосы между клетями непрерывного сортового прокатного стана, содержащее для каждой клети датчик натяжения, установленный между станиной клети и подушкой рабочих валков, размещенной в станине на шарнирной опоре, датчик усилия прокатки, сумматор .и умножитель, причем первый вход сум1632539

Хлеп@ 1

ЛлР/7Ъ ю

Хлесни 2

Составитель А. Сергеев

Техред Л. Сердюкова Корректор С.Черни

Редактор И,Имакова

Заказ 574 Тираж 337 Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 матора кажлой клети соединен с выходом датчика натяжения этой клети, второй вход сумматора соединен с выходом умножителя, первый вход которого соединен с выходом датчика усилия прокатки, третий вход сумматора каждой клети, кроме последней, соединен с выходом сумматора последующей клети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения натяжения за счет уменьшения погрешности, обусловленной измене- . ниями смещения линии действия усилия прокатки относительно шарнирной опоры, устройство дополнительно снабже Ho сумматором ошибки, а также установленными в кажцой клети вторым сумматором,вторым и третьим умножителями, усилителем и элементом задержки, причем второй вход первого умножителя каждой клети соединен с выходом

5 второго сумматора клети, первый вход которого через элемент задержки соединен с его выходом, а второй вход второго сумматора через усилитель соединен с выходом второго умножителя, выход датчика усилия прокатки соединен с первыми входами второго и третьего умножителей, вторые входы которых соединены соответственно с выходом сумматора ошибки и выходом элемента задержки, а выходы датчиков натяжения и третьих умножителей каждой клети соединены с соответствующими входами сумматора ошибки.