CC BY
43
Анализ состояния электроприводов агрегатов ГОП ОАО «ММК».
Сарваров А.С., АнисимовД.М., УсатыйД.Ю. и др.
Отдельно исследован случай, когда регулирование осуществляется в течение одного периода, т.е. 1рег=0,02 с (рис. 4).
Установка начального угла регулирования анач= 90° и конечного угла акон=0° на временном интервале, равном периоду питающего напряжения, является технически достигаемой.
Полученные результаты позволяют сделать вывод о целесообразности развития концепции создания ПУКД и уточнения области применения таких устройств на основе техническо-экономического сопоставления их с традиционными пусковыми устройствами.
В металлургической промышленности для большинства высоковольтных электроприводов традиционными остаются прямой пуск и реакторный. Реакторный пуск является более затяжным, и потери в двигателе при этом могут заметно превосходить потери при прямом пуске. В то же время наличие мощныхсетей электроснабжения позволяет для широкого круга электроприводов переменного тока реализовать кратковременное управление пуском на интервале одного или нескольких периодов питающего напряжения.
В качестве наиболее простого ПУКД для высоковольтного электропривода может быть использовано бесконтактное трансформаторно-тиристорное коммутирующее устройство [3, 4].
Список литературы
1. Осипов О.И., СлавгородскийВ.Б. Состоянием перспекптаы модерни-
Рис. 4. Расчетные осциллограммы процесса пуска
при 1Рег =0,02 с
зации автоматизированного электропривода прокатных станов в черной металлургии // Труды IV Международной (XV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу «Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития» (АЭП-2004, Магнитогорск, 14-17 сентября 2004 г.). Ч. I. Магнитогорск, 2004. С. 16-23.
2. ПетровЛ.П. Управление пуском и торможением асинхронных двигателей. М.: Энергоатомиздат, 1981. 184 с.
3. Браславский И.Я., ИшматовЗ.Ш., Поляков В.Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод. М.: Издательский центр «Академия», 2004. 256 с.
4. Пусковое устройство трехфазного высоковольтного электродвигателя переменного тока Свидетельство РФ на полезную модель № 82963 / Анисимов Д.М., Сарваров И.А., Петушков М.Ю., Сарваров А. С. Опубп. в БИПМ. 2009. № 3.
УДК 621.771.06-114-52
Селиванов И.АСалганик В.М., ГунИ.Г., Петужва О.И., МамлееваЮ.И.
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО СТАНА НА МАТЕМАТИЧЕСКОЙМОДЕЛИ
Непрерывный стан, как объект автоматического регулирования, относится к наиболее сложному случаю многосвязных систем. Его клети с электроприводами и системами управления можно представить как сепаратные системы, между которыми существуют естественные перекрестные взаимосвязи [1].
Вопрос силовой связи клетей через полосу является одним из основных вопросов непрерывной прокатки. Математическому описанию этой связи, исследованию ее влияния на качество регулирования параметров прокатки и посвящена настоящая статья.
Исследование проводилось на математической модели пятиклетевого стана с разными системамиуправле-ния. С целью сокращения объема статьи в ней приведены результаты исследований только первыхдвухклетей [2].
На первом этапе исследовалась двухконтурная система регулирования скорости с П-регуляторами скорости. Структурная схема такой системы приведена на рис. 1.
Передаточные функции регуляторов скорости определялись по уравнению
н' = (1)
Исходные данные для расчета параметров математической модели непрерывного стана сведены табл. 1.
В процессе исследований рассматривались случаи:
1. Реакция системы на скачкообразное изменение управляющего воздействия на скорость второй клети.
2. Реакция системы на скачкообразное изменение управляющего воздействия на скорость первой клети.
3. Реакция системы на скачкообразное изменение момента прокатки первой клети (имитация изменения размеров подката на вжде первой клети) [3].
4. Пуск стана от задатчика интенсивности с заправочной скорости до рабочей.
При исследованиях натяжения на вжде ^0 и выходе ^2 стана принимались постоянными.
Результаты представлены на рис. 2-5.
На втором этапе исследовалась двухконтурная система регулирования скорости с адаптивными ПИ-регуляторами скорости. Передаточные функции регуляторов скорости определялись по уравнению
н = (1 + Тм р) кт
РС 4Т^ркякс
(2)
I Я ЯЯ
с1
ктТм1
* 4Гркс
(1+Т р) к
* 2Т^к тк пр р 1 + Т^р
1
*-б9+
Т„л Р
С/1
-►(ХН-
к. Т„
4Г„ ркс
ы2)—*
(1+Т, р)
2Т„к„к р
К,-,
1 + Тир
1 + Т р
тм , 2р
М2
X
ххн*1
X
т
1р
Рис. 1. Структурная схема двухконтурной САР скорости непрерывного двухклетевого стана
ДР, Н Дет- 3,68Е ^ ,1/с М ■ 2,24 Е , А
1СШ-Г
зш-
ЬШ. +СЕНН ■ □ . -тпп.
-зт
■1[Ш.
А/1
4 \
/ 2 “ АЛ1
1
] с к1 с ^ 1 3 1 .+ [ £ 1 .ь С
\ А<у.
Ай!
/
Рис. 2. Переходные процессы в двухконтурной системе Рис. 4. Переходные процессы в двухконтурной системе САР скорости непрерывного стана при управляющем САР скорости непрерывного стана при возмущающем
воздействии на входе второй клети
воздействии на входе первой клети (увеличение размеров подката)
Р , Н СО-7,35 ЕТЪ ,1/с I -5,61ЕГг , А
Рис. 3. Переходные процессы в двухконтурнои системе рис 5 Переходные процессы в двухконтурной системе
САР скорости непрерывного стана при управляющем воздействии на входе первой клети
САР скорости непрерывного стана при его пуске с заправочной скорости до рабочей
где Т - электромеханическая постоянная с учетом кд {- коэффициент передачи двигателя,
силовой связи между клетями,
(3)
кд =
2 -2 т/
с 7 К ,■
с2 / <$■
^ г 1
Яэ Я 2(1 + %) А Яэ (1 + %) А
(4)
Е
1
Я
1
►
1
я
к
к
к
Е
1
Я
1
к
Р.
Исследование систем управления непрерывного стана на математической модели Селиванов И.А., СалганикВ.М., Гун И.Г. идр.
Таблица 1
N п/п Наименование Еди- ницы изме- рения Величина
Клети
1 2
Паспортные данные двигателей и преобразователей
1 Номинальная мощность кВт 180 180
2 Номинальное напряжение В 440 440
3 Номинальный ток якоря А 495 495
4 Номинальная скорость вращения об/ми н 1500 1500
5 Момент инерции двигателя 5.75 5.75
б Сопротивление якорной цепи при Ом 0.0257 0.0257
7 Передаточный коэффициент преобразователя 70 70
8 Постоянная времени преобразователя 0.01 0.01
Технологические данные прокатки
9 Момент инерции механизма 2 2
10 Передаточные числа 3.2 2.9
11 Вытяжка по клетям 1.4 1.68
12 Переднее натяжение 7330 5180
13 Заднее натяжение Н 2000 7330
14 Скорость прокатки Н 3.31 5.57
15 Опережение металла при свободной прокатке sce 0.05 0.03
1б Поперечное сечение мм2 23.7 14.11
17 Момент прокатки Нм 500 1660
18 Постоянная двигателя Вс 2.72 2.72
19 Момент инерции электропривода кгм2 5.95 5.99
20 Электромагнитная постоянная времени с 0.079 0.079
21 Электромеханическая постоянная времени с 0.072 0.072
22 Коэффициент обратной связи по току 0.091 0.091
23 Коэффициент обратной связи по скорости Вс 0.023 0.023
24 Технологический коэффициент k’s 1/Н -1.18E-05 -1.81E-05
25 Технологический коэффициент ks 1/Н 1.264E-05 1.633E-05
2б Линейная скорость валков м/с 3.15б 5.353
27 Модуль упругости полосы Н/мм2 205000 205000
28 Расстояние между клетями l м 1 1
29 Коэффициент Н 32530.9 25953.8
30 Коэффициент Нм 0.006695 0.0089726
31 Радиус валков м 0.1 0.1
32 Угловая скорость двигателя в режиме прокатки 1/с 100.99 155.24
A - коэффициент, не зависящий от скорости, 1
A =-
kS ,i kS, i+1
(5)
Таблица 2
N п/п Наименование Единицы измерения Величина Клети
1 2
1 Коэффициент Ai Н 32530.9 25953.8
При рабочей скорости первой клети со1раб = 81/ с
2 Коэффициент двигателя к.. д,і 0.622 0.998
3 Электромеханическая постоянная времени ТМ1 с 0.045 0.072
4 Постоянная интегрирования регулятора скорости Тцв>1 с 0.072 0.116
При рабочей скорости первой клети со1раб = 38,3 1/ с
б Коэффициент двигателя к л ■ д,і 1.490 2.393
б Электромеханическая постоянная времени Тм1 с 0.107 0.173
7 Постоянная интегрирования регулятора скорости Т„в>1 с 0.173 0.277
регулятора скорости, в состав которого должен вждить блок умножения, было принято решение в уравнении (2) скорость ^ считать постоянной и равной
®i, роб 0. =0. =------------
i i, ср 'Л
(б)
Для упрощения реализации структуры адаптивного
Исходные данные для расчета параметров математической модели непрерывного стана при адаптивных регуляторах скорости сведены в табл. 1 и 2.
В процессе исследований рассматривались такие же случаи, что и для системы с П-регуляторами скорости.
Результаты представлены на рис. 6-9.
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:
1. Скачкообразное увеличение задания на скорость двигателя второй клети вызывает ее возрастание, что в свою очередь определяет увеличение натяжения Г1 и момента (тока) двигателя второй клети и снижение момента двигателя первой клети.
В двухконтурной системе с П-регуляторами скорости за счет уменьшения момента двигателя первой клети его скорость увеличивается. В системе с адаптивными ПИ-регуляторами скорости скорость двигателя первой клети в установившемся режиме остается без изменения (см. рис. 2 и 6).
2. Скачкообразное увеличение задания на скорость двигателя первой клети вызывает ее возрастание, что в свою очередь определяет уменьшение натяжения F1, увеличение момента (тока) двигателя первой клети и возрастание момента двигателя первой клети.
В двухконтурной системе с П-регуляторами скорости за счет уменьшения момента двигателя второй клети его скорость увеличивается. В системе с адап-
AF,Н Д®.7,35E~4 ,1/с А/■ 2,81E~2 ,А
-2ПП-
Рис. 6. Переходные процессы в двухконтурной системе с адаптивными регуляторами скорости при управляющем воздействии на входе второй клети
ДF ,Н Лй>-2.81 Е~4 Д/с AI-U2E“2 ,А
Рис. 7. Переходные процессы в двухконтурной системе с адаптивными регуляторами скорости при управляющем воздействии на входе первой клети
тивными ПИ-регуляторами скорости скорость двигателя второй клети в установившемся режиме остается без изменения (см. рис. 3 и 7).
3. При скачкообразном увеличении момента прокатки первой клети (имитация увеличения размеров подката) в двухконтурной системе с П-регуляторами скорости моменты двигателей первой и второй клетей, а также натяжение увеличиваются. Скорости приводных двигателей уменьшаются (см. рис. 4).
Для двухконтурной системы с адаптивными ПИ-регуляторами скорости момент двигателя второй клети в установившемся режиме не изменяется, скорости двигателей и натяжение изменяются незначительно (скорость двигателя второй клети и натяжение уменьшаются, а скорость двигателя первой клети увеличивается). Момент двигателя первой клети возрастает (см. рис. 8).
4. При пуске непрерывного стана от задатчика интенсивности при САР с П-регуляторами скорости межклетевое натяжение увеличивается, вследствие чего пусковой ток двигателя первой клети уменьшается, а второй - увеличивается (см. рис. 5).
При пуске непрерывного стана с САР с адаптивными ПИ-регуляторами скорости межклетевое натяжение поддерживается на постоянном уровне, пуско-
AF,н Дю-1,84Е~4 ,1/с А/■ 5,62E~2 ,А
-35 [Ш----------------------------------------------------
Рис. 8. Переходные процессы в двухконтурной системе с адаптивными регуляторами скорости при возмущающем воздействии на входе первой клети (увеличение размеров подката)
F, Н е>- 5,35 Еъ ,1/с I ■ 5,62 Е2, А
Рис. 9. Переходные процессы в двухконтурной системе с адаптивными регуляторами скорости при пуске стана с заправочной скорости до рабочей
вые токи также неизменны (см. рис. 9).
5. Из двух рассмотренных систем регулирования явные преимущества имеет система с адаптивными ПИ-регуляторами скорости только при пуске (постоянство натяжения).
Поэтому, если по каким-либо причинам систему регулирования замкнуть по натяжению невозможно, для практики целесообразно применять двухконтурную систему регулирования с адаптивными ПИ- регуляторами скорости.
Список литературы
1. Дружинин Н.Н. Непрерывные станы как объект автоматизации. М.: Металлургия, 1975. 336 с.
2. Автоматизированный электропривод непрерывных прокатных станов с многовалковыми калибрами / Селиванов И.А., Петухова О.И., Бодров Е.Э., Суздапев И. В. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. 252 с.
3. Продольная разнотолщинность прихолодной прокатке в многовалковых калибрах / НикифоровБ.А., Селиванов И.А. и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. 1976. № 9. С. 113-116.
Bibliography
1. Druzhinin N.N. Continuous rolling mill as installation of autoimmunization. th.: Metallurgy, 1975. 336 with.
2. Selivanov I.A., Petuhova O.I., Bodrov E.E., Suzdalev I.V. automatic electric drive of multiple-roll continuous rolling mill. Magnitogorsk state educational establishment of the high professional education «МГТУ», 2008. 252 with.
3. The Longitudinal nonuniform thickness at multiple-roll cold rolling mill / Nikiforov B.A., Selivanov I.A., etc. // News of high schools. Iron and steel industry. 1976. № 9. With. 113-116.
