CC BY
4МОДЕРН1ЗАЦШ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ НАТИСКНИМИ ПРИСТРОЯМИ ПРОКАТНОГО
СТАНУ ТА IX МОДЕЛЮВАННЯ
Добровольська Л. О.
кандидат технгчних наук, доцент доцент кафедри автоматизацИ i комп' ютерних технологт Приазовського державного техтчного ymiверситету, Украна
Васькт О.С.
магiстр кафедри автоматизацИ i комп' ютерних технологт Приазовського державного техтчного ymiверситету, Украна
MODERNIZATION OF THE CONTROL SYSTEM OF PRESSURE DEVICES OF THE ROLLED
STAND AND THEIR SIMULATION
Dobrovolska L.,
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Associate Professor, Department of Automation and Computer Technologies
Priazovskyi State Technical University, Ukraine
Vaskin O.
Master, Department of Automation and Computer Technologies Priazovskyi State Technical University, Ukraine DOI: 10.5281/zenodo.7401820
Анотащя
У статп розглядаються питання модершзацп системи керування натискними пристроями за рахунок обладнання стану гидронатискними пристроями, що дасть змогу створити комплексну систему регулювання профiлю i форми смуги з використанням ЕОМ. Осшльки найбшьш оптимальними з точки зору i забезпечення необхщно! якостi прокату е гiдронатискнi пристро!, допускна можливiсть яких у 10 раз, а швидшсть ходу у 3-4 рази вище, нiж у електромеханiчних.
Abstract
At the same time, the power of modernizing the management system with pressure attachments by equipping the mill with hydraulic pressure devices is considered, which will make it possible to create a comprehensive system for regulating the profile and shape of the strip using a computer. Since the most optimal from the point of view of the efficiency of regulating the inter-roll gap and ensuring the required quality of rolled products are hydraulic pressure devices, the resolution of which is 10 times, and the speed is 3-4 times higher than that of electromechanical ones.
Ключовi слова: автоматичне регулювання, електромехашчш натискш пристро!, гiдравлiчнi натискш пристро!, валки, прокатний стан, електроприввд.
Keywords: automatic control, electromechanical pressure attachments, hydraulic pressure attachments, rolls, rolling mill, electric drive.
Постановка проблеми. Основним елементом прокатно! клеп, яка визначае яшсть прокатуемо! смуги, являеться валкова система, що включае до себе робочi i опорш валки з подушками i тдшип-никами, натискний пристрiй та систему приводiв.
Високi вимоги, що пред'являються до якостi листового прокату, е основою розробки й доскона-лостi рiзноманiтних типiв натискних пристро!в. Замша електромеханiчних натискних пристро!в з приводом ввд електродвигуна на гiдравлiчнi, котрi мають бiльшу швидкодiю, являеться дуже актуальною.
У зв'язку з цим, актуальною задачею е тдви-щення якостi керування такими об'ектами i своеча-сна !х модернiзацiя.
Аналiз останнiх дослiджень i публiкацiй. На-уковою основою для створення систем автоматиза-ци прокатних станiв стала теор1я прокатних станiв як об'ектiв управлшня, що базуеться на положеннях теорп прокатки. Сучасна теор!я прокатки i констру-кцi! прокатних станiв отримали розвиток в значнiй
Mipi завдяки роботам вiтчизняних вчених А.1. Цель кова, А.П. Чекмарьова, Г.Л. Химича, В.С. Смирнова, I. М. Павлова, 1.Я. Тарновського, В.Л. Колмогорова, П.1. Полухина. Значний внесок у розробку теорй' прокатних сташв як об'eктiв управлiння та створення систем автоматизацii прокатних станiв внесли М.М. Дружинш, I.M. Меерович, Ю.Д. Же-лезнов, Г.Г. Григорян, А.Б. Щелепикш, А.С. Фша-тов, B.I. Попельнух, В.К. Хотулев, Б.Н. Дралюк, В.Л. Стефанович, Б.Б Тимофеев, B.I. Архангельсь-кий, А.Н. Чернишов i багато iнших.
Для виконання зазначених розробок прово-дяться науковi та експериментальш дослiдження, вивчаеться i використовуеться передовий зарубiж-ний досвiд дослщжень, проектування i впрова-дження АСУТП европейськими фiрмами: «Siemens» (Нiмеччина), «ASEA» (Швещя), «ACEC» (Бельгiя), «Dаvy McKee» (Aнглiя), «Mitsubishi Electric Corp», «H^chi» (Японiя) та iн.
Так, зпдно i3 дослщами фiрми «Schloemam -Siemag» (Шмеччина), к.к.д. електромеханiчних на-тискних прилащв не перевищуе 8%. Бiльша частина потужностi електропривода витрачаеться на ви-трати у черв'ячнiй гвинтовiй rnpi. Зпдно з даними фiрми «Davy Mckee» (Англiя), оснащення чистових клтгей широкосмугових станiв прокату гiдравлiч-ними натискними пристроями забезпечить дозвiл по товщиш смуги 25-30 мкм на 95% И довжини. Во-дночас використовуеться система автоматичного регулювання товщини. Фiрма дае рекомендаций, що й чорновi клiтi повиннi бути обладнанш пдронати-скними пристроями.
Мета статт - на основi iснуючих теоретичних i практичних матерiалiв модернiзувати систему ке-рування натискними пристроями, за рахунок осна-щення стану гiдронатискними пристроями, що дасть змогу створити комплексну систему регулю-вання профiлю i форми смуги з використанням ЕОМ.
Виклад основного MaTepia^y. За останнiй час отримали подальший розвиток i використання на-тискних пристро!в. Швидк1сть перемiщення натис-кних пристро!в та швидк1сть !х регулювання збшь-шилась бiльш нiж у 10 разiв. На замiну електроме-ханiчним натискним пристроям з приводом ввд електродвигуна прийшли гiдравлiчнi.
Сучасш прокатнi стани оснащенi натискними пристроями, що забезпечують високу ввдтворюва-шсть заданого м1жвалкового пром1жку. У теперш-нiй час використовуються наступнi натискш пристро!:
- пристро! з електромехашчним приводом з двома приввдними двигунами, без механiчного зв'я-зку, з iндивiдуальним живленням i регулюванням частоти обертання кожного двигуна, з позицшним регулюванням пром1жку валк1в. Вщсутшсть меха-нiчного зв'язку мiж натискними гвинтами, забезпе-чуе оптимальне значення прискорення i дае можли-вють контролювати положення валк1в навiть при наявносл системи регулювання товщини смуги;
- пристро! з гiдравлiчним приводом з коротко-кроковими цилiндрами для регулювання зазору м1ж натискними валками в поеднанш з приводом електродвигуна для холостих перемщень.
Основними перевагами електромехашчних на-тискних пристро!в е простота !х конструкцп. Осно-вними елементами таких натискних пристро!в ви-ступають натискнi гвинти з упорною рiзьбою, що обертаються у гайках, i привiд, котрий складаеться iз електродвигуна i черв'ячною передачею.
Використання високих швидкостей iз забезпе-ченням високо! якостi прокату припускае максима-льну стабтшсть процесу прокату. Для забезпе-чення стабтно! форми осередку деформацп i до-сягнення мшмальних початково! та шнцево! фази процесу, необхвдна наявнiсть швидкодшчих систем регулювання положення валив. Замша електромехашчних натискних пристро!в на пдронатис-кнi, дасть змогу зменшити час регулювання промь жку валк1в.
До переваг гiдравлiчних натискних пристро!в слад вщнести:
- бiльш короткий час регулювання швидкостц
- вiдсутнiсть яких-небудь обмежень для трива-лостi ввiмкнення;
- можливiсть регулювання впливу ексцентри-ситету валков на зусилля прокату.
По розмщенню гiдроцилiндрiв, натискнi пристро! подшяються на два типи:
- з верхшм розмiщенням (на подушках верх-нього опорного валку);
- з нижшм розташуванням (шд подушками ни-жнього опорного валка).
Переваги верхнього розташування:
- доступнiсть та зручшсть обслуговування;
- захист ввд технологiчних забруднень.
Виявленi недол1ки:
- зниження надiйностi пристрою (оск1льки використовуються шланги високого тиску);
- ускладнення, пов'язанi з використанням одного центрального позицшного датчика;
- ускладнення конструкцп цилiндру, зб№-шення апаратури керування;
- ускладнення конструкцп прокатно! клiтi у зв'язку з необхвдшстю поглиблення цил1ндра у клеп при перевалках опорних валк1в.
До недолшв нижнього розташування цилiндра слад вiднести складн1сть захисту елементiв натиск-ного пристрою, керуючих апаратiв i системи вимь рювання положення поршню ввд технологiчних забруднень. 1з-за цього потребуеться використання спецiальних захисних засобiв, а це погiршуе умови для обслуговування елеменпв натискного пристрою. При нижньому розташуваннi цил1ндр вико-нуеться однопорожнинним, а центральний позицш-ний датчик може були встановлено ззовш цилш-
дру[1].
В якосп модернiзацi!' пропонуеться встано-вити пдронатискний пристрiй, який мае в собi два гiдроцилiндра, що розмщеш у привiднiй та опера-торнш частинi клiтi. Поршень гiдроцилiндра, котрий мае мехашчний контакт iз подушками опорного валку, шток якого у собi мае мюце встанов-лення датчику положення на основi перемiщення магнiту, котрий закршлений у поршнi, для вщсте-ження його перемiщення. Двокамерний сервокла-пан iз золотниками виконуе роль точного пере-дання пдравл1чно! рiдини до системи у обсязi вiд налаштованих параметрiв (4-20мА).
В якостi модел^ яка описуе роботу ГНП, реко-мендуеться використовувати наступну. Модель описуеться трьома лiнiяризованими диференцш-ними рiвняннями, як1 мають наступний вигляд:
1. Рiвняння витрат рiдини, що потрапляе в поршньову область гiдроцилiндра, для малих прирощень координат:
Q
dS,
dt
E-dt
(1)
де Sr - площа поршня;
5Ну - положення поршня пдроцшпндру;
V - об'ем поршньово! зони при начальному положенш поршню;
E - об'емний модуль пружносп робочо! рцщни;
Р- - тиск в поршньовш 30Hi;
•' - коефiцieнт витiку рщини.
2^вняння вiдносин зусиль в клт для малих прирощень:
Рг ■ Sr = Р,- + т
+ b
dt'
dt
(2)
де да - маса техшчних елементiв клетi, що ру-хаються разом i3 гiдроцилiндром та маса рвдини в трубопровод!;
Ь - коефiцieнт в'язкого тертя (пропорцшно
швидкостi перемiщення ГНП).
3.Рiвняння сервоклапашв для малих прирощень координат:
dQ_ dt
Q ку Uy ^пр
(3)
де
У - станова часу сервоклапану; Ну - напруга керування; к,у - витратний коефщент сервоклапану;
к' - у. -коефiцieнт жорсткостi перепаяно-витрат-
них характеристик сервоклапану.
Вщповвдно сервоклапан - це аперюдична ланка i представляе собою фшьтр для системи регу-лювання за положенням пдронатискного пристрою.
Структурна схема ГНП, як об'екта керування, представлена на рис.1. Вона отримуеться шляхом перетворення рiвнянь 1-3 i складаеться iз наступ-них елеменпв:
Нск - передаточна функщя сервоклапана.
Нск =
_ "-yz
1+ТуЛр
Нг1, Нг2, Нг3 - умовне позначення передаточ-но1 функцп ГНП,
sr.l <?6,i
Hrl =
AI - коефщент.
AI =
' ^HY.o.i
Qö,i
Рис. 1 - Структурна схема ГНП
1з рiвняння, що описуе пдронатискний прист-рiй у абсолютних величинах, отриманi рiвняння, у котрих використовуеться вiдноснi велечини, що дозволить використовувати щ рiвняння для отри-мання математично! моделi пдронатискного пристрою у матричнш формi, придатнiй для любого числа клгтей [2].
Висновок. Найбшьш оптимальним з точки зору ефективносп регулювання м1жвалкового про-мiжку i забезпечення необхщно! якостi прокату е пдронатискш пристро!, роздiльна здатнiсть котрих у 10 раз, а швидшсть хода у 3-4 рази вище, шж у електромеханiчних.
Оснащення сташв гiдронатискними пристро-ями дозволить створити комплексну систему регу-лювання профiлю i форми смуги з використанням
ЕОМ. Система регулювання промiжку ненаванта-жених валив у поеднанш з САРТ дасть змогу опти-мiзувати роботу стану.
Список л^ератури
1. Садовой, А.В. Новое в моделировании и исследовании электромеханических систем прокатного производства / А.В. Садовой, Е.С. Назарова, В.И. Бондаренко, А.В. Пирожок , - Запорожье: «Просвита», 2014. - с. 144.
2. Бодров, Е.Э. Моделирование гидронажимного устройства непрерывного стана холодной прокатки /Е.Э. Бодров, А.Р. Мубаракшин, Д.А. Ахмет-динов, В.С. Моисеев // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ). - 2015. - №3(12). - с.34-36.
