CC BY
36
• 7universum.com
UNIVERSUM:
, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_апрель. 2017 г.
РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННЫХ ТРЕБОВАНИЙ К МОДЕРНИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ВОЛОЧИЛЬНЫХ МАШИН КАБЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Цыпкина Виктория Вячеславовна
старший преподаватель Ташкентского Государственного Технического Университета
100095, Узбекистан, г. Ташкент, улица Университетская, 2
E-mail: c-victoru@;yandex. ru
Иванов Артем Александрович
магистрант Ташкентского Государственного Технического Университета 100095, Узбекистан, г. Ташкент, улица Университетская, 2
№ 4 (37)
THE DEVELOPMENT OF GENERAL REQUIREMENTS FOR MODERNIZATION OF DRAWING MACHINES ELECTRICAL DRIVE OF THE CABLE PRODUCTION
Viktoria Tsipkina
senior Lecturer, Tashkent State Technical University, 100095, Uzbekistan, Tashkent, Universitetskaya street, 2
Artem Ivanov
master's degree student, Tashkent State Technical University, 100095, Uzbekistan, Tashkent, Universitetskaya street, 2
АННОТАЦИЯ
Одной из основных задач в кабельном производстве является внедрение программ ресурсо- и энергосбережения. Рассмотрение основных требований к автоматизированному электроприводу волочильной машины с учетом, технологических особенностей процесса волочения медной проволоки, является общей задачей проведенной работы. Для решения поставленной задачи рассматривался вариант модернизации волочильной машины, за счет внедрения тянущего блока, который создавал дополнительное натяжение после схода проволоки с чистовой фильеры, применение которого позволит увеличить машинное время работы волочильного оборудования, сократить количество заправочных концов медной проволоки и как следствие сократить количество отходов меди. Реализация поставленной задачи решается путем построения системы управления электропривода модернизированной волочильной машины и разработкой требования к автоматизированному электроприводу с учетом технологических особенностей процесса волочения.
ABSTRACT
In the cable production one of the main tasks is the implementation of resource and energy saving programs. Consideration of basic requirements for the automated electric drive of the drawing machine taking into account technological peculiarities of the process of a drawing copper wire is a common task of the carried out work. To solve the assigned task, the variant of the drawing machine modernization is considered due to the implementation of a pulling unit which has created additional tension after the pulled off wire after the finishing die the use of which increases the machine operating time of the drawing equipment, reduce the number of filling ends of the copper wire and, as a consequence, reduce the number of copper waste. The realization of the task is solved by constructing the electric drive control system of the modernized drawing machine and developing a requirement for an automated electric drive taking into account the technological peculiarities of the drawing process.
Ключевые слова: волочильная машина, кабельная промышленность, система управления электроприводом, проволока, тянущий барабан, датчик натяжения, стабилизация скорости, автоматизированный электропривод, стабилизация скорости волочения, параметры волочения.
Keywords: drawing machine; cable industry; operating system; wire; intermediate block; tension transducer; speed stabilization; automated electric drive; drawing speed stabilization; drawing parameters.
В настоящее время конструкции всех кабельных изделий содержат токопроводящую жилу (ТПЖ), которая производится на волочильных машинах (ВМ).
Высокое качество ТПЖ обеспечивается при соблюдении технологических требований: регулирование натяжения проволоки; отсутствие петель, перетягов; контроль натяжения и минимизация относительного
Библиографическое описание: Цыпкина В.В., Иванов А.А. Разработка обобщенных требований к модернизации электропривода волочильных машин кабельного производства // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2017. № 4(37). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/4629
№ 4 (37)
апрель, 2017 г.
удлинения. Данные требования являются основными технологическими нормативами, поддержание которых в требуемых диапазонах позволяет получить качественную кабельную продукцию - кабель или провод.
Процесс волочения, особенности исполнения ВМ определяют требования к автоматизированному электроприводу (АЭП)[3]: согласование движения рабочих органов ВМ (рис. 1), пуск и останов; регули-
рование рабочей скорости в заданном диапазоне; регулирование натяжения проволоки и стабилизация равномерности раскладки; регулирование натяжения и диаметра проволоки; обеспечение высокой надежности электрооборудования; стабилизация диаметра проволоки и ее остаточных деформаций, фиксированная вытяжка на заданный диаметр готового изделия, соблюдение маршрута волочения, петлеобразование и обрывность, плавность пуска и торможения, а так же включение режима аварийного останова.
Рисунок 1. Функциональная схема СУЭП ВМ: 1 - тянущий барабан; 2 - редуктор; 3- ЭД; 4 - преобразователь (усилитель мощности); 5- система регулирования параметров процесса волочения; 6 - система датчиков; 7 - система вспомогательных
устройств
Требования к АЭП ВМ определяют принципы и варианты построения систем управления электроприводом (СУ ЭП). Основной отличительной чертой рассматриваемой модернизированной системы является наличие дополнительного блока, который обеспечивает стабилизацию скорости волочения проволоки. Это достигается путем уменьшения частоты вращения вала электродвигателя дополнительного блока, связанного с осью приемного барабана основного механизма ВМ через редуктор, с обеспечением автоматического регулирования частоты вращения двигателя и как следствие поддержание натяжения и вытяжки проволоки в требуемом диапазоне.
АЭП ВМ должен обеспечить контроль и управление основными технологическими параметрами волочения: длина и диаметр проволоки, натяжение, число витков на тянущем барабане (рис.1). При этом необходимо согласовать работу дополнительного узла и основного рабочего механизма волочильной машины, а так же приемного механизма с учетом соблюдения всех технологических режимов процесса волочения.
Роль усилителя мощности в системе управления АЭП ВМ выполняют тиристорные/транзисторные преобразователи. Датчики системы зависят от вида СУЭП ВМ: количество контролируемых координат,
вид снимаемого сигнала, требование к точности. Построение АЭП ВМ обеспечивается контролем основных технологических параметров процесса волочения и управлением через натяжение проволоки на последующем тянущем барабане дополнительного блока: длины проволоки и диаметра, окружной и линейной скоростей и числа витков. Согласование скоростей барабанов и исключение перенатяжения выполняют петлеобразователи - (датчики натяжения), они дают возможность уменьшить чувствительность системы к упругости металла, а сигнал, получаемый с датчика натяжения, оценивает величины натяжения и позволяет системе оперативно управлять натяжением и идентифицировать другие параметры процесса волочения, которые недоступны прямому измерению.
Процесс намотки отволоченной проволоки на барабан приемника осуществляется устройствами с контактным и бесконтактным измерением радиуса намотки (прямой и косвенный способы).
Контактный способ не может обеспечить высокую точность измерений текущего радиуса намотки (эксцентриситет барабана), поэтому предпочтительными являются устройства, реализующие бесконтактные способы измерения радиуса (косвенная оценка отношения линейной скорости барабана к
№ 4 (37)
окружной, измерение радиуса барабана как длины наматываемой проволоки при повороте барабана на угол равный одному радиану). Состав устройства: импульсные датчики частоты вращения наматывающего вала. Длина намотанной проволоки определяется количеством импульсов напряжения на выходе датчика с достаточно высокой точностью измерения радиуса барабана и дополняется системой, позволяющей начать измерение с произвольной координаты.
Натяжение проволоки, как основная координата, определяет ее свойства [1]. Система регулирования натяжения реализуется на принципах косвенного и прямого регулирования. Автоматизация и оперативный контроль технологических режимов работы оборудования в общем случае реализуются системой управления двухдвигательным электроприводом ВМ с использованием двухконтурных систем подчиненного регулирования частоты вращения двигателя ВМ и приемника. Пропорционально-интегральные регуляторы (ПИ-регуляторы) позволяют во внутреннем контуре тока двигателя ВМ и приемника компенсировать инерционность силовой цепи и формировать переходный процесс в контуре тока с обеспечением более быстрого роста тока якоря при отсутствии перерегулирования с необходимым ограничением тока и скорости двигателей при перегрузках и колебаниях напряжения сети (выбор осуществляется из условия обеспечения минимальной статической ошибки по скорости ведущего двигателя ВМ). Двигатель приемника оснащен ПИ-регулятором скорости и натяжения проволоки. Управление ВМ осуществляется в функции сигнала, формируемого либо на выходе измерителя радиуса приемного барабана, либо в функции длины наматываемой проволоки. Работа устройства основана на способе управления плотностью намотки (Архимедова спираль) [2], формированием, в соответствии с законом регулирования, натяжения проволоки в функции сигнала разности фактического и теоретического радиусов намотки, поступающего через интегратор на вход задатчика натяжения. Сигналы оперативного контроля скорости намотки,
апрель, 2017 г.
длины проволоки, ее натяжения, показателя равномерности раскладки, радиуса барабана и числа витков поступают в управляющее устройство и обеспечивают выдачу текущей информации о ходе технологического процесса и формируют команду на автоматический останов при достижении заданных параметров (длина проволоки и радиус барабана).
При выборе варианта построения системы управления процессом волочения [5,6] необходимо учитывать динамические характеристики объекта управления и контура регулирования натяжения к контуру регулирования плотности намотки; регулирование натяжения, снижение чувствительности динамических характеристик к естественной инерции барабана и статического момента приводного двигателя; выполнить построение системы на уровне контура управления изменением диаметра проволоки, что объясняется высокими требованиями к точности измерения линейных параметров движущейся проволоки, радиуса намотки, натяжения и частоты вращения барабана, необходимостью применения для контроля процесса намотки проволоки датчиков; в случае установки малоходового датчика натяжения в условиях параметрических и внешних возмущений использовать реверсивные преобразователи для питания приводных двигателей и обеспечение необходимого быстродействия и точности регулирования во всех режимах работы.
Проведенный анализ позволил сделать вывод о том, что правильно выбранный вариант САУ ЭП позволит повысить эксплуатационные характеристики ВМ на 10% по сравнению с имеющимися, а качество готовой продукции и эксплуатационные параметры отволоченной проволоки останутся на прежнем уровне. При этом будет достигнута существенная экономия меди за счет уменьшения числа аварийных остановов, сокращение заправочных концов и как следствие внедрение программы ресурсо- и энергосбережения в основное производство.
Список литературы:
1. Бульхин А.К., Кидяев В.Ф., Кижаев С.А. Электропривод и автоматизация волочильного оборудования. - Самара: ООО «ИЦ Книга», 2002. - С. 63-74.
2. Бульхин А.К., Кидяев В.Ф., Кижаев С.А. Автоматизация и наладка кабельного оборудования.- Самара: ООО «ИЦ Книга», 2001. - С. 175-185.
3. Быстров А.М. Многодвигательные автоматизированные электроприводы поточных линий текстильной промышленности /Быстров А.М., Глазунов В.Ф. -М.: Легкая индустрия, 1977. - С.225-263.
4. Ганель В.Я. Электропривод волочильных станов и канатных машин. -М., Металлургиздат - 1962. - С.102-125.
5. Глазунов В.Ф. Принципы подчиненного регулирования при построении электропривода высокоскоростной поточной линии, 1980. - С. 75-86.
6. Патент: Патент РУз № UZ FAR 00659 от 20.07.2010г. «Волочильная машина»
