CC BY
56
Список литературы
1. US 5325460. System and method for controlling the speed of an electric motor in an extremely low speed range using a rotary pulse encoder: опубл. 28.06.1994.
S. Tararikin, A. Smirnov
The analysis of features of construction of the digital konturno-item electric drive of
givings
The research of feed-axis electric drives construction details is analysed. The main study-case is correlation between feedback encoder resolution and sample time of the position regulator.
Keywords: frequency of rotation, speed, speed, quantization.
Получено 06.07.10
УДК 62-83:621/.69
Д.А. Фатхуллин, асп., 8-905-005-83-99, dizaf@mail.ru,
Т.Р. Храмшин, канд. техн. наук, доц., 8-905-005-83-99, timur.hramshin@mail.ru,
А.А. Николаев, канд. техн. наук, ст. преп., 8-905-005-83-99, alexniko@inbox.ru,
Е.В. Минеев, асп., 8-905-005-83-99,
dizaf@mail.ru (Россия, Магнитогорск, МГТУ)
РАЗРАБОТКА УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ВЗАИМОСВЯЗАННЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ НАТЯЖНЫХ СТАНЦИЙ АГРЕГАТОВ НЕПРЕРЫВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЛОСЫ
Предложены усовершенствованные алгоритмы систем управления взаимосвязанными электроприводами натяжных станций агрегата непрерывного горячего цинкования, обеспечивающих равномерную загрузку всех приводов. Приведены результаты математического моделирования работы электроприводов по предложенным алгоритмам.
Ключевые слова: электропривод, технологическая зона, система управления.
С ростом индустрии увеличивается востребованность оцинкованного стального листа. Интенсивный рост спроса на оцинкованный лист ставит задачи повышения производительности агрегатов с сохранением качества обрабатываемого материала, стабильности и бесперебойности последующего технологического процесса обработки полосы. Выполнение поставленных задач возможно при рациональном использовании имеющегося интеллектуального оборудования и уменьшения внеплановых простоев.
В процессе эксплуатации агрегата непрерывного горячего цинкования (АНГЦ) зафиксированы простои, связанные с поломкой механическо-
го оборудования натяжных станции (НС). В непригодное состояние приходили соединительные элементы (муфты) электроприводов тянущих роликов, настроенные на регулирование скорости перемещения полосы вдоль технологической линии. Анализ осциллограмм электромагнитного момента показал, что передаточные узлы претерпевали нагрузку выше номинального значения при изменении скорости полосы. Актуальной и практически значимой задачей является уменьшение загрузки ведущих электроприводов, это возможно при перераспределении задания усилий на ведомые приводы, настроенные на поддержание заданного момента.
Эти положения рассмотрены на конкретном примере электроприводов натяжной станции № 2 АНГЦ. На рис. 1. представлена принципиальная схема существующей системы управления НС. В своем составе она имеет 4 приводных ролика. Электропривод второго ролика является ведущим на технологической зоне. Система управления приводом осуществляет поддержание скорости (режим САРС), соответствующей линейной скорости задания перемещения полосы Утехн в технологической зоне. Системы управления электроприводами других роликов (1, 3 и 4) построены по принципу поддержания заданного момента Мз 2 / (САРМ) двигателя, который определяется в основном статической составляющей, пропорциональной натяжению, моменту изгиба и динамической составляющей, пропорциональной ускорению привода. Управление моментными приводами выполняется при переводе регулятора скорости РС в неактивное (насыщенное) состояние за счет введения в канал задания скорости дополнительного сигнала на «обгон» &>обгон и регулированием уставки блока ограничения БО. Данный принцип построения системы управления НС был предложен фирмой производителем «БашеН». Опыт эксплуатации агрегата выявил следующие недостатки данной системы: необходимость перерасчетов задания на моментные приводы при смене сортамента полосы; возможность 100 %-й загрузки ведущего привода в динамических режимах, при некорректном расчете нагрузок электроприводов, управляемых по моменту; возможность неравномерной нагрузки загрузки двигателей роликов по току - нерациональное использование установленного оборудования.
При анализе различных технологических режимов работы системы управления взаимосвязанных электроприводов НС на разработанной математической модели [1] было выявлено недоиспользование моментных электроприводов. В динамических режимах моментные электроприводы принимали пассивное участие в компенсации изменения заднего натяжения, в результате основная нагрузка накладывалась на ведущий привод. Несмотря на его завышенную мощность, создаваемый им момент не обеспечивал необходимый темп разгона (замедления) технологической секции.
^¿■йан
Рис. 1. Принципиальная схема существующей системы управления НС № 2: РС - регулятор скорости; М - приводной электродвигатель; ДС - датчик угловой скорости; УП - управляемый преобразователь;
К - коэффициент перевода линейной скорости в угловую;
БО - блок ограничения; РМ - регулятор момента; Р - редуктор
Особенностью ведущего электропривода заключается в том, что именно он является «сигнализатором» изменения заднего натяжения в полосе и необходимая информация о фактической величине усилия, возникающей в полосе, заложена в интегральной составляющей регулятора скорости ведущего привода.
С учетом перечисленных факторов разработаны новые алгоритмы системы управления электроприводами натяжной станции № 2, позволяющие автоматически формировать задания на все электроприводы тянущей группы. Предложенный алгоритм исключает недостатки предыдущей системы управления натяжных станций.
На рис. 2 представлена принципиальная схема разработанной системы управления НС № 2. В усовершенствованной системе РС ведущего электропривода (см. рис.2) при появлении несоответствия фактической скорости полосы с ее заданной начинает воздействовать на внутренний контур момента, не только своего привода, но и соседних с ним. Предложенный алгоритм позволяет: равномерно загрузить приводы всех четырех роликов; исключить промежуточные вычисления статической нагрузки и динамических составляющих момента для каждого ролика НС.
Рис. 2. Принципиальная схема разработанной системы управления НС № 2: РС - регулятор скорости; К - коэффициент перевода линейной скорости в угловую; Kui - коэффициенты учитывающие углы
охвата роликов полосой
На рис. 3 приведены гистограммы загрузок электроприводов НС № 2 при обработке полосы толщиной 1,8 мм в исходной схеме управления (рис. 3, а) и в предложенной схеме (рис. 3, б). Как видно, в статическом режиме недоиспользование ведущего электропривода оказывается существенным.
Загрузка электроприводов в статическом режиме
Р. кВт
i . Ü
S5
У
й Ч.
LJ jJ i i * i
222¿
,15% ,
JO
30
Ш
1 pon. HC IÜ2
2 рол, HCNlí
3 рол. НС
4 pon НС №2
Загрузка электроприводов в динамическом рнмние |%> 55
:
ч - i
i í
¿i
P, кВт
Ш
'Ащ/
so
¿ti
1 pon. HC №2
2 pon.
нсшг
а
i
3 рол. HC №2
w
Ж
4 pnn. HC №2
Загрузни -пектрппри=<урп ъ статическом режиме (%}
Р, кВт
? 3
45
В
55-
30
30
//У/ >51%/ ////
1 рол. НС N12
2 pon НС №2
Í рол. 4 рол. НС IÜZ НС №2
Загрузка алактроприводсв адинамич&сюм ралима (%}
Б5-
Р, кВт I
¡I
J i
I?
■is
Ш
Ja зч/у
азу
ш
ш
1 рол. HCNs2
2 (li ¡. i НС №2
J|iíjíí. 4 pon, НС №2 HCNs2
б
Рис. 3. Результаты проведенных исследований
Предложенный алгоритм позволил помимо рационального использования оборудования ведущего электропривода снизить нагрузку ведомого привода на 34 %. Данное построение системы управления позволяет увеличить ресурс электромеханического оборудования, сократить поломки механических узлов и в итоге увеличить производительность всего агрегата за счет уменьшения простоев.
Принципиальные отличия разработанной системы управления заключаются в том, что взаимосвязи электроприводов НС осуществляются не только по нагрузке, через метал, как было предложено первоначально, но также по каналу задания.
Разработанные алгоритмы, являются легко реализуемыми на действующем оборудовании, и требует незначительных изменений в цифровой системе управления приводом первого уровня системы автоматизации.
Способ формирования сигналов задания на моментные электроприводы с равномерным распределением может быть использован на аналогичных агрегатах непрерывного действия, а именно нанесения покрытий, травильных агрегатах, бумагоделательных машин, имеющих в своем составе электроприводы, системы регулирования которых построена по принципу косвенного поддержания натяжения без датчиков обратных связей.
Список литературы
1.Исследование режимов работы взаимосвязанных электроприводов технологической зоны агрегата цинкования / Т.Р. Храмшин [и др.] // Изв. Вузов. Электромеханика. 2006, № 4. С.46-49.
2. Храмшин Т.Р., Николаев А.А., Юдин А.Ю. Особенности электроприводов агрегата непрерывного горячего цинкования // Энергосбережение и энергоэффективные технологии: сб. тр. Всерос. научн. - техн. конф. Липецк, 2004. С. 72-77.
3. Осипов О.И. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод. М. 2002.
4. Морговский Ю.Я., Рубашкин И.Б., Гольдин Я.Г. Взаимосвязанные системы электропривода. Л.: Энергия, 1972.
D. Fathullin, A. Nikolaev, E. Mineev
Working out of advanced algorithms of management by the interconnected electric drives of tension stations of units of continuous processing of a strip
Modern algorithm interconnected electric drives control systems for hot deep galvanizing line which equitability loading drive support are pr
Keywords: the electric drive, technological zone, control system.
Получено 06.07.10
