Управления электроприводами прокатного блока с промежуточной неприводной клетью Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Частота пропускания контура тока (момента) современных систем электропривода не более 150 рад/с, поэтому для НА1 и НА2 можно рекомендовать снижение колебаний натяжения от эксцентриситета катушки выполнить с помощью системы регулирования момента натяжения, а для НА3 снижать колебания натяжения за счет уменьшения эксцентриситета катушки.

ВЫВОДЫ

1. Намоточный аппарат стальной проволоки как объект регулирования может быть описан системой дифференциальных уравнений третьего порядка.

2. Инерционная постоянная времени электроприводов НА в процессе намотки катушки изменяется от 0,5-2,5 с до 4,5-18 с.

3. Возмущающими воздействиями для НА являются: изменение линейной скорости барабана; линейная скорость укладчика; эксцентриситет катушки; колебания радиуса намотки.

4. Изменения скорости намотки в пуско-тормозных режимах и гармонические возмущающие воздействия от эксцентриситета катушки приводят к существенным колебаниям натяжения, уменьшить которые можно с помощью системы регулирования момента натяжения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Радионов А.А. Автоматизированный электропривод станов для производства стальной проволоки. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. - 311 с.

2. Качурин В.К. Теория висячих систем. Статический расчет. Гос-стойиздат, 1962. - 212 с.

3. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 560 с.

УДК 621.771.3

Малахов О.С., Линьков С.А. (ГОУ ВПО "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова")

УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ ПРОКАТНОГО БЛОКА С ПРОМЕЖУТОЧНОЙ НЕПРИВОДНОЙ КЛЕТЬЮ

Разрабатываемый в ГОУ ВПО "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" непрерывный совмещенный прокатно-волочильный стан, в отличие от большинства известных непрерывных станов холодной прокатки проволоки, имеет в технологической линии прокатной секции промежуточную неприводную клеть (см.

рис. 1) [1]. Энергия, необходимая для деформации металла в этой клети, подводится только посредством обрабатываемого металла путем подпора со стороны первой клети и натяжения со стороны третьей клети. Эта конструктивная особенность, за счет использования резерва сил трения в очагах деформации приводных клетей позволяет существенно повысить энергоэффективность процесса прокатки [2], однако вносит свои коррективы в технологические требования, предъявляемые к системам автоматизированного электропривода, а значит и ставит задачу разработки и исследования последних.

Анализ технологического процесса рассматриваемого прокатно-волочильного стана показал, что принципиально новым требованием, исключающим непосредственное применение известных систем автоматизированного электропривода непрерывных станов холодной прокатки проволоки, является необходимость регулирования величины нейтрального угла в очагах деформации приводных клетей с ошибкой, не превышающей ± 5%.

1 2 3 4 5 8

Рис. 1. Технологическая и кинематическая схемы совмещенного прокатно-волочильного стана: 1 - разматыватель; 2 - приводная прокатная клеть; 3 - неприводная прокатная клеть; 4 - волока; 5 - барабан волочильного блока; 6 - редуктор; 7 - приводной электродвигатель; 8 - моталка

На рис. 2 приведена укрупненная структурная схема разработанной авторами системы электропривода приводных клетей прокатной секции [3]. Системы управления электроприводов, как первой, так и третьей клети замкнуты по скорости. Этим они подобны известным системам стабилизации скорости прокатки. Отличием является наличие узла вычисления задания на скорость третьей клети, осуществляющего корректировку задания в зависимости от значений критических углов в первом и третьем очагах деформации.

В случае если при компенсации возмущающих воздействий в од-

ной из приводных клетей будет полностью исчерпан резерв сил трения, т.е. величина критического угла приблизится к нулевому значению, то автоматически осуществляется корректировка задания на скорость третьей клети. Вследствие этого изменятся натяжение во втором и подпор в первом межклетевых промежутках. Поступление энергии в неприводной очаг со стороны клети, исчерпавшей резерв сил трения, далее увеличиваться не будет. Увеличение энергии будет происходить за счет клети с большим значением критического угла.

Рис. 2. Укрупненная функциональная схема системы контроля резерва сил трения в очагах деформации

Принцип регулирования при выравнивании критических углов может быть пояснен следующим образом. Согласно закону сохранения энергии, записанному для процесса прокатки в приводных клетях в виде баланса мощностей

Мв + мт - мв = Мф + Мт, (1)

любое возмущающее воздействие приводит к изменению условий деформации - изменению соотношения величин мощностей формоизменения, упругой деформации, трения и т.д. Причем, регулятором энергетического равновесия является критический угол в очаге деформации,

разделяющий две его зоны - отставания и опережения [2]. Чем больше величина критического угла, тем длиннее зона опережения и тем выше скорость металла на выходе из клети (при условии постоянства скорости вращения валков). Отсюда следует, что контроль за критическими углами может быть осуществлен косвенно. Для этого необходимо контролировать лишь скорости вращения прокатных валков (приводных электродвигателей). Действительно, скорости металла на входе в клеть и на ее выходе могут быть определены как

Vеь1х = V + V

2 • Я

вых п,

к 2 • Я

•(1 - сое у, )

V

Vвх = + V •

п, в, >

' ц, ' к -ц,

^ -(1 - сов у; ) .

(2)

(3)

где Ув , Яв - соответственно скорость и радиус валков /-ой клети; ц ,

hi - вытяжка и высота металла в /-ом очаге деформации; yi - критический угол.

Тогда критические углы могут быть рассчитаны по зависимостям:

у1= агссов

Vв 2 • Яв

+ V__—

Ц 2 в2 КХ •Ц 2

1 - сов

а

02

2

- V

I — -

2 • Я V,

к

у3 = агссов

+ V •

2 • Яв

_в2

ивы1х

П2

1_

вых п1 /

(4)

1 - сов

а„

А

Ц 3

квых

(5)

На основании изложенного, функциональная схема узла вычисления задания на скорость может быть реализована в виде, приведенном на рис. 3.

С целью проверки работоспособности предложенного способа построения системы автоматизированного электропривода были проведены комплексные исследования на математической модели и в промышленных условиях на специально созданном в условиях ОАО "Бело-рецкий металлургический комбинат" экспериментально-промышленном образце прокатного блока. Экспериментальные исследования автоматизированных электроприводов подтвердили работоспособность предложенных систем управления, достоверность основных теоретических выводов, правильность выбора принципов построения систем управления и

2

настройки регуляторов, а также показали, что разработанные системы автоматизированного электропривода выполняют все технологические требования и реализуют непрерывный процесс прокатки проволоки в секции с промежуточной неприводной клетью.

Рис. 3. Функциональная схема узла вычисления задания на скорость

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Пат. 2319559 Российская Федерация, МПК7 В 21 С 1/00. Способ изготовления про-волоки / Никифоров Б.А., Дубровский Б.А., Радионова Л.В., Радионов А.А., Харитонов В.А.; заявка № 2006123837/02; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова"; заявл. 03.07.06; опубл. 20.03.08, Бюл. № 8. - С. 523.

2. О возможности снижения мощности, расходуемой на процесс прокатки проволоки на совмещенном прокатно-волочильном стане / А.А. Радионов, Л.В. Радионова, В.А. Харитонов, О.С. Малахов // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2005. Вып. 10. C. 63-70.

3. Пат. 58396 Российская Федерация, МПК7 В 21 В 37/00. Устройство для автоматического управления скоростью вращения валков клетей непрерывного прокатного стана / Радионов А.А., Малахов О.С., Радионова Л.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носо-ва". - № 2006125346/22; заявл. 13.07.06; опубл. 27.11.06, Бюл. № 33.