Устройство управления охлаждением горячекатанной полосы

(и)921652 Союз СоветскихСоциапистичесиихРеспубпии ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. В 21 В 37/10 Гооударственкый комитет по делам изаоретеннй и открытий(5 Й) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ОХЛАБДЕНИЕМ ГОРЯЧЕКАТАНОЙПОЛОСЫ Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и предназначено для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) прокатных станов, в частности в автономныхлокальных системах управления охлаждением металла,Известно устройство управленияохлаждением горячекатаной полосыспреерного типа, содержащее датчикискорости, толщины и температуры,сифоны с индивидуальным управлением,регуляторы расхода грубого и тонкогорегулирования, аналоговую ЭВМ, цифровой заводской компьютер.Модель охлаждения, т.е. число сифонов и расход через них задается иззаводского компьютера, В процессеускорения стана коррекция производится путем изменения расхода в секцииточного регулирования, При невозможности скомпенсировать рассогласование секцией точного регулирования производится изменение расхода всекциях грубого регулирования до момента, когда полученное рассогласование можно скомпенсировать. этой 5секцией. В случае получения неудовлетворительного результата производится изменение модели охлаждения 111.Однако трудно добиться высокой точ.ности регулирования скорости охлаждения путем изменения расхода жидкостивследствие падения давления в магистралях, наличия примесей в воде, высокой инерционности органов регулирования расхода жидкости.Наиболее близким к предлагаемомуустройству по технической сущностии достигаемому результату являетсяустройство для регулирования температуры заготовки на отводящем рольганге прокатного стана,Устройство регулирования температуры содержит информационные датчикираспылители воды и управляющую вычислительную машину, Регулирование тем921652Сосгавитель А,АбросимовРедактор А.шандор Техред И, Тепер Корректор А, ДэяткоЭаказ 2141/9 Тираж 812 ПодписноеВНИИПО Государственного комитета СССРпо делам и:-обретений и открытий113035, Мо :,ва, Ж, Раушская наб д М 5Филиал ППП Патент,. г,ужгород, ул. Проектная,3 921652пературы происходит за счет того,что инерционности исполпо имеющемуся для каждой полосы дан- погрешность системыного сортамента графику "скорость- Цель изобретениявремя" для смежных участков погосы ности регулированиявычисляется время пребывания на вы-,туры смотки и скороходном рольганге.На основании време- полосы перед смоткони нахождения каждого участка полосы номных локальных сина определенном уцастке рольганга,а Указанная цель дтакже температуры конца прокатки и что в устройство, стребуемой температуры смотки полосы, О мационные датчики,для каждого участка вычисляется ко- с индивидуальным упгичсство включенных распылителей. ляторы расхода секцЗатем это количество регулируется автомат, состоящийтак, цтобы осуществлять обрызгивая.-:, торов, регистра памсогласно модели" охлаждения при пр-. 15 ного регистра, расп,хождении полосы через определенные срыва, синхронизатоучастки рольганга. Вычислительная коррекции, дополнитмашина осуществляет управление рас- компенсации начальнпылителями в соответствии с началь- мирующий усилитель.ной моделью охлаждения, а при уско- а ного охлаждения разрении полосы или при подходе по.посы и дополнительные, пк моталке, т.е, после получения дан- основных секций реачных о фактической температуре смот- ныи режим охлажденики, эта информация используется для дополнительных осушизменения выбранной модели охлажде циЯния и приспособления данной модели На фиг. 1 показадля улучшения регулирования охлажде- схема устроиств упрния последующих полос 21. нием горячекатанойОднако известное устройство име- фи г. 2 - схема срывет низкую точность регулирования,Зто ЗО схема синхронизаторобусловлено тем, что заданная ско- блок компенсации нарость охлаждения в системе регулиро- на фиг. 5 - схема увания температуры для выходного роль. цииганга прокаткого стана достигается Устройство (фигв результате включения распылителей з 1 компараторов, соеводы и корректируется изменением ихром 2 памяти, второколичества. При этом точность регу- подключен к выходулирования ограничивается дискрет 3, который по электностью управляющего воздействия,рав через распределителной охлаждающей способности одного 0 мои 5 сРыва, исполнраспылителя. 6 другие входы схемОтносительная погрешность дискрет с выходом регистраности будет равна также с выходами исс О 5 ы -О ъер гистра 6 и блока 7О Вык(1)чальнои уставки, и где Оь, - уровень выходного воздействияО - уровень срабатывания последней и-й включенной секции.6Отсюда следует, что величина погрешности дискретности достигает значительной величины, когда количество включенных секций минимально,Особенно это сказывается в начальный период охлаждения перед раз"оном стана, Даже без учета динамической погрешности, которая имеет место из-за нительных органов,значительна.повышение точзаданной темперасти охлажденияй в рулон в автостемах.остигается тем,одержащее инфорраспылители водыравлением регуий и цифровойиз бло:,. - ,:о," .араяти, исполнительределителя, схемыра, устройстваельно введены блокой уставки и сумВсе секции водябиты на основныеричем при помощиизуется началья, а при помощиествляется коррекна функциональнаяавления охлаждеполосы; наа, на фиг. 3а, на фиг;чальной установки/стройства коррек 1) содержит блокдиненный с регистй вход которогосинхронизатороврическим связямь ч управляет схеительным регистромы срыва соединены2, соединенномуполнительного рекомпенсации нас выходом исполнительного регистра 6, соединенным также с исполнительными органами основных секций 8, Выходы схемы 5 срыва ираспределителя ч соединены с входамисинхронизатора 3, куда поступают также напряжения 13, Ц О- и напряжениедатчика наличия металла (ДНИ)О, поступающее также на вход вычислительного устройства коррекции 9,на другие входы которого поступаютнапряжения Ов, Оз, О, и напряженияот ДНИ 2 - О, и датчика скорости Ча выход подключен к исполнительныморганам дополнительных секций 10.На 92 65220 пряжение 0поступает на входы блокакомпараторов и блока 7 компенсацииначальной уставки, выходное напряжение которого суммируется с напояжением О, от вычислителя расхода в сумматоре 11 и вклюцается на регуляторырасхода основных секций 12,Устройство работает следующим образом.На вход блока .1 компараторов поступает напряжение 02, пропорциональное количеству включенных секций водяного охлаждения соответствующих на.чальнойуставке. На суммирующий усилитель 11 подается напряжение 0 пропорциональное расходу основных секций однозначно связанное математической. зависимостью с количеством секцийИсходной информацией о начале работы является сигнал датчика наличияметалла в последней чистовой клетиДНИ. По этому сигналу синхронизатор 3 превращает напряжение 0 от вычислительного устройства во временной интервал ., прохождения неохлаж 1 даемого участка полосы под датчикомтемпературы конца прокатки (сухаяголова) .По окончанию временного интервала Т, синхронизатор выдает сигналразрешения записи числа выбранныхдля включения секций в унитарном коде из блока 1 компараторов, в регистр памяти 2, представляющий собойпараллельный Й-разрядный регистр(где М - количество секций) информационными входами соединенный сблоком 1 компараторов, входами синхронизации и сброса - с синхронизатором 3. Одновременно на вход вычислительного устройства коррекции 9 подается напряжение 0соответствующеевключению наперед заданного числавключаемых дополнительных секций,Приэтом из вычислительного числа основных секций вычитается соответствующее число включаемых дополнительныхсекций. Это распределение секций необходимо для возможности отключениядополнительных секций в случае отрицательной коррекции,Затем синхронизатор 3 через расчитанную задержку времени Х, необходимую для прохождения начала охлаждаемого участка до первой секции .Охлаждения (задается величиной напряжения 0 н), выдает импульс на распределитель 4, представляющий собой двоичный счетчик, счетный вход ивход Сброса" которого соединен ссоответствующими выходами синхронизатора 3 и синейный дешифратор наЧ+ число состояний счетчика. Приэтом на первом выходе распределителя появляется логическая "1" и разрешается перезапись из первого разряда регистра 2 памяти в исполнительный резистор 6, нагрузкой которого есть исполнительные органы Основньх секций 8,Сиихромиэат-р ВЫДает сеи,З лл 1 упьсов с периодо".определяемым напряжением 0, пропорциональным времени прохож;,ения полосырасстояния между секциями, а распредепитегь 4 разрешает перезапись кодавкпючения секцил (логической "1") изрегистра 2 ;амяти в соответствующиеразряд.;, ипопнительного регистра 6.Процесс продолжается до включения.всех выбранньх секций, после чегосхема срыва 5 выдает сигнал в блок 3синхронлзатора оо окончании циклаработь дпя основных секций, 9 слуцаевключения всех секций импульс "Останов" в блок 3 синхронизатора поступает з .-1 вцхода распределителяСхема срыва 5 (фиг, 2) состоитиз схем И входы которых соединены ссоответствующими инверсными выходами разрядов регистра памяти (Р П)исполнительного регистра (РИ), атакже с соответствующими выходамираспределителя 4 (РР). При необхо димости включения 1 секций, и+1 импульс из распределителя 4 поступитна схему ИЛИ поскольку на двухдругих входах схемы ИЛИ будут высокие потенциалы, что соответствуетневключению секций. Этот импульс поступит на соответствующий вход синхронизатора 3 и произведет "Остановцикла работыДалее производится периодическаякоррекция числа основных секций взависимости от параметров прокатки:опрос датчиков и запись ново о значе -ния числа и-секций в регистр 2 памяти, коорекция числа секций в регистре 6 в соответствии с прохождениемнового участка полосы под соответствующими секциями, срыв цикла работыи начало следующего.Процесс продолжается до выходаполосы из последней чистовой клети,о чем сигнализирует отрицательныйперепад напряжения от ДНМ 1, При этом,срывается цикл регулирования, сбрасываются регистр 2 памяти, распределитель 4 и через временной интервалтначинается перезапись кода выключения секций (логический "0") из регистра 2 памяти в исполнительныйрегистр 6 импульсами с периодом израспределителя 4, Процесс продолжается до выключения всех секций иустройство становится в исходное сос- Отояние.Схема сигнализатора приведенана Фиг. 3 и включает аналоговые кл.:чи 13 15, у-.равляемые триггерами16-19, Формирователи 20 - импульсепо положительному перепаду, и по отрицательному перепаду - 28, 29, ждущий мультивибратор 30, формирующийимпульс длительностью, зависимой отуправляющего напряжения схемы О31-34, 38 И - 35-37 - ИЛИИсходной информацией начала рабо"ты является положительный перепаднапряжения от ДНИ. формирователь20 формирует импульс, задний фронткоторого устанавливает триггер 16 всостояние "1" и открывается ключ 13,при этом задний фронт формирователя 21 эапускае 1 через схему 35 ИЛИждущий мультивибратор 30 на управ- зляющий вход которого поступает черезключ 13 напряжение О и мультивибратор Формирует импульс длительностьювремени прохождения "сухой головы" полосы возле датчиков, по заднему Фронту которого Формирователь 29Формирует импульс, задний фронт кото-,рого сбрасывает триггер 16, ключ 13 закрывается. При этом срабатывает:ормирователь 22. Задним Фронтом импульса которого триггер 17 устанавливается в "1", Длительности импульсовФормирователей 21-26 выбраны большевремени закрытия (открытия) ключей13-15, с целью устранения гоночныхситуаций. триггер 17 открывает ключимпульс Формирователя 23 черезсхему 35 ИЛИ запускает ждущий мультивибратор 30, который формирует импульс, длительностью - время прохождения начала охлаждаемого участка полосы до первой секции охлаждения, по заднему фронту которого формирователь ."9 выдает импульс, поступающий через схему 33 И н.-, входы55синхронизации регистра 2 памяти и через схему 32 ИЛИ на вход В-триггера7, задним Фронтом сбрасывая его,ключ 14 размыкается. При этом срабатывает формирователь 24, задний фронтимпульса которого устанавливает триггер 18 в "1", при этом замыкаетсяключ 15, а формирователь 25 запускаетждущий мультивибратор 30, который генерирует импульс длительностью Ъвремени прохождения начала охлаждаемого участка полосы между двумя со-,.седними секциями, по заднему фронтукоторого срабатывает формирователь29, импульс которого чеоез схему 31И поступает на счетный вход счетчикараспределителя 4 и через схему 35 ИЛИзадним фронтом вновь запускает жду 1 ниймультивибратор 30., Таким образом г.,нерируется серия импульсов с периодсм. Процесс продолжается до поступления импульсов срыва от схемьсрьва (СС) или от распределителя(РР), которые сбрасывают триггер 18,при этом прекращается генеоация импульсов вследствие закрытия схемы 31И и снятия напряжения О срабатывает Формирователь 26 импульс которо"го через схему 36 ИЛИ поступает насброс счетчика распределителя 4 ичерез схему 34 И - задним фронтомзапускает триггер 17. Начинается но"вый цикл работы схемы, аналогичныйвыше описанному, но без формирования интервала Т . Циклы продолжаютсядо момента выхода полосы из последней чистовой клети, при этом ДНИ 1Формирует отрицательный перепад напряжения, срабатывает формирователь28, импульс которого срывает циклработы: сбрасывает триггер 17 или18, через схемы 36 и 37 ИЛИ сбрасывает соответственно распределитель 4и регистр памяти 2 в нуль и устанав"ливает триггер 19 в состояние "1".При этом срабатывает Формирователь27 и задним фронтом своего импульсаустанавливает триггер 17 в состояние"1". Начинается обычный цикл работы.Процесс продолжается до поступленияимпульсов срыва от схемы срыва (СС)или от распределителя (РР). При этомсбрасывается триггер 18 и срабатывает формирователь 26, импульс которого сбрасывает счетчик распределителя4 через схему 36 ИЛИ и триггер 18 через схему 38 И. Схема приходит в исходное состояние,Блок компенсации начальной устав"ки 7 (Фиг. 4) состоит из суммирующего усилителя А вычитаащего усилителя 39, электронных ключей К-К, Клю.чи К -Кн управляются триггерами со 9 92165 ответственных разрядов регистра 2 памяти (РП). После записи из аналогоцифрового преобразователя дискретного количества включаемых секций в триггеры регистра памяти, срабатывают связанные с ними ключи и на выходе усилителя А 1 появляется инвертированное напряжение, равное Оори.,где О 1 порог дискретности одной секции, поступает на вход вычитателя 39, о на другой вход которого поступает напряжение от вычислительного устройства, пропорциональное количеству включаемых секций О . Полученная разность поступает на масштабный суммирующий усилитель 11 (фиг, 1), на другой вход которого поступает напряжение О 1,пропорциональное расходу секций. Нагрузкой усилителя 1 есть регуляторы расхода (пример; Ос = 358; Омр =" 1 В, тогда и = 3 секции, на выходе А, = 3 В, разность - 0,5 В поступает на усилитель 11) изменяя при этом расход через секцию.Вследствие этого происходит ком пенсация погрешности дискретности.Устройство коррекции 9 (фиг. 5) состоит из сумматора 40, соединенного с блоком компараторов 41, выходы ко" торого через блоки ключей 42 и 43 зо соединены соответственно с регистра" ми предварительной 44 и основной 45 памяти. Кроме того, выходы регистра 44 соединены с входами регистра 45 через блок ключей 46, Выходы регистра 45 соединены с исполнительными органами дополнительных секций 47 с управляющими входами блока ключей 48, выходы которых подсоединены ко входу сумматора 49 выходом подсоединенного к входу сумматора 40, на другие входы которого поступают напряжения О, О,и напряжен ь О 5 через ключ 50, управляемый устройством управления, состоящим из триггеров 51 52, аналоговых ключей 53 54, ждущего мультивибратора 55, Формирующего импульс, длительность которого зависит от величины управляющего напряжения, формирователей импульсов по5 О положительному перепаду 56, 57 по отрицательному - 58, 59 схем 60- 62 И, схем 63-65 ИЛИ.Схема работает следующим образом.В исходном положении регистры 44,55 45, триггеры 51, 52 нулевом положении, При этом О = О, О = 0 на выходе сумматора 40 напряжение Оэ соот 10ветствующее количеству заведомо.включаемых дополнительных секций, поступающее на вход сумматора 40 через открытый ключ 50. По положительномуперепаду напряжения от датчика наличия металла после последней чистовойклети ДНЯ 1 срабатывает Формирователь 56, импульс которого через схему 60 И 63 ИЛИ открывает ключи блока42, записывая начальное дискретноечисла включаемых секций в регистрпреоваоит,. ной памяти 4 ц .; черезсхе,у 65 ИЛИ задним фронтом запускает ждущий мультивибратор 55, на управляющий вход которого через открытый ключ 53 поступает напряжение имультивибратор формирует импульс дли1+ 1тельностью"с в . .- где 1 - длиЧна рольгайга от последней клети додополнительных секций 1 - длинанеохлаждаемого участка в начале поло"сы, У -: корость движения полосы,позаднему Фронту которого формирователь59 выдаст импульс, установивший триггера 51, 52, в состояние "1", приэтом ключи 50, 53 закрываются, и открывает блок ключей 46 через схему61 И. При этом по заднему фронту импульса начальное количество включаемых секций перепишется в основнойрегистр 45 из регистра 44. Нагрузкойразрядов регистра 45 являются исполнительные органы дополнительных секций 47 и ключи блока 48, при этом навыходе сумматора 49 появится напряжение Ч = пЧ где Ч - напряжениепорога срабатывания одной секции,поступающее на сумматор 40. Триггер 51находится в состоянии "1" на протяжении прокатки полос данного сортамента,При достижении полосой сечения моталки сработает датчик ДНИ 2, егоположительный перепад напряжения за"пускает Формирователь 57, На входесумматора 40 будет напряжение О 1 и Оьпропорциональное числу секций необходимых для включения (выключения) цтобы скомпенсировать рассогласование фактической скорости охлаждения от заданной. Полученная первая коррекция по импульсу формирователя 57 поступающему на блок ключей 42 и 43 через схемы 6; и 64 ИЛИ из блоков компараторов записывается в регистр предварительной памяти 44, с целью переноса этой коррекции на последующую полосу данного сортамента, и в основной регистр 45. Этот же импульс11 9216формирователя 55 запускает мультивибратор 55, на управляющий вход которого поступает напряжение, пропорциональное скорости полосы Ч через открытый ключ 54, по заднему фронту 5мультивибратора 55 срабатывает Формирователь 59, импульс которого открывает ключ 54 через схему 64 ИЛИ ипроизводится запись текущей коррекции в регистр 45. Процесс носит периодический характер, поскольку импульс формирователя 59 поступает навход запуска мультивибратора 55 че; еоткрытую схему 62 И, 65 иЛИ. При г:,ступлении полосы в моталку отрицательный перепад ДНИ 2 запускает Формирователь 58, импульс которого сбр= сывает регистр 45 и триггеР 52, приэтом генерирование импульсов срывается, так как схема 62 И закрывается, .ВПолученный при этом еще один импугьсне откроет ключ 46 так как схема 61И будет закрыта нулевым потенциаломДНИ 1. При прокатке следующих поло:данного сортамента аглоритм Рработы 25не меняется, только по положительному перепаду ДНИ 1 не производитсязапись информации в регистр 44 схема 60 И закрыта), спустя время регистр 45 перег сывается первая кор- зОрекция предыдущей пог,осы из регистра 44,Использование предгэгаемого устройства управления гооячекатаной полосы на широкополосных станах горячейпрокатки позволяет увеличить точностьрегулирования заданной температуры смотки и скорости охлаждения полосы перед смоткой в рулон, являющихся ос - новными параметрами формирования микроструктуры проката.Формула изобретенияУстройство управления охлаждениемгорячекатаной полосы, содержащее секции подачи воды с индивидуальным управлением, информационные датчики,регуляторы расхода воды в секциях,вычислитель расхода блок комлараторов, регистр памяти, исполните;ьныйрегистр, распределитель, схему срыва., синхронизатор, устройство коррекции, о т л и ч а ю щ е е с я тем.,что. с целью повышения точности рег. ггирования заданной температурысмотки и скорости охлаждения горячекатаной полосы, в него дополнительновведены блок компенсации начальнойуставки, суммирующийусилитель,причем входы блока компенсации соединены с входом блока компараторов ивыходом регистра памяти, а его выход соединен с входом суммирующегоусилителя, другой вход которого соединен с вычислителем расхода, а выход суммирующего усилителя соединенс регуляторами расхода воды в секциях.- Источники информации,принятые во внимание при зкспертизе1, игоп апд 5 сее 1 Епо , 1970,И 92, Патент США У 3604234,кл. В 21 В 37/10, 1973921652 РОС И РИЕБ РРСИ РПСгЗ РИГ 13 РРСг 7 РОЕЛ 7 Ри ГПЗ рреп 2