Устройство для регулирования натяжения полосы

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПо ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯБЕНИЯ ПОЛОСЫ, содержащее тянущие.ролики и.моталку, .датчик катя(51) В 21 С 47/ООУ В 21 В 37/06 жения полосы, электроприводы тянущих роликов и .моталки, пропорционально- интегрально-.диФференциальный регулятор, установленный между датчиком. натяжения и входом электропривода мо,талки, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования натяжения полосы, оно снабжено пропорциональньм регулятором .и множителем,;соединенными последовательно между. датчиком,натяжения и электроприводом тянущих роликов, а также датчиком скорости прокатки, подключенным к второму входу множителя через введенный в устройство нелинейный преобразователь.Устройство относится к управлению процессами прокатного производства, а именно к регулированию натяжения на стене холодной прокатки листа.На некоторых станах холодной прокатки листа, например на станах бесконечной прокатки, дрессировочныхстанах, на выходе стана для увеличения натяжения между клетью и моталкой дополнительно управляют тянущие 16ролики;.Моталка и тянущие ролики совмест"но являютсй натяжным устройством.Измеритель натяжения устанавливает"ся на участке между клетью и тянущи" 15ми роликами, а система регулированиядолжна обеспечить поддержание заданных натяжений как между клетью и,тянущими роликами так и между роликами и моталкой. 20Первое натяжение влияет на толщину и профиль прокатываемой полосы,второе влияет на качество намоткирулонов.Тянущие ролики и моталка снабжены электроприводами, включающимиэлектродвигатели, регулируемые,источники питания их якорей и обмотоквозбуждения и системы управления,включающие регуляторы тока якоря,тока возбуждения, скорости, а такжеузлы выч.сленыя тока якоря, требуемо.го для поддержания заданного натя-. , жения.Известно устройство для регулиро-,вания натяжения полосы, содержащее Фтянущие .ролики и .моталку, датчик на. тяжения полосы, электроприводы тянущих роликов и моталки, пропорционально-интегральный дифференциальный ре-гулятор, установленный между датчи- ,40ком натяжения и входом электроприво" да моталки 1Параметры такого регулятора должныбыть выбраны в соответствии с большой длиной полосы на участке клетьмоталкаКроме того, должна быть уч"тена дополнительная промежуточнаямасса роликов с их электродвигателями. Все это приводит к тому, чтотакой регулятор имеет весьма низкоебыстродействие, особенно в зоне малых скоростей прокатки, регулирование натяжения является весьма медленным, поэтому точность регулирования натяжения в динамике низкая.Целью предлагаемого устройстваявляется повышение точности регули"рования натяжЕния полосы.Эта цель достигается тем, чтоустройство для регулирования натяжения полосы, содержащее тянущие ролики, моталку, датчик натяжения полосы, электроприводы тянущих роликови моталки, пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор, установленный между датчиком натяжения 65 и входом электропривода моталки, снабжено пропорциональным регулятором и множителем, соединенными последовательно между датчиком натяжения и электроприводом тянущих роликов, а также датчиком скорости прокатки, подключенным к второму входу множителя через введенный в устройство нелинейный преобразователь.Теоретическим основанием для построения предлагаемого устройства. является известная упрощенная передаточная Функция объекта регулирования - двигателя тянущих роликов и полосы1/ЙДЕДМ 1+ ЧВ.З Р+ Э 1 Р 2К 2Р 2 Еа1/й1+2 - + -Р РШ 2где ЬГ- приращение натяжения;ЬМ- приращение момента двигателяР - радиус роликауЧ - скорость прокатки;ю - коэффициент, отражающий за,висимость между опереженением металла в клети и натяжением полосы 1Э - момент инерции тянущего ролика с электродвигателем;Ь - длина цолосы между клетьюи тянущими роликами;Е - модуль упругости материалаполосы на растяжение;9 - поперечное сечение полосыШ - резонансная частота объекта;,- декремент затухания.Поскольку длина полосы между клетью.и тявущими роликами в несколько. раэ меньше,чем между клетью и моталкой (особенно для стана бесконеч,ной прокатки, где между тянущими роликами .и.моталкой устанавливаются еще.летучие ножницы и.транспортеры), то резонансная частота по формуле получается значительно выше, чем для объектаклеть"моталка . Это и позволяет обеспечить значительно более быстрое регулирование натяжения воздействием на тянущие ролики, чем на моталкуПри малой скорости прокатки дек ремент затухания по формуле весьма мал, он .не падает до нуля ввиду наличия дополнительных демпфирующих Факторов . в трения в подшипниках, внутренней связи по ЭДС двигателя. Умень" шениедекремента, затухания при снижении скорости прокатки вынуждает снижать коэффициент усиления пропорциональногоо регулятора до малой величины.С ростом скорости прокатки декремент затухания по формуле увеличивается, что позволяет увеличивать коэффициент усиления пропорционального регулятора и благодаря этому его быстродействие. Предельное быстродействие системы регулирования однако ограничивается также не учитываемыми в выражении факторами инерционнбстью измерителя натяжения кон" тура регулирования тока якоря, воз можностью появления крутильных колебаний в механической системе двигат тель-.вал-ролик.На Фиг.1 изображена зависимость коэфФициента усиления регулятора на тяжения от скорости прокатки; на Фиг.2 - функциональная схема устройства для регулирования натяжения.Устройство для регулирования натяжения полосы содержит клеть прокатО ного стана 1, тянущие ролики 2, моталку 3, датчик, натяжения 4, электро- привод тянущих роликов 5включающий приводные двигатели, источники питания и систему управления, электро привод моталки б, включающий приводной двигатель,.источники питания.и систему управления, пропорционально- интегрально-дифференциальный (ПИД регулятор 7, включенный между датчи- ЗО ком натяжения 4 и входом 8 электрой ривода моталки б.Дополнительно устройство содержит. пропорциональный регулятор 9 и мно" житель 10, соединенные последовательно и включеннжмежду датчиком натя-З 5 жения .4 ивходом 11 электропривода тянущих роликов 5, причем к второму входу 12 множителя 10 через нелинейный преобразователь 13 подключен датчик скорости прокатки 14.Коэффициент усиления пропорционального регулятора 9 выбирается в соответствии с параметрами. объекта регулирования при максимальной скорости прокатки. Благодаря множителю 10 коэффициент усиления в контуре .регулирования натяжения изменяется в соответствии с сигналом датчика скорости прокатки 14 и зависимостью, определяемой иреобразователем 13. Малая длина полосы на участке клеть - . тянущие ролики определяет относительно высокую частоту собственных колебаний объекта регулирования натяжения на этсм участке и поэтому. высокое быстродействие и малую статическую ошибку регулятора. Пропорциональный регулятор 9 не устраняет, полностью ошибку регулирования, и в статическом режиме эта ошибка устраняется медленнодействующим ПИД-регулятором 7.Поскольку ПИД-регулятор 7 воздействует на электропривод моталки, он поддерживает натяжение на участке клеть-ролики за счет изменения момен" та двигателя моталки, т.е. обеспечи:, вает стабилизацию натяжения на самой моталке.Таким образом, йредлагаемое устройство для регулирования натяжения, воздействующее на электроприво-. ды тянущих роликов и электропривод моталки, обеспечивает повышение точ" ности регулирования натяжения между клетью и натяжным .Устройством.1009551 Состаактор С.Титова Техре Тираж 814 Подписноесударственного комитета СССРам иэобретений и открытийква, Ж, Раушская наб., д.4/5 ак лиал ППП фПатентф, г,ужгород, ул.Проектная 2556/б ДНИИПИ Го по дел 113035, Мос