Устройство регулирования межклетевого натяжения на непрерывном стане холодной прокатки

П 9) Ш)СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ш В 21 В 37 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,торсноМм свидктельствмМю. тутводст(56)станы ованик входем уплетей ам регуляторов. скоросравления всех послен и(71) Научно-исследовательский инститяжелого машиностроения Произвенного объединения "Уралмаш"621,771.237(088.8)1. Дружинин Н.Н. Непрерывныекак объекты автоматизации,М., фМеталлургия", 1975, с.279-282.2. Патент США 9 3507134,кл. В 21 В 37/00, опублик. 1970.(54)(57) УСТРОЙСТВОРЕГУЛИРОВАНИЯ4 ЕЖКЛЕТЕВОГО НАТЯЖЕНИЯ НА НЕПРЕРЫВНОМ СТАНЕ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ, содержашее задатчик и датчик натяжениямежду любой рассматриваемой и предыдущей клетями, выходы которыхподсоединены к двум входам алгебраического сумматора, выход которого подсоединен с регулятору натяжения покоя, в обратную связь которого подсоединен блок регулируемой зоны нечувствительности, на управляющий вход которого через функциональный преобразователь Подсоедииен датчик скорости прокатки, о т х 1 и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности поддержания заданного межклетевого натяжения при малых скоростях прокатки, включая нуле вую скорость, выход регулятора натяжения покоя подсоединен к входу регулятора тока системы управления рассматриваемой клети и к входу дополнительно введенного блока дифференцир я, выход которого подУстройство относится к автоматизации производственных процессов, а именно к автоматическому регулированию межклетевых натяжений на непрерывном стане холодной прокатки.Известно устройство системы 5 регулирования межклетевых натяжений, в которой исполнительным Механизмом, регулирующим натяжения в каждом межклетевом, промежутке прокатного стана, является нажимной механизм последующей по отношению к рассматриваемому промежутку клетиПеремещение нажимного механизма последующей клети вверх приводит к увеличению натяжения в рассматриваемом промежутке, а перемещение вниз к уменьшению этого натяжения. В соседних мекклетевых промежутках натяжения при этом практически не изменяются 1 ).Однако регулирование межклетевых натяжений с воздействием на нажимные механизмы возможно только при достаточном уровне скорости прокатки (выше 3 номинальной скорости ). Это связано с резким умень 25 1шением влияния перемещения нажимного механизма на натяжение полосы при низких скоростях прокатки. Поэтому на малых скоростях прокатки, близких к нулевым, во избежание аварий регуляторы натяжения с воздействием на нажимные механизмы отключают и межклетевые натяжения остаются неконтролируемыми, Это может привести, .К обрывам полосы, 35Работа прокатного стана на скоростях, близких к нулевым, в том числе нулевой скорости, происходит прИ остановке и трогании стана с полосой. Время работы стана в таком 40 режиме составляет заметную долю в общем цикле, поэтому желательно иметь возможность регулирования мекклетевых натяжений на скоростях прокатки, близких к нулевой. 45Наиболее близким к предлагаемому является устройство регулирования межклетевого натяжения, которое включает в себя задатчик и датчик натяжений между любыми. двумя клетями 3.-1 и 1, выходы которых,подключены к двум входам алгебраического сумматора, выход которого подсоединен к регулятору натяжения покоя, в обратную связь которого подсоединен блок регули 1 емой зоны нечувствительности, на управляющий вход которого через функциональный преобразователь подсоединен датчик скорости прокатки. Устройство позволяет регулировать межклетевое натяжение не только 60 на скоростях прокатки выше 3 номиналь ной путем воздействия на нажимной механизм последующей клети, но регули ровать и на малых скоростях, изменяя скорость вращения валков преды душей клети, для чего регулятор натяжения .при малой скорости прокаткипереключается на вход системы управления скоростью прокатных валков данной клети 21Недостатком известного устройстваявляется то, что с одним и тем жерегулятором натяжения невозможнообеспечить оптимальное регулирование на высоких и низких скоростяхпрокатки, так как при переключении изменяется объект регулирования.Поэтому следует предусмотреть специальный регулятор натяжения - регулятор натяжения покоя, работающийтолько на малых скоростях,. в томчисле при нулевой скорости.В отличие от регулирования натяжения через нажимной механизм регулирование через скорость прокатныхвалков имеет тот недостаток, что ононе автономно, и при регулированиинатяжения в любом 1-1, 1 межклетевом промежутке путем Изменения скорости валков 1-1 или 1-ой клети одновременно будет вноситься возмущающее изменение натяжения в соседней с данной клетью промежуток 11 -2,1-1 или , 1-,1 ).Таким образом, при регулированиимежклетекого натяжения через скоростьклетей регуляторы натяжения во всехпромежутках оказываются взаимосвязанными, причем работа каждого вотдельности регулятора отрицательно сказывается на работе остальных.Это взаимовлияние не позволяет получить качественное регулированиенатяжения на нулевых скоростяхпрокатки,Цель изобретения- повышениеточности поддержания заданных межклетевых натяжений при малых скоростях прокатки,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве регулированиямежклетевого натяжения на непрерывном стане холодйой прокатки,содержащее задатчик и датчик натяжения между любыми двумя клетями, выходы которых подсоединены к двумвходам алгебраического сумматора,выход которого подсоединен к регулятору натяжения покоя, в обратнуюсвязь которого подсоединен блок регулируемой зоны нечувствительности,на управляющий вход которого черезфункциональный преобразователь подсоединен датчик скорости прокатки,выход регулятора натяжения покояподсоединен с входу регулятора токасистемы управления рассматриваемойклети и к входу дополнительно введенного блока дифференцирования,выход которого подсоединен. к входам регуляторов скоростей системуправления всех последующих клетей.1037983 изменения натяжения в промежуткемежду клетями 1, 1 - 1 необходимовалки 1 -1 клети повернуть на угола чтобы исключить изменение натяжения в промежутке 1 в 1, 1- 25 от поворота 1 - 1 клети, надо повернуть валки 1 - 2 клети все на тотже угол Ч;, Таким образом, поворотвсех последующих эа 1-ой клетей наугол .М обеспечит и вариантностьщ натяжений во всех последующих за1 - 1, 1 межклетевых прбмежутках,Построение регуляторов натяженияпокоя во всех межклетевых промежутках по такой структуре обеспечивает автономность регулирования, уст:раняет их взаимовлияние, позволяетсуцественно увеличить быстродействиекаждого. регулятора в отдельностии тем самым повысить точность поддержания заданных межклетевых натяже 20нии на скоростях прокатки, близкихк нулевой,Необходимую информацию о величине угла поворота 1-ой клети можнополучить из выходного сигнала регу 25 лятора натяжения покоя, 1- 1, 1промежутка, преобразовав его соответствующим образом в блоке дифференцирования. Подав этот сигнал на регуляторы скорости всех последующих30 за 1-ой клетей, можно однойременноповернуть прокатные валки всех клетей на угол М;. Определим, какойдолжна быть для этого передаточнаяфункция блока дифференциарования,З 5 На фиг, 2 изображен регулятор 4натяжения покоя, контур тока (КТ)системы регулирования привода валков 1-ой клети с постоянной времени Т-; пропорциональный регулятор40 скОРОсти (РС ) привода валкОв х-Ойклети с коэФфициентом К ; элект 15 Ьмеханическая постоянная времени(Тм) приводного электродвигателя;постоянная интегрирования (Т), связывающая скорость щ.и угол поворотавалков) передаточный коэффициентК , величина которого зависитот упругости полосы и межклетевогорасстояния, связывает угол поворотавалков 1-ой клети с межклетевым50 натяжением полосы Р;коэффициентнагрузки (Кн ), датчик 2 натяженияНа Фиг. 3 дана преобразованнаяструктурная схема, в которой контурскорости (КС ) представлен в сверну 55 том виде с передаточной функцией 60 На Фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - расчетная схема контурарегулирования натяжения покоя междуклетями 1-1, 1 с передаточными функциями отдельных звеньев; на фиг, 3преобразованная структурная схема.контура регулирования натяжениямежду клетями 1-1, 1; на фиг. 4функциональная схема дифференцирования; на фиг. 5 - характеристика"вход-выход" функционального преобразователя.Устройство (фиг, 1 ) включает всебя задатчик 1 и датчик 2 натяжениямежду клетями 1-1, 1, алгебраическийсумматор 3, регулятор 4 натяженияпокоя, блок 5 регулируемой зоны нечувствительности, функциональныйпреобразователь б, датчик 7 скоростипрокатки, ренулятор 8 тока системыуправления 1-ой клети, блок 9 дифференцирования и регуляторы 10-12 скорости всех последующих за 1-ой клетей. Причем выходы задатчика 1 и датчика 2 натяжения подключены к вдумвходам алгебраического сумматора 3,выход которого подсоединен к регулятору 4 натяжения покоя, выход которого в свою очередь подключен крегулятору 8 тока системы управления1-ой клети, в обратную связь регулятора 4 натяжения покоя вклнчен.блок 5 регулируемой зоны нечувствительности, на управляющий вход которого через функциональный преобразователь б подключен датчик 7 скорости прокатки; вход дифференцирующего блока 9 подключен к выходурегулятора 4 натяжения покоя, а еговыход - к входу регуляторов скоростей всех последующих за 1-ой кле-тей.Устройство работает следующимобразом,При малых скоростях прокатки споявлением отклонения натяжениямежду клетями 1-1 и 1 от заданногона выходе алгебраического сумматорапоявляется напряжение, пропорциональное ошибке, которое преобразуется соответствующим образом вПИ-регуляторе натяжения покоя и вкачестве задания тока (момента )поступает на вход регулятора тока1-ой клети, Прокатные валки поворачиваются на определенный уголи натягивают полосу в промежутке1-1, 1, устраняя возникшее отклонение натяжения в данном промежутке.После этого сигнал ошибки становится равным нулю, а на выходе регулятора покоя сохраняется напряжение, равное интегралу от ошибки,величива которого определяет натяжение полосы в промежутке,Для того, чтобы поворот валков1-ой клети на угол 1; не вызывал 6 рсфас) т, т тм т м 2рс рс Определим иэ данной схемы переда-. точную функцию на участке от выхода регулятора покоя до скорости м.% Ср)-Фт-КПК С повышением скорости прокаткивводится в. работу основной регулятор натяжения с воздействием на нажимной механизм, а регулятор натя жения покоя отключается путем уменьшения уровня выходного напряжениярегулятора покоя до нуля при помощиблока регулируемой зоны нечувствительности 5. Уменьшение уровня огра-.ничения осуществляется по выходномунапряжению датчика скорости прокаткив соответствии с характеристикой(фиг, 5 функциональноГо преобразователя, По оси абсцисс откладываетсяскорость прокатки в процентах от максимальной скорости, а по оси ординат. - выходное напряжение функцио-,нального преобразователя.Годовой экономический эффект отиспользования предлагаемого изобретения составит около 72 тыс.руб. Т3 р "и Н 20 25 Это выражение и представляет собой искомую передаточную функцию для блока дифференцирования, при которой напряжение на его выходе изменяется пропорционально скорости по ворота валков 1-ой клети. Задав Подставив и это уравнение выражение для Ю(Р ) и преобразовав его, получим:"Тк ккк кпн пн и н1 С достаточной точностью последнее уравнение можно записать в упрощенном .виде этот сигнал на регуляторы скоростивсех последующих за 1-ой клетей,получим поворот валков клетей наугол, равный углу поворота 1-ойклети. Блок дифференцирования с данной передаточной функцией можно реализовать на одном операционном усилителе постоянного тока по схеме, представленной на фиг. 4.(Риг. Составитель В. Этингенактор Н. Стацишина Техред И.Метелева Кор А. Тяск Филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектн 097/7 Тираж 81 ВНИИПИ Государст по делам иэобре 113035, Москва, Ж.Раушска Подписное митета СССР крытий наб., д 4/