Устройство для регулирования натяжения полосы

(56) 1.9 7370452. Ав Р 854482 о СССР78.СССР79. клети. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Авторское свидетельствкл. В 21 В 37/06, 19торское свидетельствокл. В 21 .В 37/06, 19 (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ПОЛОСЫ, содержащее задатчик и измеритель натяжении, первый,сумматор, регулятор натяжения, вход которого соединен с выходом первого сумматора, два входа которого соединены с задатчиком и измерителем натяжения, второй сумматор и регулятор скорости последующей клети, первый интегратор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повы-, шения качества проката за счет увеличения точности регулирования, в него введены датчик давления металла,.на валки последующей клети рассматриваемого промежутка, четыре сумматора, запоминающий блок, блок управления, два ключа, датчики скорости валков предыдущей и последующей клетей промежутка, два интегратора, множительное звено, причем третий вход первого сумматора подсоединен к выходу третьего сумматора и к входу первого интегратора, вы.ход которого соединен с первым вх - дом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика давления металла на валки и с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, выход четвертого сумматора соединен с первым входом пятого сумматора, а также с входами .второго. интегратора и запоминающегоблока, управляющий вход которого со.единен с первым выходом блока управления, а выход - с вторым входом пятого сумматора, выход которого соединен с информационным входом пер-. вого ключа, управляющий вход которого подсоединен к первому выходу блоС ка управления, второй выход которого соединен с управляющими входами регулятора натяжения и второго ключа, ин. формационный вход которого подсоеди- С нен к выходу регулятора натяжения, а выход - к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, а его третий вход - с выходом шестого сумматора и входом третьего интегратора, выход которого соединен с одним входом шестого сумматора, два других его входа соединены соответственно : с выходами датчиков скорости валков предыдущей и последующей клетей,йричем выход датчика скорости последующей клети соединен с одним входом множительного звена, другой вход которого подсоединен к выходу второ- . го сумматора, а его выход - к входу регулятора скорости последующейИзобретение относится к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов, реагирующим на изменение натяжения прокатываемого материала, и может быть использовано дляавтоматического регулирования натяжения полос на непрерывных прокатныхстанах.Известно устройство регулированиянатяжения полосы при прокатке, содержащее измерители амплитуды и Фазы 10зксцентриситета прокатных валков, измеритель угловой скорости валков,звено запаздывания, вычислительноеустройство и регулятор скорости прокатки, причем измерители амплитуды и 5фазы эксцентриситета соединены свходом вычислительного устройства ичерез звено запаздывания подключенык регулятору скорости прокатки, Перед прокаткой определяется амплитуда 2 Ои фаза сигнала эксцентриситета валков, которые измеряются после иэ за.валки. Затем согласно частотным характеристикам прокатных клетей в функции скорости прокатки и через время 5запаздывания производится корректировка скорости клети 1,Однако это устройство обладаетограниченным быстродействием, определяемым, в основном , инерционностьюзсистемы регулирования скорости прокатного привода. Кроме того, в нем отсутствует коррекция по основным воз-,мущающим воздействиям (изменению зазора между рабочими валками и изменению соотношения скоростей смежныхклетей), Причем при введении коррекции для подавлечия влияния зксцентриситета прокатных валков, влияющегона изменение натяжения в рассматриваемом межклетевом промежутке, одновременно возникает дополнительноевозмущающее воздействие на изменениенатяжения в смежных межклетевых промежутках. Эти воздействия не устраняются устройством, что приводит к сни жению качества регулирования, а вместе с тем и снижению производительности проката.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату является устройство, содержащее измеритель и задатчик натяжения, интегратор, два сумматора,блок формирования сигнала, регуляторскорости, нуль-орган, регулятор натяжения, реле управления с двумя замыкающими и двумя размыкащаими контактами, причем выходы измерителя и эадатчика натяжения соединены с первыми вторым входами первого сумматора,выход которого через первый размыкающий контакт реле управления - свходом регулятора натяжения и черезпервый замыкающий контакт того же реле - с входом интегратора, выход регулятора натяжения, соединен с йервым,входом второго сумматора, второй входкоторого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которогосоединен с выходом блока формированиясигнала, пропорционального изменению технологических параметров прокатки, вход регулятора натяжениячерез второй замыкающий контакт реле управления соединен с выходом второго сумматора, выход которого черезвторой. размыкающий контакт реле управления соединен с входом интегратора, выход второго сумматора соединентакже через нуль-орган с входом релеуправления, выход интегратора соединен с третьим входом второго сумматора и свходом .регулятора скоростипоследующей клети.Устройство работает следующим образом. При входе полосы в межклетевой промежуток формируется сигналрассогласования натяжения на входерегулятора натяжения, который посылает управляющий сигнал на первыйвход. второго сумматора. На второйвход второго сумматора подается сигнал с блока формирования сигнала,который на своем выходе формирует сигнал, пропорциональный изменению технологических параметров прокатки,влияющих на натяжение полосы в межклетевом промежутке .в момент их изменения. В момент появления возмущений с блока формирования подаетсяуправляющий сигнал на второй входвторого сумматора, а затем в регулятор скорости главного привода. Такимобразом, во втором сумматоре происходит сложение сигналов по каналу управления и возмущения натяжения полосы. На третий вход второго сумматораподается сигнал с выхода интегратора,образуя жесткую обратную связь, в тоже время выходной сигнал интегратора поступает на вход регулятора скорости, который обеспечивает стабилизацию заданного, натяжения полосы засчет изменения скорости главного привода клети. Реле управления обеспечивает изменение начальных условий прокатки при ручном вмешательстве оператора в технологический процесс приизменении начальных условий регулирования натяжения по возмущению. Впроцессе ручной корректировки включается управляющее реле, котороеобеспечивает включение выхода второго сумматора на вход регулятора натяжения и отключение его от входа интегратора, куда подключается выходпервого сумматора. По окончании корректировки и при нулевом выходном .сигнале на выходе второго сумматорануль-орган вновь восстанавливает начальное состояние системы,В устройстве используется в качестве основного режима работы режим переноса коррекции по возмущению соптимальными передаточными коэффициентами. Кроме того, данная коррекцияработает во время выхода заднего конца полосы из регулируемого промежутка при отсутствии контроля натяженияполосы 2 .5К недостаткам устройства следуетотнести наличие статической погрешности, которая вызвана несоответствием расчетных и фактических значе.ний коэффициентов, реализованных в . 10.контуре регулирования по возмущениютак как они были получены путем математического моделирования. При моделировании технологического процесса довольно трудно получить оптималь ную модель, в которой возможно учестьизменение температурно-скоростногорежима стана, а также изменение параметров оборудования клети (износ иразогрев валков и клети). В контуререгулирования по отклонению величинынатяжения применены два последовательно включенные интегратора (регуляторнатяжения и интегратор), которые снижают быстродействие устройства, апри одинаковых постоянных времени ин.тегрирования в устройстве может возникнуть автоколебательный режим работы, который ухуду:ает качество проката и увеличивает динамические перегрузки в кинематических передачахпрокатной клети,Кроме того, в устройстве не предусмотрено отключение сигнала с выхода первого сумматора при выходе концаполосы на предыдущей клети регулиру- З 5емого межклетевого промежутка. Приотсутствии сигнала о величине натяжения на входе интегратора будет при- есутствовать сигнал задания натяжения, который установит интегратор в 40режим насыщения, а следовательно изменит скорость клети, что вызоветаварию на стане, так как в последующем межклетевом промежутке будет нарушен секундный объем металла, 45Цель изобретения - повышение качества проката путем увеличения точности регулирования.Поставленная цель достигается темчто в устройство, содержащее эадатчик и измеритель натяжения, первыйсумматор, регулятор натяжения, входкоторого соединен с выходом первогосумматора, два входа которого соединены с эадатчиком и измерителем натяжения, второй сумматор и регулятор 55скорости последующей клети, первыйинтегратор, введены датчик. давленияметалла на валки последующей .клетирассматриваемого промежутка, четыресумматора, запоминающий блок, блок 60управления, два ключа, датчики ско-,рости валков предыдущей и последующейклетей промежутка, два интегратора,множительное звено, причем третийвход первого сумматора подсоединен к выходу. третьего сумматора и ко входу Первого интегратора,- выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, другой вход которого соединен с выходом датчика давления металла на валки и с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, выход четвертого сумматора соединен с первым входом пятогосумматора, а также с входами второгоинтегратора и запоминающего блока,управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход - с вторым входом пятого сумматора, выход которого соединен с информационным входом первого ключа, управляющий вход которого подсоединен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен, с управляющими входами регуляторанатяжения и второго ключа, информационный вход которого подсоединен к выходу регулятора натяжения, а вы ход - к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, а третий вход - с выходом шестого сумматора. и входом третьего интегратора, выход которого соединен с одним входом шестого сумматора, два других его входа соединены соответственно с выходами датчиков скорости валков предыдущей и последующей клетей, причем выход датчика скорости после;.дующей клети соединен с одним входоммножительного звена, другой вход которого подсоединен к выходу второго сумматора, а его выход - ко входу регулятора скорости последующей клети,На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство для регулирования натяжения полосы содержит эадатчик 1 и измеритель 2 натяжения, датчик 3давления металла на валки последующей клети рассматриваемого промежутка,сумматоры 4 и 5, интегратор б, регулятор 7 натяжения, сумматор 8, интегратор 9, запоминающий блок 10, сумматор 11, блок 12 управления, ключи,13 и 14, датчики 15 и 16 скорости вал.валков последующей и предыдущей клетей промежутка, интегратор 17, сумматоры 18 и 19, множительное звено 20 и регулятор скорости 21 последующей клети.Устройство работает следующим образом,При входе переднего конца полосы в последующую клеть рассматриваемого межклетевого промежутка по .сигналам датчиков наличия металла (на чертеже не показаны) блок 12 .управления формирует сигнал включения ключа 13,который обеспечивает подачу сигнала свыхода регулятора 7, натяжения на входрегулятора 21 скорости через сумматор 19 и множительное звено 20. Канал регулирования по отклонению натяжения полосы включен. Измерительное значение натяжения полосы с выхода измерителя 2 поступает на вход сумматора 5 4, где сравнивается с сигналом задания и гармоническим сигналом, пропорциональным величине изменения натяжения полосы от воздействия эксцентриситета валков. Эксцентриситет 1 О валков последующей клети, влияние которого на натяжение полосы является существенным, выделяется из сигнала датчика Ь давления металла на ваЛ- ки. 15При увеличении сигнала с выхода датчика 3 на входе сумматора 5 появляется рассогласование, так как на втором входе сумматора 5 сигнал, поступающий с выхода интегратора б, в начальный момент времени не изменился. Затем данное рассогласование интегрируется и величина сигнала с выхода интегратора 6 становится равной сигналу с выхода датчика 3. Постоянная времени интегрирования выбирается равной10+ 15 ( )оВгде ГОВ - частота вращения опорных вал- Оков последующей клети. Таким образом, постоянная составляющая сигнала давления металла на валки компенсируется интегратором б, а переменная составляющая, которая пропорциональна эксцентриситету валков, подается на вход сумматора 4. Причем амплитуда колебаний устанавливается равной амплитуде колебаний сигнала натяжения полосы, вызванных эксцентриситетом валков, Сигналы колебаний 4 О йатяжения и давления металла на валки включены впротивофазе на входе сумматора 4, что позволяет компенсировать гармоническую составляющую натяжения полосы. 45На второй вход сумматора 19 подается сигнал с выхода реального дифференцирующего звена, которое реализовано на суммирующем усилителе (сумматор 18), в обратной связи которого включен интегратор 17, Таким образом, выполняется гибкая обратная связь по разности скоростей смежных клетей, которая повышает запас устойчивости устройства. Кроме того, для повышения 5 качества регулирования на всем диапазоне прокатки сигнал с выхода датчика 15 скорости регулируемой клети подается на один вход множительного звена 20, где производится перемножение на сигнал рассогласования устрой-бО ства, который формируется на выходе сумматора 19.К основным возмущениям по натяжению полосы относится изменение толщины полосы, которое отрабатывается(2) где Ь Р - отклонение давления металлана валки,К - коэффициент пропорциональности,При включении нажимных механизмов клети блок управления 12 воздействует на ключ 14, который соединяетвыход сумматора с входом сумматора 19и включает в работу запоминающий блок10. В момент выхода конца полосы изпредыдущей клети блок 12 производит"гашение" регулятора 7 и отключаетключ 13, размыкая тем самым контуррегулирования по отклонению, Пропадание заднего натяжения регулируемойклети приводит к увеличению давленияметалла на валки, это уменьшает натяжение полосы в последующем промежутке и увеличивает разнотолщинностьконца полосы, что обеспечивает включение в работу нажимных механизмовпо сигналам системы регулирования.Данный сигнал (на чертеже не показан) производит включение контурарегулирования натяжения по отклонениютолщины полосы путем подачи сигналас выхода блока 12 на управляющие входы ключа 14 и запоминающего устройства, Изменению давления металла навалки будет соответствовать изменение скорости регулируемой клети, обеспечивая стабилизацию натяжения полосы в последующем промежутке, чтопозволит уменьшить продольную разнотолщинность и разноширинность концаполосы.Таким образом, введение первойпроизвоцной по отклонению давленияв регулируемой клети и первой производной от разности скоростей смежныхклетей стана позволяет повысить точность регулирования путем исключениястатической ошибки устройства прибольшом быстродействии. Кроме того,устройство стабилизирует толщину иширину конца полосы.технико-экономическим преимуществом устройства перед известным является то, что оно позволяет повыситьточность регулирования натяжения посистемой регулирования путем воздействия на нажимные механизмы клети.Изменение положения рабочих валковпри прокатке приводит к изменению давления металла на валки, измеряемогодатчиком 3. Сигнал с выхода датчика3 подается на вход сумматора 8, вцепи обратной связи которого включен интегратор 9, образуя реальнуюдифференцирующую цепь, После дифференцирования сигнал давления подаетсяна вход сумматора 11, другой вход которого соединен с выходом запоминающего блока 10. На входе сумматора 11производится решение уравнения,Волощук Техред М.ТеперКорректор Л, Пилип едак Пота СССтий с оми отк кая 4/ Филиал ППП "Патентф, г.ужгород, ул,Проектная,4 лосы на непрерывном проектном стане горячей прокатки, а также расширить диапазон по длине полосы. Введениеконтуров-регулирования по основным возмущакщим воздействиям (изменение давления металла на валки и скорости одной из прокатных клетей промежутка) позволяет повысить динамические показатели устройства. В то же время важным фактором повышения эффективности устройства является управление 10 скоростным режимом регулируемой клети при входе конца полосы.в рассматриваемый промежуток стана, когда включается в работу система регулирования толщины полосы для уменьшения разно Заказ 1867/9 Тираж 796 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауштолщинности конца полосы, вызваннойисчезновением заднего натяжения, Привключении в работу нажимных винтовпроисходит нарушение секундных объемов металла на входе и выходе регулируемой клети, которое компенсируетая предлагаемым устройством,Экономический эффект от использования предложенного изобретения опреде- ляется повышением точности регулирования натяжения полосы в 1, 5-2 раза, что снижает разноширинность полосы и увеличивает тем саум выход годного на 0,15 эа счет сйиженияобреза по ширине, и составляет 51450 руб, в год,