Устройство для регулирования профиля полосы в итерационной электрогидравлической системе автоматической стабилизации толщины проката

(51) М. Кл.- "В 21 В 300 сударственный комитет света Министров СССР 3) УДК 621,771,237-522 (088,8)Опубликовано 30.10.76, ВОллет Дата опубликования описания ь40 зобре во де и открытии 10.76(71) Заявитель 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОФИЛЯ ПОЛОСЬВ ИТЕРАЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕАВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ТОЛЩИНЬ 1 ПРОКАТА остоцт Изобретение относится к области автоматизации полосовых прокатных станов.Известно устройство для автоматического регулирования поперечного профиля прокатываемой полосы, содержащее гидросистему локального напряжения рабочих валков прокатной клети, включающую силовые гидроцилиндры, вмонтированные в опоры рабочих валков, клапан запорный, герметизирующий силовые гидроцилиндры относительно насосной установки, корректирующий цилиндр с приводом для введения поправки в объем замкнутой тидросистемы, датчик давления и цилиндр-индикатор с датчиком положения, подключенный гидравлически с одной стороны к силовым цилиндрам, а с другой - к уравновешивающему цилиндру; гидросистему предварительного нагружения опорных валков, включающую силовые гидроцилиндры, вмонтированные в опоры опорных валков, датчик давления и электрогидравлический регулятор давления рабочего тела, вход которого соединен с названным датчиком положения цилиндра-индикатора; электропривод нажимных винтов, подключенный к датчику давления гидр оси стем ы предварительного нагружения опорных валков.Недостаток известного устройства с в том, что оно не дает решения высокоточного регулирования профиля полосы и, кроме того, ограцц 1 цвает точность стаоцлцзаццц профи,1 я ц 10 л 1 цццы проката, так как цс учцтываОто Осоосц 11 остц замкитой системы ка целцнсйцой, в св 1 зц с чем вводимая поправка 5 ПО ЦОЛОжСЦЦЮ КОРРСКтЦРУЮЩЕГО ЦЦЛЦНДРа ЛЦнсйца отцо;цтсльно уставкдав,1 ения.В связи с этим вцутрснняя полость уравцо.всшцваОп;сго цилиндра сссдццена с задающим цилиндром, поршень которого кцнематц- О чески прцсосдццсц к позгнпонному прцьоду,подключенному параллсл.:цо ко входу коррсктцрующсго цц 1 ццдра, а срез рецаОщц 1 усцлцтсль к дагчцку положения цажцмцых вицтов и к дат 1 цкам давлсцця рабочего тела 15 в силовых ццльндрах рабочих ц опорных валков, . рцчсм выход реша 1 ощсго усилителя подклю 1 ец ца сго вход чсрсз азтоматцчсскцй псрск,цочатсль; компсцсаццош 1 ый ссрпопршод.Схема црсд;агаемого устройства представ лена на чертеже.С.цловыс цилиндры 1 рас 1,Оложсцы междуопорами рабоццх валков. а цилиндры 2 - между О:1 Орамц Опорцьх валков прокатной клец. Ццлццдр 1. 1 чсрсз запорцый клапан 3 5 гцдраз.1.1 секи цод 1:,л 1 очсця к ца;Оспой установке 4. Ц.1 лццдр 1. 2 подключены к послед кей чсрсз управляемый клапан 5, а чсрез клапан 6 - к следящему золоти ку 7, управляемому двигателем 8 срез усцлц 1 сль 9 от дцф ферецццальцого :шдуктцзцого црсооразова6 О 65 теля 10 положения поршня цилиндра-индикатора 11. Для поддержания поршня цилиндра- индикатора в центральной области его внутренней полости используется уравновешивающий цилиндр 12, подключенный к насосной установке через клапан 13. Датчик давления 14 через усилитель 15 и нелинейный элемент 16 подключен к электроприводу 17 нажим- ного механизма.Ко внутренней полости силовых гидроцилиндров 1 подключен корректирующий цилиндр 18 с исполнительным механизмом 19, усилителем 20. Датчик положения 21 связан с поршнем корректирующего цилиндра через механическую систему 22 с переменным коэффициентом передачи, Выход датчика положения 21 через устройство сравнения 23 и регулятор 24 коэффициента обратной связи связан с устройством сравнения 25.Аналогично ко внутренней полости уравновешивающего цилиндра подключен задающий цилиндр 26 с исполнительным приводом 27, усилителем 28, Датчик положения 29 связан с поршнем задающего цилиндра через механическую систему 30 с переменным коэффициентом передачи. Выход датчика положения 29 через устройство сравнения 31 и регулятор 32 коэффициента обратной связи связан с устройством сравнения 33. Устройства сравнения 25 и 33 подключены через переключатель 34 к выходу решающего усилителя 35. Один из его входов через переключатель Зб, сервопривод 37 и устройство установки нуля 38 связан с датчиком положения 39 электропривода 17 нажимных винтов посредством устройства сравнения 40,Второй вход решающего усилителя 35 подключен к входу датчика давления 14, а третий - к входу датчика давления 41 рабочего тела в силовых цилиндрах 1.Четвертый вход решающего усилителя 35 подключен к устройству установки нуля 42 с сервоприводом 43. Выход датчика давления 41, кроме того, подключен через усилитель 44, переключатели 45, 46, сервоприводы 47, 48 и устройства установки нуля 49, 50 к устройствам сравнения 23, 31. Переключатели 51, 52 включены в каналы обратных связей.Выходы устройств 24, 32 подаются на вход устройства сравнения 53, а его выход подключен к сигнальному элементу 54.Работает устройство следующим образом.В момент перестройки стана на заданный размер проката гидросистемы рабочих и опорных валков находятся в режиме уравновешивания и являются идеально мягкими, когда в силовые цилиндры 1 и 2 подаются определенные постоянные величины давлений; клапаны 3, 5, 13 открыты, клапан 6 закрыт. Раствор прокатных валков перестраивается с помощью нажимного механизма. При этом переключатели 34, 36, 45, 46, 51, 52 установлены в положение П - перестройка. В этой связи устройство установки нуля 38 непрерывно отслеживает перемещение датчика положе 5 1 15 20 25 3 О 4 О 45 50 55 ния 39, а устройство 42 устремляет к нулю сигнал на выходе решающего усилителя 35. Устройства 49, 50 развивают сигнал, следящий за уровнем выходного напряжения датчика давления 41, которое может изменяться при перестройке вследствие подбора оператором оптимального давления по условиям требуемого профилеобразования валков. Таким образом, соответственно выходному напряжению датчика давления 41, занимают определенные положения поршни цилиндров 18 и 26. С завершением процесса перестройки, в момент прокатки полосы, включают в работу систему автоматического регулирования. Клапаны 3, 5, 13 закрываются, клапан 6 открывается. В момент этого переключения давления в полосги силовых цилиндров 1 и в уравновешивающем цилиндре 12 равны, и поршень цилиндра-индикатора 11 занимает нейтральное положение под воздействием маломощных пружин (на чертеже не показаны). Переключатели 34, Зб, 45, 46, 50, 51 устанавливаются в положение А - автоматическое регулирование.Замкнутая посредством клапана 3 гидро- система распора рабочих валков приобретает определенную жесткость, определяемую параметрами элементов гидросистемы и прокатных валков. При изменении, например, температуры прокатываемого металла создается тенденция к изменению текущего значения раствора рабочих валков. Это приводит к тому, что по закону сообщающихся сосудов поршень цилиндра-индикатора 11 смещается от нейтрального положения в ту или другую сторону (соответственно), вплоть до упора о крышку цилиндра. Отклонение поршня от нейтрального положения посредством дифференциального индуктивного преобразователя 10 обуславливает появление на входе усилителя 9 сигнала определенной величины и полярности. Например, при уменьшении раствора рабочих валков прокатной клети полярность сигнала на входе усилителя 9 такова, что золотник 7 переключается двигателем 8 так, что давление в силовых цилиндрах 2, распирающих опорные валки, увеличивается. За счет этого отклонение в толщине полосы компенсируется, поршень цилиндра-индикатора восстанавливается в нейтральное положение, а давление в гидросистеме распора опорных валков устанавливается на новом уровне, свидетельствующем о снижении давления прокатки. На выходе решающего усилителя 35 появляется сигнал определенной величины и полярности,Одновременно с этим при значительных отдавлен и силовы цилиндрах опорных валков на выходе устройства 16 появляется сигнал, регулирующий положение нажимного механизма прокатной клети в направлении компенсации возмущения. Отклонение положения датчика 39 также свидетельствует сб изменении давления прокатки, 533412Выходные сигналы датчика положения 39 и решающего усилителя 35 используются для управления положением поршня задающего цилиндра, а вместе с цим ц корректирующего цилиндра,Пусть, например, в процессе компенсации разнотолщинностц давление в канале распора опорных валков увеличилось (снижение давления прокатки), а вследствие зоны нечувствительности, привод нажимных винтов остается,пока на месте. Увеличение выходного сигнала датчика 14 при сохранении уровня сигналов на остальных входах решающего усилителя приводит к появлению корректирующего сигнала на входе устройства сравнения 33. Полярность этого сигнала и особенности схемы таковы, что поршень задающего цилиндра 26 перемещается в данном примере в направлении снижения давления в уравновешивающем цилиндре. Тем самым снижается уставка давления рабочего тела в силовых цилиндрах 1, что соответствует известному алгоритму регулирования профиля рабочих валков. Снижение уставки давления в гидросистеме рабочих валков обуславливает дальнейшее увеличение давления в гидросистеме опорных валков. Результирующее приращение сигналов, поступающих от датчиков 14, 41 на вход решающего усилителя 35, может быть скомпенсировано на выходе усилителя соответствующим подбором коэффициентов усиления его входных каналов. И таким образом, с одной стороны, схема обеспечивает появление приращения сигнала на выходе усилителя 35 при изменении давления прокатки, а с другой стороны, - отсутствие такого приращения при изменении уставки давления в гидросистеме рабочих валков с целью управления профилем проката. Требуемая величина приращения уставки, в зависимости от уровня сигнала на выходе усилителя 35, устанавливается регулятором 32,Поскольку жесткость замкнутой гидросистемы рабочих валков ограничена, изменение уставки давления в ней с целью стабилизации профиля полосы приведет к образованию погрешности в толщине полосы. В связи с этим сигнал, поступающий на вход привода задающего цилиндра, одновременно подается и на вход привода корректирующего цилиндра. Действительно, если известно необходимое приращение давления рабочего тела в замкнутой гидросистеме ограниченной жесткости, то, зная ее модуль, можно установить величину объема, на которую будет деформирована система. Именно эту величину деформации объема замкнутой гидросистемы и компенсирует корректирующий цилиндп при поступлении на входы устройств 25, 33 управляющего сигнала: Требуемый коэффициент передачи привода корректирующего цилиндра устанавливается устройством 24. При правильном выборе коэффициентов передачи, необходимое приращение давления в силовых5 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 6 О 65 цилиндрах 1. соответствующее изменению уставив, достигается частично перемещением корректирующего цилиндра, а частично - изменением давлецця в канале распора опорных газков. Правильный выбор коэффициентов передачи обеспечивает высокоточную стабилизацию толщины и профиля прокатываемых полос.Модуль замкнутой гидросистемы в пределах 10 ОО загисит от ширины прокатываемой полосы, аналогично тому, как это известно относительно модуля жесткости прокатной клети, Поэтому целесообразно вводить поправку в коэффициенты передачи приводов задающего ц корректирующего цилиндров в зависимости от ширины прокатываемых полос (на чертеже не показано 1.Кроме того, известно, что модуль жесткости замкнутой гидросистемы и уравновешивающего цилиндра с учетом реального взаимодействия рабочего тела с газовой средой зависит от величины давления. Поэтому, согласно изобретению, выходной сигнал датчика давления 41 в процессе перестройки прокатного стана определяет выходные сигналы устройств 49, 50, чем задается нейтральное положение поршней цилиндров 26, 18 при открытых клапанах 3, 13. Вместе с этим механические передачи 33, 22 имеют переменный передаточный коэффициент, соответствующий характеристике модулей гидросистем В частности, это позволяет при более низких уставках давления обеспечить соответствец. цо большие перемещения поршней цилиндров 26, 8.Существенно важна надежность и синхронность в отработке перемещений приводами задающего и корректирующего цилиндров при стабилизации параметров проката. Поэтому, согласно изобретению, сигналы, характеризующие текугцсе полажение приводов, сравниваются в устройстве 53 и при нарутцениц режима работы срабатывает сигнальное устройство 54.Если колебация в температуре прокатываемого металла достигают значительной величины, преодолевается установленная зона нечувствительности в устройстве 16 и нажимные винты соответственно перемещаются. При этом энергетический уровень гидросистемы распора опорных валков частично или полностью восстанавливается к своему исходному (среднему) значению. Этот процесс перераспределения энергетических уровней между гцдросистемой распора опорных валков и электроприводом нажцмных винтов не должен вызывать изменения сигнала на выходе решающего усилителя 35, если только давление пракатываемой полосы на клеть не меняется. Такое условие достигается выбором соответствующего коэффициента передачи в первом входном канале решающего усилителя.Достоинством системы является относительная простота реализации ца суцествующихстанах при одновременном достижении высокой точности.Формула изобретенияУстройство для регулирования профиля полосы в итерационной электрогидравлической системе автоматической стабилизации толщины проката, содержащее гидросистему локального напряжения раоочих валков прокатной клети, включающую силовые гидро- цилиндры, вмонтированные в опоры рабочих валков, клапан запорпый, герметизирующий силовые гидроцилиндры относительно насосной установки, корректирующий цилиндр с приводом для введения поправок в объем замкнутой гидросистемы, датчик давления и цилиндр-индикатор с датчиком положения, подключенный гидравлически с одной стороны к силовым цилиндрам, а с другой стороны к уравновешивающему цилиндру; гидросистему предварительного нагрукения опорных валков, включающую силовые гидроцилиндры, вмонтированные в опоры опорных валков,5334128датчик давления и электрогидравлический регулятор давления рабочего тела, вход которого соединен с названным датчиком положения цилиндра-индикатора; электропривод5 нажимных винтов, подключенный к датчикудавления гидросистемы предварительного нагружения опорных валков, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью совместного автоматического регулирования продольной и попе речной разнотолщинности прокатываемойполосы, внутренняя полость уравновешивающего цилиндра соединена с задающим цилиндром, поршень которого кинематически присоединен к позиционному приводу, под ключенному параллельно ко входу корректирующего цилиндра, а через решающий усилитель - к датчику положения нажимных винтов и к датчикам давления рабочего тела в силовых цилиндрах рабочих и опорных вал ков, причем выход решающего усилителя подключен на его вход через автоматический переключатель и компенсационный сервопривод, 533412Составитель В. Данидюк Техред М. Семенов Редактор Е. Шепелева Корректор 3, Тарасова Типография, пр, Сапунова, 2 Заказ 2699/2 Изд. Хо 1691 Тираж 1077 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по дедам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4,5