Устройство автоматического регулирования толщины проката

0 П ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СовСоциалистически кРеспублик 1780915 К АВТОРСКОМУ СВИДЕПЛЬСТВУ(22) ЗаЯвлено 100178 (2 ) 2586265/22-02 (51) М. КЛ.3 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет В 21 В 37/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий,01 (088. 8) Дата опубликования описания 231180Киевский институт автоматики им. ХХт съезда КПСС(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПРОКАТА Изобретение относится к функциональным схемам автоматического регулирования продольной толщины прокатаи может быть использовано в автоматических системах управления работой 5станов холодной и горячей прокатки.Известна система автоматическогорегулирования толщины проката, в которой обжатие полосы осуществляют с помощью гидроцилиндра, приводимого в 10действие злектрогидравлическим преобразователем (сервоклапаном), накоторый воздействует управляющийсигнал, соответствующий отклонениютекущих контролируемых параметров 15прокатки (усилия прокатки, растворавалков, толщины полосы) от их заданных значений 111,Недостатком системы является то,что она не устраняет влияние зксцентриситета прокатных валков на толщину проката,Известно также. устройство автоматического регулирования толщины 25 проката, в состав которого входит гидроцилиндр, приводимый в действие сервоклапаном, и средства для формирования управляющего сигнала, содержа.щего составляющую, обусловленную 30 зксцентриситетом и компенсирующуюего влияние на толщину полосы 21.Наиболее близкое к предлагаемомуустройство автоматического регулирования толщины проката содержитизмеритель раствора валков, задат-чик раствора валков, блок управления, сервоклапан, гидроцилиндр, задатчик усилия прокатки, датчик скорости прокатки, генератор тактовых импульсов, измеритель усилия прокатки, блок разделения сигналов, содержащий схему усреднения, схему сравнения, преобразователь код-аналог, причем выход измерителя усилия прокатки соединен со входом преобразователя код-аналог и с первым входом схемы усреднения, второй вход которой соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход генератора тактовых импульсов соединен с выходом датчика скорости прокатки, соединенного с верхним опорным валком, выход схемы усреднения соединен с первым входом блока управления и с первым входом схемы сравнения, второй вход которой связан с выходом преобразователя код-аналог, второй, 1третий и четвертый входы блока управления соединены соответственно с выходом задатчика усилия прокатки, выходомэадатчика раствора валков и выходомизмерителя раствора валков, выход блока управлениясоединен со входом сервоклапана гидроцилиндра,Блок разделения сигналов с помощьювходящих в его состав схемы ,усреднения и схемы сравнения разделяетсигнал усилия прокатки на основной,не содержащий составляющей, выз-;ванной эксцентриситетом прокатныхвалков, и сигнал переменной составляющей, обусловленной зксцентриситетом. Оба эти сигнала поступают насоответствующие входы блока управления, который формирует управляющийсигнал для сервоклапана. Такое устрой. 15ство при регулировании толщины проката учитывает не только изменения толщины подката, но и периодические возмущения клети, обусловленные эксцентриситетом валков 3 . 20Недостатком устройства являетсяограниченная точность регулированиятолщины проката при больших скоростяхи усилиях прокатки, Объясняется этотем, что и медпенно, и быстроизменяющиеся составляющие управляющегосигнала должны отрабатываться одним и тем же сервоклапаном и гидроцилиндром, поэтому динамические характеристики всего устройства автоматического регулирования толщины.проката определяются быстродействием его гидравлической исполнитель. -ной части, которое с ростом выходной мощности устройства снижается.Цель изобретения - повышение точности регулирования толщины прокатаэа счет повышения быстродействияустройства.Для достижения указанной целиустройство автоматического регулирования толщины проката, содержащееизмеритель положения поршня гидро"цилиндра, задатчик положения поршнягидроцилиндра, первый блок управления,первый сервоклапан, первый гидроцилиндр, задатчик усилия прокатки,датчик угла поворота опорного валка,генератор тактовых импульсов, измеритель усилия прокатки, блок разделения сигналов, содержащий схему оусреднения, схему сравнения, преобразователь код-аналог, причем выходизмерителя усилия прокатки соединенсо входом преобразователя код-аналоги с первым входом схемы усреднения,второй вход которой соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход генератора тактовых импульсов соединен с выходом датчика углаповорота опорного валка, выход схемы усреднения соединен с первым вхо- фОдом первого блока управления и с первым входом схемы сравнения, второйвход которой связан с выходом преобразователя код-аналог, второй,третий и четвертый входы первого 65 блока управления соединены соответственно с выходом эадатчика усилияпрокатки, вводом задатчика положенияпоршня гидроцилиндра и выходом измерителя положения поршня гидроцилиндра, выход первого блока управления соединен со входом первогосервоклапана, подключенного к первому гидроцилиндру, дополнительноснабжено вторым блоком управления,измерителем давления, вторым гидроцилиндром, вторым сервоклапаном,задатчиком давления, причем первый,второй и третий входы второго блокауправления соединены соответственнос выходом схемы сравнения, выходом измерителя давления второго гидроцилиндра,выходом эадатчика давления,а выход второго блока управления соединенсо входом второго сервоклапана,выход которого соединен со вторым гидроцилиндром.На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство имеет канал регулирования, служащий для устранения раэнотолщинности подката и содержащийпоследовательно соединенные цифровойизмеритель 1 усилия прокатки, блок 2разделения сигналов, первый блок 3управления, первый сервоклапан 4 ипервый гидроцилиндр 5.В состав блока 2 разделения сигналов входят схема б усреднения исхема 7 сравнения, первый вход которой соединен с выходом схемы б усреднения, а второй через преобразователь 8 код-аналог - с выходом цифрового измерителя 1 усилия прокаткиВыход измерителя 1 усилия прокаткисоединен также с первым входом схемыб усреднения, второй вход которойподключен к выходу генератора 9 тактовых импульсоэ, эход которого соединен с выходом датчика 10 угла поворота одного из опорных валков 11,например верхнего. Прокатная клетьимеет также рабочие валки 12.Первый вход первого блока 3 управления соединен с выходом схемы бусреднения, а второй, третий и четвертый входы блока 3 соединены соответственно с выходом задатчика 13усилия прокатки, выходом эадатчика14 положения поршня гидроцилиндра ивыходом измерителя 15 положения поршня гидроцилиндра. Выход первого блока 3 управления соединен со входомпервого сервоклапана 4, выходкоторого подключен к первому гидроцилиндру 5,Дополнительный канал регулирования включает в себя второй блок 1 б управления, измеритель 17 давления, второй гидроцилиндр 18, второй сервоклапан 19 и задатчик 20 давления, причем первый, второй и третий входы второго блока 16 управления соединены соответственно с выходом схемы 7 сравнения, выходом измерителя17 давления второго гидроцилиндра 18,выходом задатчика 20 давления, авыход блока 16 управления соединенсо входом второго сервоклапана 19,выход которого подключен ко второмугидроцилиндру 18.Устройство работает следующимобразом.Цифровой сигнал текущего значения усилия прокатки поступает с выхода измерителя 1 на первый входсхемы б усреднения, выполненной надискретных элементах с цифроаналоговыми преобразователями на выходах.Схема б усреднения вырабатываетаналоговый сигнал, пропорциональный 5значению усилия прокатки, усредненному эа полный оборот опорного валка11. При этом операция усреднениявыполняется по сигналам генератора9 тактовых импульсов, вход которого ;И 1соединен с выходом датчика 10 углаповорота опорного валка. Частотавыполнения операций усреднения составляет 10 - 15 операций в течениеодного оборота валка 11. В случаенеобходимости компенсации влиянияэксцентриситета рабочих валков .12увеличивают количество операцийусреднения за один оборот опорноговалка.Усредненный сигнал усилия прокатки, не содержащий составляющей,обусловленной эксцентриситетом прокатных валков, с выхода схемы 6усреднения, подают на первый входпервого блока Г управления, на вто- З 5рой, третий и четвертый входы которого соответственно поступают сигналы,пропорциональные заданным значениям усилия прокатки и положения поршнягидроцилиндра (с выходов соответствующих задатчиков 13 и 14),и сигнал,пропорциональный текущему значению положения поршня гидроцилиндра (с выхода измерителя 15 положения поршнягидроцилиндра), 45Управляющий блок Г обрабатываетпоступающие на его входы сигналы и всоответствии с известным методомГоловина-Симса вырабатывает управляющий сигнал, который воздействует 50посредством сервоклапана 4 на поршень первого гидроцилиндра 5 так,чтобы стабилизировать раствор валков, т,е. регулирование ведут в режиме жесткая клеть, что обеспечивает наилучшие условия для устранения разнотолщинности полосы,обусловленной колебаниями толщиныподката. Причем сервоклапан 4 рассчитан на большие. расходы жидкостив единицу времени (100-350 л/мин) 60при диаметре поршня первого гидроцилиндра 5 равном 700-1200 мм, стем чтобы обеспечить необходимыеусилия прокатки, достигающие 2040 МН (2000-4000 тс) . Однако при 45 этом не требуется очень высокое быстродействие, поскольку канал регулирования, содержащий сервоклапан 4 и гидроцилиндр 5, предназначен для устранения сравнительно медленно изменяющихся колебаний толщины подката.Сигнал усилия прокатки, не содержащий составляющей, вызванной эксцентриситетом прокатных валков, с выхода схемы усреднения б подают также на первый вход схемы 7 сравнения, на второй вход который через преобразователь 8 код-аналог поступает сигнал с выхода цифрового измерителя 1 усилия прокатки, С помощью схемы 7 сравнения выделяют переменную составляющую усилия прокатки, обусловленную эксцентриситетом прокатных валков, и подают ее на первый вход второго блока 16 управления со знаком, обратным знаку изменения усилия прокатки относительно постоянной составляющей, так, чтобы управляющий сигнал, обусловленный увеличением усилия прокатки, вызывал уменьшение давления в гидроцилиндре 18, и наоборот. На второй вход блока 16 управления с выходаизмерителя 17 давления поступает сигнал, пропорциональный текущему значению давления в гидроцилиндре 18, а на третий вход с задатчика 20 - сигнал, пропорциональный заданному значению давления в гидроцилиндре 18, Блок 16 управления вырабатывает управляющий сигнал, который поступает на вход быстродействующего сервоклапана 19,изменяющего давление в гидроцилиндре 18 таким образом, чтобы скомпенсировать периодическую составляющую давления металла на валки и тем самым устранить влияние эксцентриситета прокат" ных валков на толщину проката. Совокупность дополнительно введенных второго блока 16 управления,измерителя 17 давления, второго гидро- цилиндра 18, второго сервоклапана 19 и задатчика 20 давления с блоком 2 разделения сигналов и измерителем 1 усилия прокатки представляет собой стабилизатор давления, работающий в режиме абсолютно мягкой клети, что обеспечивает наилучшие условия для устранения влияния эксцентриситета прокатных валков на толщину проката. Причем для компенсации усилий, вызванных эксцентриситетом прокатных валков и не превышающих, как правило, 2 МН (200 тс), достаточно иметь сервоклапаны с. расходом рабочей жидкости не более 5-10 л/мин при диаметре гидроцилиндров 100-200 мм, что дает возможность обеспечить высокое быстродействие устройства регулирования толщины проката, необходимое для устранения влияния эксцентриситета прокатныхвалков при больших скоростях прокатки (более 20 м/с) .Таким образом, введение в пред,лагаемое устройство дополнительного канала регулйрования, содержащего второй блок управления, измерительдавления, второй гидроцилиндр, второй"сервоклапан и задатчик давления,дает возможность значительно повысить точность регулирования толщиныпутем повышения быстродействия устройства при компенсации быстроизмеияющихся возмущений со стороны клети.При этом обеспечиваются наилучшиеусловия для устранения влияний различных Факторов на толщину проката -режим жесткой клети в контуре5регулирования, устраняющем влияниеразнотолщинности подката, и одновременно режим абсолютно мягкой клетив контуре регулирования, устраняющем влияние зксцентриситета прокат- ;щных валков.Формула изобретенияУстройство автоматического регулирования толщины проката, содержащее измеритель положения поршня гидро- цилиндра, эадатчик положения поршня гидроцилиндра, первый блок управления, первый сероклапан, первый гидроци линдр, задатчик усилия прокатки, дат чик угла поворота валка, генератор тактовых импульсов, измеритель усилия прокатки, блок разделения сигналов, содержащий схему усреднения, схему 35 сравнения, преобразователь код-аналог, причем выход измерителя усилия прокатки соединен. со входом преобразователя код-аналог и с первым входом схемы усреднения, второй вход 4 р которой соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход генератора тактовых импульсов соединен свыходом датчика угла поворота опорного валка, выход схемы усреднениясоединен с первым входом первогоблока управления и с первым входомсхемы сравнения, второй вход которой связан с выходом преобразователя код-аналог, второй, третий и четвертый входы первого блока управления соединены соответственно с выходом задатчйка усилия прокатки,выходом задатчика положения поршнягидроцилиндра и выходом измерителя,положения поршня гидроцилиндра, выходпервого блока управления соединенсо входом первого сервоклапана,подключенного к первому гидроцилиндру,о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,сцелью повышения точности регулирования толщины проката эа счет повышения быстродействия устройства, онодополнительно снабжено вторым блокомуправления, измерителем деления, вторым гидроцилиндром, вторым сервоклапаном, задатчиком давления, причем первый, второй и третий входывторого блока управления соединенысоответственно с выходом схемы сравнения, выходом измерителя давлениявторого гидроцилиндра, выходом задатчика давления, а выход второго блокауправления соединен со входом второгосервоклапана, подключенного ко второму гидроцилиндру,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1.Патент СИА 9 3736782,кл. В 21 В 37/00, опублик. 1974,2. Патент ФРГ 9 2605183,кл. В 21 В 37/00, опублик. 1975. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2519988, кл. В 21 В 37/00,ное Филиал ППППатентф, г, Ужгород, ул. Проектная каз 8031/5 Тираж 986 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ракоишс Подптета СССРкрытийя наб., д.