Устройство для определения среднейтолщины стенки труб

мя переходного процесса в стане,когда регулятором осуцествляетсяотработка сигналов рассогласованиявызванных изменениями толщины штрипсовой заготовки, отличается от фактической толщинй стенки готовых труб.Это различие между фактическим и вычислительным устройством значениямитолцины стенки готовой трубы объясняется следующим. При появлении сигнала рассогласования регулятор осуцествляет согласованное изменениескоростей врацения валков всех рабочих клетей стана, При этом переход-,ные процессы в приводах, каждой клетиначинаются одновременно (и одновре". менно заканчиваются),.и измеренная 15первым вычислительным блоком устройства величина толщины стенки готовойтрубы с момента начала переходногопроцесса начинает изменяться обратно.пропорционально изменению суммарной 2 Овытяжки трубы в стане. В связи с тем,что вытяжка распределена по рабочимклетям стана, а сами клети удаленыот выхода стана на различные расстоя,ния, суммарный результат изменениявытяжки трубы во всех клетях на готовой трубе скажется только тогда,когда сечение проката, находившеесяв момент начала регулирования в валках первой клети, дойдет до выходаредукционного стана. В результатеошибка в определении устройством фактической толщины стенки готовой тру"бы зависит от компановки конкретногостана (величины межклетевых расстояний и числа клетей), технологии прокатки данного типоразМера труб ивыбранных значений упреждения и по"стоянной времени регулирования. Припрочих равных условиях величина этойошибки тем больше,чем больше темп и 40величина изменения толщины заготовки,следовательно, ошибка принимает наи- .большие значения при прохождении черезстан стыков рулонов штрипсовой заготовки.45Цель изобретения - повышение точности измерения устройством толщиныстенки готовых труб в переходныхпроцессах,Поставленная цель достигается тем, 5 рчто устройство, содержацее блок эа"паэдывания, измеритель толщины за"готовки и датчик перемещения заготовки, подключенные к входам блоказапаздывания, датчик перемещенияготовой трубы и блок определениявытяжки, подключенный к выходу дат.чика перемецения заготовки и к выходу датчика перемещения готовойтрубы, задатчик ширины заготовки. изадатчик среднего между наружным и 60внутренним диаметра готовой трубы,первый вычислительный блок, входыкоторого подключены к первому выходу блока запаздывания и к выходамупомянутых задатчиков ширины загс товки и среднего между наружным и внутренним диаметра готовой трубы, второй вычислительный блок, входы которого подключены ко второму вы" ходу блока запаздывания и к выходам блока определения вытяжки и зацатчиков ширины заготовки и среднего между наружным и внутренним диаметра готовой трубы, снабжено вторым блоком запаздывания, первый вход которого соединен с выходом блока определения вытяжки и второй вход соединен с выходом датчика перемещения готовой трубы, а выход соединен со вторым входом первого вычислительного блока.На фиг,1 приведена блок-схема предлагаемого устройства, на Фиг,2- 4 - графики, иллюстрирующие работу предлагаемого устройства.Устройство содержит (фиг.1) измеритель 1 толщины непрерывной штрипсовой заготовки 2, прокатываемой в формовочно-сварочном 3 и редукционном 4 станах,в готовую трубу 5, толщина стенки которой регулируется изменением натяжения трубы в редук- ционном стане или на межстановом участке б, датчик 7 перемещения заготовки и датчик 8 перемещения готовой трубы, блок 9 определения вытяжки, первый блок 10 запаздывания,второй блок 11 запаздывания, эадатчик 12 ширины заготовки, задатчик 13 среднего между наружным и внутренним диаметра готовой трубы, первый и второй вычислительные блоки 14 и 15. Выходы вычислительных блоков являются выходами устройства: выход первого вычислительного блока 14 используется для целей измерения, выход вто= рого вычислительного блока 15 " для целей регулирования толщины стенки готовой трубы.Устройство работает следующим образом.Информация о толщине заготовки 2 с измерителя 1 вводится в блок 10 запаздывания и продвигается в нем от входа к выходу с помощью сигналов датчика 7 перемещения заготовки=синхронно с перемещением по агрегату измеренного участка заготовки. На вход первого выходного вычислительного блока 14 эта информация поступает в момент нахождения эамеренного сечения на выходе редукционного стана 4. На вход второго выходного вычислительного блока 15 эта информация поступает с упреждением, т.е.раньше, чем в момент нахождения измеренного сечения заготовки в районе участка регулирования натяжения. С помощью датчиков 7 и 8 перемещения заготовки и готовой трубы и блока 9определяется суммарная вытяжка трубы в Формовочно-сварочном 3 и редукционном 4 станах. Суммарная вытяжка определяется как отношение перемещенийготовой трубы 5 и заготовки 2, измеренных за один и тот же интервал времени Информация о текущем значении вытяжки непрерывно вводится в выходной вычислительный блок 15 и во второй блок 11 запаздывания. Введенное на вход блока 11 запаздывания значения суммарной вытяжки трубы в стане относится к сечению проката, находящийся в данный момент в валках условной "эквивалентной клети"."Эквивалентной клетью" называется гипотетическая клеть, действие которой эквивалентно действию участка стана, на котором осуществляется регулирования натяжения трубы. Расположение "эквивалентной клети" влинии проката таково, что кривые изменения толщины стенки готовой трубы в процессе регулирования последней только "эквивалентной клетью"или реальным станом - идентичны.Место нахождения "эквивалентной клетиф в линии проката при прокатке данного типоразмера труб в условиях конкретного агрегата может быть найдено расчетным путемили экспериментально.Синхронно с перемещением по агрегату сечения проката от "эквивалентной клети" до выхода стана информация о величине вытяжки продви- гается в блоке 11 запаздывания от его входа к выходу с помощью сигналов датчика 8 перемещения готовой трубы. На вход вычислительного блока14, соединенного с выходом блока 11запаздывания, эта информация поступает в момент нахождения упомянутого сечения проката на выходе редукционного стана 4.Кроме информации о толщине эаготов ки и о величине суммарной вытяжки, на выходные вычислительные блоки 14 и 15 через задатчики 12 и 13 поступают постоянные для данных типоразмеров заготовки и трубы значения Ширины штрипса и среднего между наружным и внутренним диаметра готовой трубы.Выходной вичислительный блок 14 определяет фактическое значение толщины стенки готовой трубы 5, а выходной вычислительный блок 15 -. ожидаемое значение толщины стейки трубы, которая может быть получена при текущем значении вытяжки из заготовки,находящейся в данный момент в районеучастка регулирования натяжения.Использование нового элемента - второго блока запаздывания выгодно отличаетпредлагаемое устройство от известного, так как позволяет существенноуменьшить ошибку определения устройством толщины стенки готовой трубыв процессе ее автоматического регулирования, Преимущества предлагаемогоустройства по сравнению с известным,могут быть проиллюстрировалы графи"ками, приведенными на Фиг.2-4. Припостроении этих графиков .принято, .что в течение переходных процессоврегулятор толщины стенки труб обеспечивает линейное во времени изменение скоростей приводов клетей, а,следовательно, и суммарной вытяжкитрубы в стане. Если сигнал управления, обуславливающий уменьшение толщины стенки трубы, поступает на входсхемы регулирования в момент б,суммарная вытяжка трубы в стене линейно увеличивается от значения А дозначения А (график 1 на фиг.2) втечение всего переходного процесса15 в приводах клетей д з= -й , определяемого установленными параметрамирегулятора,При имеющих место в процессе регулирования относительно небольшихвеличинах изменения вытяжки/ЬЛ/А-Х(обХпрактически линейно измейяется в этом интервале времени (г. -Сфвеличина, обратная вытяжке, а, следовательно, и толщина стенки готовойтрубы (Я) (график 2 на фиг.2), вычисляемая первым выходным вычислительным блоком известного устройства по ФормулеЬ Ь 1(-В)где Ь и Ь- ширина и толщина штрипсовой заготовки;й и Б - заданные программой прокатки наружный диаметр35и толщина стенки готовой трубы.В связи с распределением управляющего воздействия на все рабочиеклети стана, значение толщины стенки готовой трубы йа выходе редукционного стана изменяется в соответствии с кривой (3) на фиг.2. На этойкривой моменту 1, соответствует начало переходного процесса, моментами 4 - поступление на выход ре 45 дукционного стана сечений проката вмомент 1 р, находившихся соответственно в валках последней и первой дляФпрокатки труб данного типоразмерарабочих клетей, а моментам 16 ипоступление на выход редукционногостана сечений проката, находившихсяв момент окончания переходного процесса в приводах в валках соответственно последней и первой рабочихклетей стана,С достаточной степенью точностикривая (3) может быть апроксимирована ломанной (4), накоторой моментам1 1 н 1 7 соответствует поступлениена выход редукцнонного стана сеченияпроката, находившегося в валках эквивалентной клети соответственнов моменты началаи окончанияпоследнего по оси абсцисс на время(-1.0) транспортировки проката отэквивалентной клети до выходаредукционного стана,При изменении скорости прокатавремя (-10) меняется, но путь, прой-.денный готовой трубой данногс типоразмера за это время, остается неизменным,Для контроля (отсчета) этого пути в предлагаемом устройстве используется датчик перемещения готовойтрубы, с помощью которого осуществляется передвижение информации овытяжке во втором блоке запаздывания,Следовательно, график (4) на Фиг.2является графиком изменения толщины 15стенки готовой трубы, определеннойпервым вычислительным блоком предлагаемого устройства, Как видно из приведенных графиков, ошибка измеренияфактического значения толщины стенки 2 Оготовой трубы предлагаемым устройством существенно меньше, чем в известном, Для случая, приведенного нафиг,2 и соответствующего изменениюуставки регулятора, характер изменения фактической (график 3), и вычисленных известным (график 2) ипредлагаемым (график 4) устройствамитолщин стенок готовой трубы практи-чески одинаков. Иначе обстоит) делопри стабилизации толщины стенки,т.е.при автоматическом регулировании снеизменной уставкой. Пусть сигналрассогласования обусловлен, например,.скачкообразным изменением толщинызаготовки на стыке двух соседних35рулонов штрипса. На Фиг.З приведеныграфик (1) изменения толщины заготовки, из которой прокатывается труба, находящаяся на выходе стана,граФики (2) и (3) - фактической толщины стенки готовых труб на выходестана, прокатываемых с автоматичес,ким регулированием и графики (4) и(5) - толщины стенки готовых трубна выходе стана, вычисленной иэвестным устройством.Графики (2) и (4) построены дляслучая, когда ожидаемое значениетолщины стенки трубы в известном устройстве вычисляется без упреждения(пр =О), т.е. в момент подхода измеренного сечения заготовки к выходуредукционного стана, а графики (3)и (5) - для случая, когда упреждениевыбрано равным Ьур = 1 оо=Еуо.55Как видно иэ этих графиков, правильный выбор упреждения позволяет вдвое уменьшить максимальные отклонения фактической толщины стенки трубы от заданного уставкой регулятора бО значения (Я. при прохождении через стан стыка двух соседних рулонов заготовки(Я -Я)65 Однако вычисленное для этого случая известным устройством, максимальное отклонение толщины стенки готовой трубы (график 5 на фиг.З) от заданного уставкой регулятора значения по модулю оказывается вдвое больше фактических(Я-Я, =2 (Яэ-Я) =2 (Яа-Я )Разность ординат графиков (5) и (3) на Фиг.З представляет собой ошибку измерения известным устройством толщины стенки готовой трубы, Для большей наглядности на Фиг.4 приведены графики изменения вычисленной предлагаемым устройством (1), фактической - (2) и вычисленной известнымустройством - (3) толщины стенки готовой трубы на выходе стана при прохождении через него стыка двух соседних рулонов заготовки.Приведенные графики показывают, что предлагаемое устройство позволяет существенно уменьшить ошибку измерения фактической толщины готовой трубы в периоды регулирования (практически регулирование происходит непрерывно) .Если информация о толщине стенки готовых труб,.получаемая с выходапервого вычислительного блока иэвестного устройства, будет использоваться для выбора и коррекции уставок регулирования, то отмеченная ошибка измерения при прокатке на минусовых допусках обусловит необходимость завышать уставку регулирования на время переходного процесса при прохождении через стан эоны сварного стыка двух соседних рулонов заготовки =18): Предлагаемое устройство позволяет избежать этого, и тем самым снизить среднюю толщину стенки труботносительно уровня, обеспечиваемого известным, ориентировочно на 0,15. В условиях современных высокопроизводительных агрегатов это дает технико-экономический эффект порядка 50 тыс,руб, в год на один агрегат.Кроме того, предлагаемое устройство позволяет получать достоверную информацию о характере изменени(я фактической толщины стенки готовых труб, и может быть использовано в качестве датчика для учета количества и качества готовой продукции в автоматической системе управления производством (АСУП),Формула изобретенияУстройство для определения среднейтолщины стенки труб, содержащее блок запаздывания,измеритель толщины заготовки и датчик перемещения эаготовки, подключенные к входам блока запаздывания, датчик перемещения готовой трубы и блок определения вытяжки, подключенный к выходу датчикаперемещения заготовки н к выхбду датчика перемещения готовой трубы, задатчик ширины заготовки и задатчиксреднего между наружным и внутреннимдиаметра готовой трубы, первый вычислительный блок, входы которого под-.ключены к первому выходу блока запаздывания и к выходам задатчиков ширины заготовки и среднего между наружным и внутренним диаметра готовойтрубы, второй вычислительный блок,входы которого подключены ко второмувыходу блока запаздывания и к выходам блока определения вытяжки и задатчиков ширины заготовки и среднегомежду наружныа и внутренним диаметраготовой трубы, о т л.и ч а ю щ е е - 15с я тем, что, с целью повышения точности измерения толщины; стенки готовых труб в переходных процессах,оно дополнительно содержат второйблок запаздывания, первый вход которого соединен с выходом блока определения вытяжки и второй вход соединен с выходом датчика перемещенияготовой трубы, а выход соединен совторым входом первого вычислительногоблока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии В 48-34875,кл. 12 С 234 1, 1977.2Авторское свидетельство СССР9 571696, кл, В 21 В 17/00, 1977.831255 Ь Составитель А.АбросимовРедактор Г.Волкова ТехредМ.Коавура Корректор Г. Реве тник сно Зак 64/ ПП "Патентф, т.Уагород, ул.Проектная л 49 ТнракНИИПИ Государс по делам нзо13035, Москва,888твенногобоетениййкомитета С и открытий аушская наб