Устройство управления электроприводом обжимного реверсивного прокатного стана

С 4 йоз Соевтснм Социалист нчесеа Рвсяублмн1/22 Заявлено 29,11.76 21) 243рисоединением заявкй-евударетвеивый кеиетет СССР ве делам вэееретеввв н еткрытвй(53) УДК 621.771. .2.0.68(088.8) Дата опубликования описан 7 Р. Г. Мугалимов, Л. П, Смопьников, Н. И. Клецки и О. У, флейшманАвторыизобретения Минский радиотехнический институт и Магнитогорскийметаллургический комбинат имени В, И, Ленина 4)УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПР ОБЖИМНОГО РЕВЕРСИВНОГО ПРОКАТНО ОД А Изобретение относится к устройству управления электроприводом и может применяться для управления мощными приводами, работающими с высокой частотой вкпючений и резкими приложениями нагрузок. В частности, устройство предназ иачено дпя управления главными эпектро,приводами обжимных реверсивных станов.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому ре:- зультату является устройство, содержащее 10 задатчик интенсивности с переключателем и регулятором интенсивности, контур подчиненного регулирования с источником опорного напряжения узла токоограничения, датчики скорости, тока и устройства тор- т можения станом 11Однако известное устройство не исключает местные перегревы обмотки якоря главного эпектройривода, обусловленные частыми статическими и динамическими перегрузками. Это ускоряет .процесс старения изоляции и снижает срок службы электрической машиаь Кроме указанного, известное устройство управления не регупирует эквивалентный (среднеквадратичный) ток электроприводов. Производительность прокатного стана и загрузка его эпектропривода по теппу при заданном режиме обжатий определяется искпючитепьно оператором и особенно тем, какое соотноощение между машинным временем и суммарной продолжительностью пауз за цикл прокатки он обеспечит. Отклонение этого соотношения от оптимального в одном случае ведет к перегреву эпектропривода, что недопустимо, а в другом - к недоиспользованию по теппу и снижению степени испопьзования прокатных двигателей, что явно нежепатепьно.11 епью изобретения.является искпючение местных перегревов обмотки якоря эпектропривода, снижение скорости старения ее изопяции и обеспечение оптимапьного соотнощения между мащинным временем прокатки и суммарной продопжитепьностью пауз дпя заданного уровня эквивалентного значения тока эпектропривода,890429, функциональный преобразователь 30, измеритель 31 эквивалентного тока,Прокатный двигатель 1 связан электрически с генератором 2 и механически с рабочим валком. 3 прокатного стана. В валках 3 и 4 деформируется обрабатываемый материал (раскат) 5. Обмотки возбуждения генератора и двигателя подключены соответственно к выходам возбудителей 6 и 7. Управляющими сигналами длявозбудителей являются выходные напряжения устройства 8 подчиненного регулирования.Устройство 8 содержит контуры регупирования скорости, тока, напряжения, деления нагрузок между приводами верхнегои нижнего рабочих валков, узед токоограничения, а также может включать контур регулирования устойчивости технологического процесса. Узел токоограничения имеет регулируемый источник опорного напряжения. Электропривод и система управлейия верхнего рабочего валка 4 прокатного стана на блок-схеме не изображены еВходными сигналами для устройства 8 подчиненнего регулирования служат выходы задатчика 9 интенсивности, датчика 10 скорости, датчика 11 тока и датчика 12 напряжения. Задатчик 9 интенсивности снабжен переключающим устройством и регулятором интенсивности. К входу задатчика интенсивности:присоединены ручное задающее устройство 13 и программно- задающее устройство 14.Фотоалектрические концевые выключатени 15 - 18, датчик 19 угла поворота, бнок 20, фазовый дискриминатор 21 и репейный усилитель 22 с переключателем 23 образуют устройство торможения станом. Это устройство обеспечивает оптимальный процесс торможения электропривода с использованием работы прокатки. При этом прокатываемый материал 5, выходит из зоны деформации с ойределенной скоростью, значение которой сможет задаваться оператором или устройством 14.Блок 20 вырабатывает алектрнческий сигнал, изменяющийся по фазе и амплнту де, соответствующий положенйю конца прокатываемого материала на интервале пу- ти, отмеченном на чертежах через. Пл . Фазовый дискриминатор 21 преобразует выходное напряжение блока 20 в постоянное напряжение, полярность которого изме. няется вместе с фазой входного напряжения. Его выходной сигнал У сравнивается с сигналом У, а результирующий сигнал У является задающим для устройст 6713Для достижения этой цели устройствоуправления, содержащее задатчик интенсивности с переключателем и регулятором интенсивности, устройство подчиненного регулирования с источником опорного напряжения узла токоограничения, датчики скорости и тока, а также устройство торможения станом, дополнительно снабжено контурами регулирования аквивалентного -тока искорости старения изоляции электропривода. Выходной сигнал контура регулирования скорости старения изоляции, являющийся функцией мгновенной температуры обмотки якоря, путем воздействия на токоограничение обеспечивает оцтимальный коэффициент перегрузки алектропривода. При этом исключаются местные перет- ревы обмотки якоря электрической машины и тем самым йовыщается надежноСть пос- ледией. Выходной сигнал контура регулирования эквивалентного тока, являющийся функцией приращения эквивалентного тока, автоматически, например от циклак циклу прокатки, устанавливает ускорение (темп) реверсирования электропривода, а следо- . ,25 вательно, определяет суммарную за цикл продолжительность пауз. В результате этого дvя заданного значения эквивалентноготока из условия максиманьной производи- , тельности система обеспечивает оптималь ное соотношение между машинным временем прокатки исуммарной продолжительностью паузНа фиг. 1 изображена блок-схема пред-.ложенного устройства; на фиг. 2 - тахо- зБ грамма рабочих валков; на фиг. 3 - зависимость вход-выход. функциональйого преобразователя.Устройствовключает прокатный электродвигатель 1, генератор 2, рабочие вал ки 3 и 4, обрабатываемый материал 5, возбудители 6 и 7, устройство 8 подчиненного регулирований с источником опорного напряжения узла токоограничения, задатчик 9 интенсивности с йереключатенем 45 и регулятором интенсивности, датчик 10 скорости, датчик 11 тока, датчик 12 напряжения, задающее устройство 13, ручное программно-задающее устройство 14, фотоэлектрические концевые выключатели 15- зо 18, датчик 19 угла поворота якоря двигателя, блок 20, регистрирующий положение конца прокатываемого материала, фазовый дискриминатор 2 Х, репейный усилитель 22, переключатель 23, датчик 24 55 квадрата тока якоря, датчик 25 квадрата скорости вращения якоря, датчик 26 температуры охлаждения среды, многополюс,ник 27, компаратор 28, рещающий блок671890 5ва подчиненного регулирования 8 на период торможения стана до выброса прокатываемого материала 5 из валков 3 и 4,Датчик 24 квадрата тока якоря, датчик 25 квадрата скорости вращения якоря датчик 26 температуры охлаждающей электродвигатель среды, многополюсник 27, компаратор 28 и решающий блок 29 образуют контур регулирования скоростью старения изоляции якоря двигатель 1 ОМногополюсник 27 с пятью входами и одним выходом моделирует пиковое значение температуры обмотки якоря. К вхо, дам многополюсника 27 присоединены выходы датчиков 10 скорости, тока 11, 15 квадрата тока 24, квадрата скорости 25, и температуры 26, а на входы компаратора 28 (сравнивающего устройства) поданы сигналы, пропорциональные соответственно нормированной температуре УЧ окружающей среды, допустимой температуре У изоляции обмотки и скорости старения Ув изоляции. На другие входы кОм-. паратора 28 подключены выходы датчика 26, многополюсника 27 и решающего бло,25 ка 29. Этим выходам соответствуют сигналы У, У, 0 ЬВ компараторе 28 сигналы контура регулирования скоростью старения изопяцйи сравниваются в соответствии с равенства 309 9 7 ф 0 9 5 Таким образом, выход многополюсника 27 через компаратор 28 связан с входом решающего блока 29.,Решающий блок 20 реализует, показа-. тельную функцию и на выходе формирует электрический сигнал У, соответствую 40 щий скорости старения изоляции якоря электродвигателя. Выход решающего блока29 через компаратор 28 связан с входом регулируемого источника опорного напряжения угла токоограничения, который раз мешен в устройстве 8.Контур регулирования скоростью старения изоляции якоря путем воздействия на устройство токоограничения обеспечиг вает в процессе прокатки оптимальный коэффициент перегрузки электрических ма-шин и тем самым исключает местные пиковые температуры из обмоток, повышает надежность и оказывает решающее влияние на срок службы изоляции.Кроме того, система снабжена контуром регулирования уровня эквивалентного тока якоря, включающим функциональный 6преобразователь. 30 и измеритель 31 эквивапентного тока, на вход которого присоединен выход датчика 11 тока, Выходизмерителя 31 эквивалентного тока присоединен к одному из входов компаратора28, На вход компаратора подан также сиг.нал У, пропорциональный заданномууровню ограничения эквивалентного токадвигателя. Выходной сигнал Уц 5 измерителя 3 1 эквивалентного тока и сигнал Ысравниваются в соответствии с выражениемц у, - ц 5 Здесь у, - сигнал,пропорциональный приращению эквивалентного тока двигателя 1.Таким образом, выход измерителя 31через компаратор 28 связан с входомфункционального преобразователя 30.Измеритель 31 эквивалентного токаработает по принципу скользящего усреднения и выдает сигнал У 5 , пропорциональный значению эквивалентного .токаякоря эа фиксированное время усреднения,Время усреднения ипи, например, количество циклов прокатки, подвергающихся усреднению, выбирают небольшим. В противном случае нивелируются изменения сигнала, вызванные условиями работы электропривода, что снижает эффективность регупирования эквивалентного тока.Выход функционального преобразователя 30 через переключатель задатчика ин,тенсивности 9 подключен к входу регуля.тора интенсивности задатчика. На фиг. 1переключатель и регулятор интенсивностизадатчика 9 не изображены., Переключатель замыкается топько с момента выброса прокатываемого материала из валковдо момента захвата в следующем проходе, т.е, на время движения привода безнагрузки. Характеристика "вход-выход"функционального преобразователя 30 представляет собой зависимость сигнала 17соответствующего ускорению (темпу) реверсирования эпектропривода на участкедвижения без нагрузки в функции приращения эквивалентного тока (сигнала 06 ).Характеристика рассчитывается иэ условияобеспечения максимальной производительности стана (минимальной продолжительности цикла прокатки) для заданного уровня тепловых потерь (эквивалентного тока)электродвигателя,Устройство работает спедуюшим образом,Скоростной режим электроприводов валков 3 и 4 задается с помощью устройства 13 оператором (или программно-задающего устройства 14), выходной сигналкоторого поступает нв звдвтчик интенсивности 9.Сигнал звдвтчикв 9 опредепяет крутизну нарастания числа оборотов якорей двигвтелей и подается на вход устройства 8подчинейного регупнроивния. Нв другиевходы устройства 8 поступают сигнвпыобратной связи с выходов датчика 10 скорости,датчика 11 токе и датчика 12 напряжения, Выходные сигналы устройства 6 Оподчиненного регулирования, воздействуяна возбудители 6 и 7 через обмотки возбуждения генератора 2 и двигателя 1, формируют тахогрвмму рабочих валков 3 и4, причем до номинальной скорости - иэменением напряжения генератора 2, а выще номинальной - изменением тока возбуждения двигатепя 1.Время Т (фиг, 2) соответствует участку движения с ускорением апектроприво да, рабочих ввпков 3 и 4 и прокатываемого матернав, Т - время прокатки нв уствновиищейся скорости.В момент.времени А фотоэлектрический концевой выкпючатепь 15 освобож"дается от прокатываемого материапа 5и подает сигнал на включение схемы измерения остаточной длины раската, В момейт времени В прокатываемый.материалосвобождает концевой выкпючвтепь 16,при этом срабатывает схема устраненияразности фактического попожения концапрокатываемого материала с измереннойи запоминается остаточная дпина Пк прокатки, имеющаяся к моменту времени В,Схема измерения остаточной длины исхема устранения разности фактическогоцопожения размещены и блоке 20 устройства торможения. С момента времени Вблок 20 непрерывно выдает сигнал, изменяющийся по фазе и амплитуде и соответствующий текущему значению длинынедокатанной части материала 5. С появлением на выходе блока 20 сигнала срабатывает репейный усилитель 22, который переводит перекпючатепь 23 в новоеположение. При атом вход устройства 8подчиненного регупироввния через, компаратор 28 подкпючается к выходу разового дискриминатора 21.50Нв участке торможения Т закон движения апектропривода опредепяется выходным напряжением дискриминатора 21. Когда конец материала 5 в процессе торможения будет прокатан и напряжение нввыходе блока 20 станет меньще установленного значения, репейный усилитель 22перекпючйт контакт 23 в первоначальное 6 718908положение, Нв этом процесс торможениязаканчивается, причем прокатыввемый ма,теривл покидает зону деформации с заранее заданной скоростью. Дальнейщее торможение и возвращение раската дпя нового прохода осуществляется ропьгангом.С момента выброса раската 5 до егозахвата в спедующем проходе эпектропривод реверсируется без нагрузки. В про,цессе работы эпектропривода измеритепь31 регистрирует значение аквивапентного тока и поспе каждого цикна прокатки(интерввпа времени, соответствующегомагу скопьжения) на выход выдает сигнаппропорционапьный эквивапентномутоку, например, эа К цикпов. Этот сигнапсравнивается в компараторе 28 с сигнвпом Ц, который пропорционапен заданному аквивапентному току. Сигнап Цсоответствующий разнице заданного и из 1меренного значений эквивапентного тока,поступает на вход функционапьного преобрвзоввтепя 30,Регупирование уровнем эквивапентноготока эпектропривода осуществляется выходным сигналом Ц функционапьногопреобразоватепя в контуре регулированияуровнем эквивалентного тока. Если измеренный Ц 5 и заданный Цч сигнвпы равны,то на выходе преобразоватля 30 в соот-ветствии с характеристикой"вход-выход"(фиг. 3) сигнал равен Оо . Этот сигнал через переключатель задатчика 9,замыкающийся в момент выброса раскатаиз валков, подается на вюд регулятора 9интенсивности задатчика. Входному сигнапу У регупятора интенсивности соответствует опредепенный темп нарастания выходного сигнапа звдатчика 9, при которомнв участке Т (фиг. 2) алектропривод реверсируется с оптимапьным ускорением9 о, соответствующим заданному уровнюаквивапентного тока,После каждого цикпа прокатки с появпением сигнапа Ц сигнал Од на выходефункционапьного преобразователя 30 увеличивается или уменьщается в соответствии со знаком входного сигнапа. Еспи Упопожитепьно, это свидетепьствует о не-доиспопьзоввнии эпектроприводв по заданному эквивапеитному току (теплу), и выходной сигнал Угпреобраэоватепя 30,воздействуя на регулятор интенсивностиэадвтчика 9, увеличивает дпя спедующегоцикла прокатки ускорение (темп) реверсироввния. Это равносипъно сокращению про.должитепьности пвуэ Т и в койечном итоге - цикпа прокатки. При отрицательномная скорость старения превышает заданную, сигнал У , воздействуя на регулируемый источник опорного напряжения узла токоограничения, снижает уровень ограничения тока. Если действительная скорость старения меньше заданной,.увеличивает уровень ограничения тока, Однако максимальный уровень тока аоря ограничивается техническим состоянием механического оборудования стана и электрических ма-р шин, в частности условиями коммутации, а также нормативными документами их заводов-изготовителей.Из экономических и технических соображений контуры регулирования скоростью 15 старения изоляции и уровнем эквивалентного тока могут быть общими дпя электроприводов верхнего и нижнего валков. При этом регулирование должно выполйятьсяпо параметрам наиболее загружейногодвига те ля.Предлагаемое устройство управления электроприводом обжимного реверсивного стана имеет следующие техническйе преимущества по сравнению с известными 25исключает местный перегрев обмотки якоря электропривода и позволяет регулировать расход язотермического ресурса ее изоляции;повышает надежность и срок. службы зо электроприводапозволяет получить" максймальную производительность прокатногостана фи"заданном значении эквивалентного тока эпектрОприводаа35 формула изобретенияУстройство управленйя электройриводом 4 о обжимного реверсивного прокатного стана,. ,содержащее задатчик интенсивности с Переключателем и регулятором интенсивности, контур подчиненного регулирования с источником опорного напряжения узла токоограничения, датчики скорости, тока и устройство торМожения станом, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью исключения местных перегревов обмотки якоря электропривода, снижения скорости ста рения ее изоляции и обеспечения оптимального соотношения между машинным временем прокатки и суммарной продолжитепьностью.пауз для заданного значения эквивалентного тока электропривода, оио дополнительно содержит контур регулирования скорости старения изоляции якоря двигателя, состоящий из многополюсника с пятью входами и одним" выходом, решающего блока, компарагора, датчиков температуры охлаждающей среды, квадрата тбка якоря"й квадрата скорости вращения якоря, вйходыкоторых, в том числе,датчиков тока и.скорости вращения якоря, соедийены с оответствующими входами многополюсника, причем выход многопо- люсника черезкомпаратор соединен с входом решающего блока, а выход решающего блока - аналогично с входом источника опорного напряжения узла токоограничения, атакже контур регулирования уровня эквивалентного значения тока якоря, состоящий из функционального преобразователя и измерителя эквивалентного значения тока якоря, вход которого соединен с выходом датчикатока якоря, а выход через компаратор соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с регулятором интенсивности задатчика через его переключатель. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР467439, кп. В 21 В 37/00,18.04.73, 1975.671896 г,Я Составитель Техред Н. Братчиков Редакто илиал ППП .Патент", г. Ужго уп. Проект 4 Ькаэ 3788/8 ЦНИИПИ Госу по дела 113038, МосквТираж 10 рственного зобретени Ж, Рауш А. Абросимов Андрейчук Корректор С, Шекмар ФЧае МН одписное