книги из ГПНТБ / Филатов, А. С. Электропривод и автоматизация реверсивных станов холодной прокатки

пня. Это приводит к неудовлетворительной работе рё гулятора э.д. с. в зоне малых скоростей прокатки.

Кроме того, в переходных режимах работы стана возникает динамическая ошибка измерения, обусловлен­ ная индуктивностью якорной цепи двигателя, что делает регулятор э.д. с. практически неработоспособным при ускорении и замедлении стана.

В качестве интегрирующего звена до последнего вре­ мени часто применяли плоский или барабанный контрол­ лер с сервомоторным приводом, недостатками которого являются ограниченное число ступеней регулирования, необходимость периодической чистки контактов и их смазки и т. п.

Развитие реверсивных станов холодной прокатки обусловило необходимость поиска новых схемных реше­ ний регулятора э. д. с. Работы проводят в направлении повышения точности измерения э. д. с. двигателя мотал­ ки и создания надежного и простого интегрирующего звена, способного запоминать величину напряжения на выходе в течение длительного промежутка времени.

Одно из таких решений — усовершенствование мосто­ вой схемы измерения э. д. с. двигателя. Примером может служить мостовая тахометрическая схема для приводов постоянного тока. Недостатком подобных решений явля­ ется необходимость в изменении конструкции приводно­ го двигателя моталки, например установка специальных потенциальных щеток.

Другим решением, позволяющим уменьшить погреш­ ность регулятора э. д. с , является применение в качест­ ве интегрирующего звена специального миогосекционного нелинейного реостата с сервомоторным приводом, причем сигнал, пропорциональный э. д. с. двигателя мо­ талки, получают с движка одной из секций реостата, ко­ торую подключают к якорю тахогенератора, соединен­ ного с валом двигателя моталки. При этом обеспечива­ ется необходимая точность регулирования, однако тре­ буются специальные нелинейные реостаты, характери­ стики которых специфичны для каждого конкретного привода.

Большого внимания заслуживают работы по созда­ нию надежного и простого интегрирующего звена с большим временем запоминания. Следует отметить, что на некоторых станах для прокатки тончайшей ленты один проход может продолжаться несколько часов. Это

122

ограничивает область применения аналоговых электрон­ ных интеграторов в качестве запоминающего устройства регулятора э. д. с.

Известны попытки применения в регуляторе э. д. с. дискретного интегратора, содержащего последователь­ но соединенные узел выявления рассогласования, гене­ ратор импульсов, счетчик и преобразователь код-ана­ лог. Примером могут служить регулятор э. д. с. фирмы МагеШ (Италия) и дискретный интегратор, разработан­ ный в ГПИ «Тяжпромэлектропроект».

Дискретные интеграторы обеспечивают высокую точ­ ность обработки сигнала и длительное время запомина­ ния выходного напряжения. Однако этих преимуществ достигают в результате усложнения системы, связанно­ го с переводом аналогового сигнала в цифровой код с последующим обратным преобразованием код-аналог.

Во ВНИИМетмаше разработали регулятор э. д. с. двигателей моталок станов для прокатки тонких и тон­ чайших лент с тахометрической схемой измерения э. д. с. двигателя моталки. Блок-схема регулятора э. д. с. с тахометрической схемой измерения э. д. с. двигателя мо­ талки показана на рис. 75. Контур регулирования пото­ ка включает в себя регулятор тока возбуждения РТВ, возбудитель В, питающий обмотку возбуждения двига­ теля моталки ДМ, и нелинейный преобразователь НП в цепи обратной связи, который вычисляет величину по­ тока по измеренному значению силы тока возбуждения. Сигнал уставки потока подается с выхода интегрирую­ щего звена И\. На вход интегратора поступает разность двух сигналов, один из которых пропорционален скоро­ сти полосы v, а второй — э. д. с. двигателя моталки Е.

При равновесии схемы соблюдается условие E/v =

=const..

Э.д. с. двигателя моталки измеряется тахогенератором ТГМ, вал которого соединен с валом двигателя. Поток возбуждения изменяется пропорционально потоку возбуждения двигателя моталки при помощи нелинейно­ го усилителя НУ по измеренному значению силы тока возбуждения / в .

Линейная скорость полосы измеряется при помощи тахогенератора клети ТГК. В разматывающем режиме поток возбуждения тахогенератора ТГК корректируется при помощи узла компенсации обжатия, построенного по известной схеме. Так как при намотке тонкой ленты

123

диаметр рулона изменяется медленно, в качестве воз­ будителя В применен трехфазный магнитный усилитель промышленной частоты.

В качестве интеграторов И\ и Я 2 используют сельсинный задатчик, включающий сельсин-датчик в транс­ форматорном режиме, вал которого поворачивается че-

>— РТВ

ф

моталки; ТГК — тахогенератор клетн

рез редуктор серводвигателем. Обмотка управления сер­ водвигателя получает питание от усилителя рассогласо­ вания.

Рассмотренный регулятор был внедрен на ряде мно­ говалковых станов для прокатки тонких и тончайших лент. Результаты эксплуатации показали, что данный регулятор поддерживает требуемое постоянство отноше­ ния E/v с точностью до 5%.

На ряде многовалковых станов согласно требованиям технологии на моталках устанавливают прижимные ро­ лики, которые улучшают качество намотки тонкой ленты на барабан моталки, предотвращают образование скла­ док, которые приводят к порче готовой продукции.

Установка прижимных роликов позволяет непосред­ ственно измерить величину диаметра рулона по углу от­ клонения поддерживающего ролик рычага.

124

Эскиз механизма прижимного ролика показан на

где L—расстояние оси поворота рычага от оси моталки;

Y — угол отклонения рычага от линии центров; / — длина рычага;

г— радиус прижимного ролика.

Во ВНИИМетмаше раз­ работан сельсинный изме- / ритель диаметра рулона,

лирования.

Блок-схема сельсинного измерителя диаметра руло­ на изображена на рис. 77. Измеритель содержит сель­

125

поддержания натяжения в функции измеренной величи­ ны диаметра рулона регулируется поток возбуждения приводного двигателя или изменяется уставка регулято­ ра тока.

Рассмотренный измеритель был установлен на пере­ моточном устройстве п моталках двадцатнвалкового стана 700Э. Результаты эксплуатации подтвердили вы­ сокую надежность измерителя и его достаточную точ­ ность (не ниже 5 % ) .

Однако непосредственное измерение диаметра рулона на моталке не всегда возможно. Диаметр рулона на мо­ талке определяют косвенным путем; либо посредством описанных выше регуляторов э. д. с , либо по отноше­ нию линейной скорости полосы к скорости вращения ва­ ла приводного двигателя моталки.

Недостатком этих способов является то, что точность учета величины диаметра рулона зависит от скорости движения ленты, она тем ниже, чем меньше скорость.

При большом диапазоне рабочих скоростей стана •более совершенным являются устройства, основанные на измерении диаметра рулона путем измерения длины участка ленты, наматываемого на моталку за определен­ ное число оборотов барабана. Длина участка ленты из­ меряется, как правило, путем интегрирования линейной скорости полосы за время поворота барабана моталки на определенный угол.

Подобное устройство, например, было с успехом вне­ дрено на нереверсивном дрессировочном стане. Однако при разработке измерителей диаметров рулона для ре­ версивных станов возникают трудности, связанные с из­ мерением скорости полосы до и после рабочей клети.

В ряде случаев скорость измеряют при помощи тахогенератора или импульсного датчика, устанавливаемого на охваченный полосой ролик; скорость вращения пос­ леднего пропорциональна линейной скорости полосы. Подобный принцип измерения линейной скорости полосы применен в измерителе диаметра рулона.

Однако реверсивные станы, особенно многовалковые, предназначены, как правило, для прокатки широкого сортамента полос. Натяжение полосы должно при этом регулироваться в широком диапазоне (1—40 и более). При столь широком диапазоне регулирования натяжения часто наблюдают проскальзывание полосы по рабочей поверхности ролика. Это явление резко снижает точность

126

измерения полосы, а следовательно, и точность измере­ ния диаметра рулона.

Для реверсивных станов с широким диапазоном на­ тяжений может быть применено дискретное устройство

Рис. 78. Блок-схема дискретного измерителя диаметра рулона:

для измерения диаметров рулонов на моталках, основан­ ное на измерении участка ленты, наматываемого на мо­ талку за определенный угол поворота барабана моталки.

Линейную скорость полосы до и после рабочей клети измеряют по окружности скорости валков при помощи импульсного датчика, установленного на валу двигате­ ля; при этом учитывают величину обжатия металла.

127

Блок-схема дискретного измерителя диаметра рулона изображена на рис. 78.

В наматывающем режиме моталки М схема работает следующим образом. По команде из схемы управления станом СУ блок логики записывает в регистр моталки РМ наибольшее число. Это число соответствует в извест­ ном масштабе определенному углу поворота моталки грм, за который осуществляется цикл измерения.

Перед началом каждого цикла измерения блок логи­ ки выполняет следующие операции: закрывает электрон ные ключи К\ и Кг, запрещая поступление импульсов на счетчики клети и моталки СК и СМ; сбрасывает на нуль счетчики клети п моталки; при помощи переноса К\ пе­ реписывает число из регистра РМ в счетчик моталки СМ и, наконец, открывает ключи К\ и /<2, разрешая оче­ редной цикл измерения диаметра рулона.

Импульсы от импульсных датчиков моталки и клети и ИДМ и ИДК начинают поступать на входы соответст­ вующих счетчиков. При этом счетчик клети ведет под­ счет поступающих импульсов, а в счетчике моталки по­ ступающие импульсы вычитаются из ранее записанного там числа. Как только это число будет считано до нуля, в блок логики от счетчика моталки поступает сигнал на прекращение цикла измерения.

Блок логики закрывает ключи Ki и К2, прекращая тем самым поступление импульсов на входы счетчиков СК и СМ и при помощи схемы переноса Кь переписы­ вают число из счетчика клети в регистр клети РК- Это число пропорционально длине участка полосы, прокатан­

рулона. Оно преобразуется цифро-аналоговым преобра­ зователем КА в напряжение £/д , также пропорциональ­ ное величине диаметра рулона.

Далее блок логики, подготовив схему, разрешает на­ чало нового цикла измерения.

По окончании прохода число, пропорциональное диа­ метру рулона на моталке, сохраняется в регистре клети

РК.

При реверсе стана из схемы управления СУ в блок логики поступает команда на проведение цикла компен­ сации обжатия. Блок логики осуществляет последова­ тельно следующие операции: запирает ключи К\ и К2, сбрасывает на нуль счетчики клети и моталки и регистр

128

моталки, переписывает при помощи схемы переноса /(7 число из регистра клети в счетчик моталки и, наконец, от­ крывает ключи К\ и /( 2 , разрешая тем самым начало цик­ ла компенсации обжатия. Импульсы с датчиков ИДК и ИДМ начинают поступать на входы соответствующих счетчиков. При этом счетчик моталки ведет отсчет посту­ пающих импульсов, а в счетчике клети поступающие им­ пульсы вычитаются из записанного там числа.

Когда это число будет считано до нуля, счетчик клети посылает в блок логики сигнал на прекращение цикла компенсации обжатия. Блок логики закрывает ключи Лл и /<2 и при помощи схемы переноса /<з переписывает число из счетчика моталки в регистр моталки. Это число сохраняется в регистре моталки в течение прохода и со­ ответствует углу поворота барабана моталки срм , кото­ рый меньше срм на величину обжатия металла в валках. Далее блок логики, предварительно подготовив схему, дает разрешение на начало циклов измерения диаметра рулона. Измерительные циклы в разматывающем режи­ ме аналогичны измерительным циклам при намотке, но отличаются тем, что за цикл измеряется длина участка полосы, прокатанного за время поворота барабана мо­ талки на угол ф м . Так как ф м меньше ф ы на величину об­ жатия, указанная длина, а следовательно, выходное на­ пряжение датчика пропорциональны действительной ве­ личине диаметра рулона на разматывающей моталке.

Погрешность измерения диаметра рулона не зави­ сит от скорости прокатки, и может быть сделана доста­ точно малой при соответствующем выборе емкости счет­ чиков, регистров и дискретности импульсных датчиков.

Относительная точность измерения диаметра рулона определяется соотношением:

(91)

где Ар — измеряемое приращение диаметра рулона; D 6 — диаметр барабана моталки.

Число импульсов, записываемое в счетчике клети за время t\ поворота моталки на угол срм, определяется фор­ мулой

где D — текущий диаметр рулона;

"д.к — скорость вращения вала двигателя клети; пы— скорость вращения моталки;

угол поворота моталки и емкость счетчика клети опре­

датчика клети на один оборот двигателя:

Е М К О С Т Ь счетчика моталки определяют по заданной точности компенсации обжатия. Принимая относитель­ ную погрешность отсчета угла поворота моталки бсрм равной относительной погрешности измерения диаметра рулона, емкость счетчика моталки можно определить из соотношения:

При этом необходимое число импульсов импульсного датчика моталки на один оборот двигателя будет состав­ лять:

«мФм

Полученные по формулам (95) и (96) числа округ­ ляют до ближайших целых значений, после чего прово­ дят проверку правильности выбранных параметров и эффективности использования счетчика клети по фор­ муле:

130

Испытания разработанного для реверсивных станов дискретного измерителя диаметра рулона на двадцативалковом стане 400 показали, что погрешность измери­ теля не превышает 3% от измеряемой величины во всем рабочем диапазоне скоростей прокатки и натяжений по­ лосы.

3.КОМБИНИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ МОТАЛКИ

Непрерывное повышение рабочих скоростей, увеличе­ ние массы рулона и, следовательно, диапазона регули­ рования скорости вращения приводного двигателя изме­ нением потока возбуждения, сокращения времени уско­ рения прокатногостана и улучшения энергетических показателей привода обусловливает необходимость даль­ нейшего совершенствования электрооборудования намо­ точных устройств.

Это положение особенно справедливо применительно к мощным прокатным станам, масса рулона на которых достигает 40—45 тс, диапазон изменения радиуса рулона составляет 1—5, длительность ускорения стана не пре­ вышает 10—15 с. Мощность двигателя достигает 3000— 4000 кВт. Двигатель с такими параметрами является машиной предельной мощности. В этих условиях сокра­ щение габаритов приводного двигателя, уменьшение его маховых масс, улучшение энергетических показателей привода моталки в результате рационального использо­ вания известных способов регулирования скорости вра­ щения двигателей и построения схем управления имеет важное практическое значение. Можно показать, что ус­ ловия создания привода, отвечающего новым требова­ ниям, существенно облегчаются при применении комби­ нированной (двухзониой) системы управления, принцип действия которой хорошо виден на рис. 79, на котором приведены кривые изменения параметров привода при изменении радиуса рулона от 1 до 4. Диапазон регули­ рования 'скорости вращения п двигателя полем состав? ляет 1—2,4. Прокатку всего рулона осуществляют при постоянной скорости. По мере увеличения радиуса ру­ лона поток возбуждения двигателя Ф увеличивается и при радиусе R0 поток равен номинальному. Таким обра­ зом, в первой зоне (рис. 79) регулирование скорости вращения двигателя осуществляется изменением потока