книги из ГПНТБ / Челюсткин А.Б. Применение вычислительной техники для управления металлургическими агрегатами

Расположив фотореле ФР перед станом так, чтобы общая длина заготовки между фотореле и ножницами после прокатки точно соответствовала 10 мерным длинам, можно по времени между последним резом и моментом отпадания фотореле опреде­ лить длину остатка после десятого реза. Если в момент отпада­ ния фотореле ФР ножницы совершали рез (замкнулся путевой

выключатель ПВ ножниц), то вся длина заготовки после выхода из стана будет равна 10 мерным длинам, и, следовательно, поло­ жение флажкового выключателя ФВ должно быть оставлено на

номинале. Если же между моментом последнего замыкания

выключателя ПВ и моментом отпадания фотореле ФР прошло некоторое время, то оставшаяся длина заготовки будет больше 10 длин мерных резов. Очевидно, это превышение можно опреде­ лить как интеграл скорости металла на выходе из стана за пе­ риод между срабатыванием выключателя ПВ и отпаданием фо­ тореле ФР.

В рассматриваемой схеме величина остатка вычисляется при помощи электронного интегратора ЭИ, на вход которого по­

дается напряжение п2 тахогенератора ТГ, сочлененного с изме­

рительным роликом ИР. Схема включения этого интегратора мо­ жет быть выполнена так же, как схема, приведенная на рис. 74, а. Таким образом, интегратор запоминает напряжение,

пропорциональное расчетной длине остатка металла после 10

мерных резов.

Предположим, что определенная таким образом длина остат­

остатка, а отклонение мерной длины от номинала составит всего

3%. Если же длина остатка будет, например, равна 0,7 I, то при

10 резах увеличение длины мерных резов относительно номина­ ла составит 7%.

Чтобы уменьшить колебания длин мерного реза, целесооб­ разно при остатке, превосходящем 0,5 I, делать не 10, а 11 резов. В этом случае надо не увеличивать, а уменьшать длину мерного

системе СС введением в нее дополнительного напряжения рассо­ гласования Л17. Это напряжение снимается непосредственно с интегратора ЭИ, если величина остатка больше 0,5 I, или за­ дается как разность между некоторым эталонным напряжением 17э, пропорциональным I, и напряжением, снимаемым с интегра­ тора. Необходимые переключения цепей этих напряжений произ-

111

водятся поляризованным реле ПР, подключенным к выходу ин­ тегратора и к средней точке делителя напряжения U3 (рис. 781. Если напряжение Uи выхода интегратора ЭИ меньше половины эталонного напряжения U3, то поляризованное реле подключает вход следящей системы СС на напряжение Un; если же

■ то на вход системы СС подается напряжение

Иэ — UK, что изменяет не только величину напряжения рассо­ гласования, но и его знак. Таким образом, величина и знак пере­ мещения флажкового выключателя автоматически задаются

ли

Рис. 78. Схема коммутационных це­ пей электронного интегратора для определения напряжения рассогла­ сования следящей системы флажково­ го выключателя

в соответствии с расчетной длиной остатка заготовки сверх де­ сятикратной номинальной. Очевидно, что фактическое переме­

щение флажкового выключателя должно быть в 10 раз меньше вычисленной длины остатка. Это достигается соответствующим

выбором масштабов между напряжениями, действующими в схе­ ме, и действительными длинами. В целях упрощения схемы этот

масштаб сохраняется неизменным как при 10, так и при 11 ре-

зах. Получающаяся при этом ошибка в раскрое длин не превы­

шает 0,1 - 5 = 0,5% по отношению к номинальной.

Рассмотренная схема обеспечивает требуемую точность лишь при условии, если расстояние между фотореле и ножницами действительно соответствует десятикратной номинальной длине.

Однако в процессе работы стана из-за изменения настройки от­ дельных клетей, температурных деформаций валков и их износа это соответствие нарушается. Нарушается оно также из-за не­

постоянства входных размеров и колебаний температуры прока­

тываемого металла, что вызывает изменение обжатий по клетям стана и соответствующее изменение удлинения металла в процес­

стана, целесообразно применять сочетание фотореле и регули­ руемого .электронного реле времени. Для этой цели фотореле

ФР следует установить несколько дальше от стана, чем это определяется расчетом. В качестве электронного реле времени можно использовать электронный интегратор, осуществляющий интегрирование напряжения тахогенератора ТГ измерительного

112

ролика ИР, установленного перед первой клетью стана.

Начав интегрирование в момент отпадания фотореле и установив определенное напряжение выхода интегратора, при котором

срабатывает выходное реле Р, можно добиться срабатывания этого реле при вполне определенном расстоянии от заднего конца заготовки до стана. Следовательно, изменяя напряжение срабатывания UQp реле Р. получим тот же эффект, что и при перемещении фотореле.

Напряжение срабатывания реле Р изменяется автоматически в соответствии с фактическим изменением удлинения металла в

стане. Это удлинение рассчитывается вычислительным устрой­ ством ВУ путем деления скорости выхода металла из стана на скорость входа металла в стан, которые измеряются тахогенера­ торами ТГ роликов ИР. Вычислительное устройство, реализую­ щее операцию деления, может быть выполнено по одной из схем, описанных выше. Таким образом, если в стан поступает заго­

товка, сечение которой больше нормального, удлинение метал­ ла в стане увеличивается, и соответственно увеличивается на­ пряжение срабатывания реле Р; тем самым осуществляется учет увеличения объема металла перед станом и в валках кле­ тей.

Однако наличие такой коррекции не обеспечивает точного определения длины остатка, поскольку не учитывается связь между удлинением и настройкой клетей стана. Поэтому оконча­

новании замера длины последнего куска разрезаемой заготовки. Если эта длина выходит за пределы допуска, напряжение Ucpi подаваемое в вычислительное устройство, изменяется при помощи реверсивного шагового искателя небольшими ступеня­ ми до тех пор, пока длина последнего куска разрезанной заго­

товки не будет укладываться в пределы допуска.

Длина последнего куска контролируется при помощи трех фотореле ФР1, ФР2 и ФРЗ. Отпадание реле ФРЗ свидетельству­ ет о том, что через ножницы проходит последний кусок (эго фотореле используется для блокирования схемы управления

ножницами УН во избежание отрезания короткого заднего конца). Если после отпадания реле ФРЗ, в момент срабатыва­ ния выключателя ФВ, будут засвечены одновременно оба реле

ФР1 и ФР2, это значит, что длина последнего куска выше нормы, и привод реверсивного шагового искателя ШИ получит импульс, вызывающий ступенчатое увеличение напряжения ДерЕсли же

засвечено лишь одно фотореле ФР2. Ступень изменения Нср при

введен вручную ряд параметров (содержание в металле угле­

рода, легирующих и т. п.). Однако это устройство не может в

принципе обеспечить достаточную точность, поскольку уравне­ ния, связывающие механические свойства металла с его соста­ вом и температурой, являются приближенными. Поэтому наря­ ду с ним необходимо применить второе вычислительное устрой­ ство, которое по результатам измерения толщины листа вводи­ ло бы поправки в первое вычислительное устройство.

В приведенной на рис. 79 схеме автоматически опреде­ ляется коэффициент пропор­ циональности между величи­ ной отклонения температуры от «нормы» и величиной до­ полнительного перемещения нажимного устройства. При введении этой коррекции вы­ ходная толщина листа не

зависит от колебаний его температуры. В этой схеме основная цепь воздействия

пропорциональна отклоне­ нию температуры от «нормы» (устанавливаемой вручную опера-

тором).

Примем, что при включении системы автоматической коррек­

ции в работу коэффициент пропорциональности был установ­ лен равным нулю. Совершенно очевидно, что при этом колеба­ ния температуры листа будут вызывать соответствующие изме­ нения его выходной толщины, которые фиксируются рентгенов­

ским или радиоактивным измерителем толщины ИТ, установ­ ленным за станом. Допустим, Что пирометр зафиксировал уменьшение температуры листа по сравнению с нормой на 30°,

а измеритель толщины указывает на увеличение выходной тол­

щины листа на 0,15 мм. Соотношения между этими параметра­ ми показывают, что падение температуры листа на 1° дает

фициент пропорциональности между величиной отклонения температуры листа и величиной изменения задания следящей системе автоматического управления нажимным устройством,

равным 0,005 мм)°С. Предположим, что температура следую­ щего прокатываемого листа меньше нормы на 20°, следователь-

*8 115

но, в последнем пропуске верхний валок должен опуститься на

0,1 мм ниже, чем это определяется программой обжатий. Обусловленное этим дополнительным перемещением увеличе­ ние обжатия в последнем пропуске приведет к увеличению усилий, действующих на валки, и повышению деформации кле­

ти, в результате чего толщина листа окажется несколько выше нормальной- В процессе прокатки следующего по очереди листа

коэффициент пропорциональности уточнится, и отклонение толщины еще более уменьшится. Очевидно, что каждое най­ денное значение коэффициента пропорциональности должно

запоминаться и сохраняться неизменным до следующего пропуска.

На рис. 80 приведена схема, реализующая требуемую пос­

ледовательность определения искомого коэффициента. Выявт

ленное отклонение температуры ДТ подается на блок запазды­ вания БЗ, откуда значение ЛТ3 выдается одновременно со зна­

чением отклонения толщины Д/г, измеренным измерителем

толщины ИТ. Электромеханическое вычислительное устрой­

ство ВУ, состоящее из усилителя ЭУ, балансировочного двига­

теля БД и двух реохордов R и Rit реализует операцию деле-

116

ния х = Автоматический м.ост из реохордов R{ и R2 запоми­

нает значение найденного коэффициента. Корректирующий сиг­ нал хТ снимается со вспомогательного реохорда Rs, получающего

напряжение, пропорциональное ДТ, и добавляется к напряжению

рассогласования, снимаемому со следящего СП и программного ПП потенциометров.

Допустим, что при включении системы коррекции ползунки . всех реохордов занимали нулевые положения. При последнем проходе очередного листа срабатывает реле К, контакты ко­ торого замыкают цепь балансировочного двигателя БД вычис­ лительного устройства, и оно производит деление измеренных

значений Д/г и ДТ. После окончания пропуска реле К отпада­

ет, и его контакт замыкает цепь балансировочного двигателя автоматического моста AM, осуществляя запоминание найден­ ного значения х. При этом в следящую систему нажимного

устройства через трансформатор Т подается корректирующий

сигнал AS, снимаемый с реохорда R3. Одновременно значение AS подается на вход вычислительного устройства. Если значе­ ние корректирующего сигнала выбрано правильно, то в послед­

быть обусловлены и другими факторами, помимо температу­ ры, поэтому в рассмотренной схеме автоматическое определе­ ние коэффициента пропорциональности связано с некоторыми погрешностями. Более правильно было бы оценивать только такие колебания толщины, которые обусловлены лишь колеба­ ниями температуры, т. е. принимать во внимание только коле­ бания толщины, совпадающие с колебаниями температуры. Такая избирательность достигается в системе, имеющей так называемый корреляционный анализатор. Этот анализатор не­ прерывно вычисляет взаимно корреляционную зависимость

t

<р = J" ДТ (7) - Д/г (/) dt,

о

где Д7’(/)—колебания температуры прокатываемого металла; A/z(Z) —изменения его толщины после выхода из стана. Очевидно, произведение AT'(Z) А/г(/) не будет равно нулю

117

о

неизменной величиной, соответствующей требуемому коэффи­ циенту пропорциональности. ДА

Рис. 81. Схема электромеханического вычислительного ус­ тройства для расчета взаимно корреляционной зависимости

Электромеханическое вычислительное устройство, схема которого приведена на рис. 81, осуществляет операции перем­ ножения отклонений толщины и температуры, а также интег­ рирования этого произведения по времени. В качестве множи­ тельного и интегрирующего звеньев используется двухфазный двигатель РД, одна обмотка которого получает напряжение,

щения его ротора определяются произведением напряжений,

приложенных к обмоткам его статора (необходимый фазовый сдвиг 90° осуществляется фазоповоротной схемой в одном из

усилителей) 21- С валом ротора двигателя РД сочленен через редук­

1 Случайные совпадения неравенства АГ(0 и Д/г (t) нулю при колебаниях толщины, вызванных не только колебаниями температуры, но и другими при­ чинами, при интегрировании произведения ДТ(/) • Д/г(/) по времени не оказы­ вают влияния на величину <р.

2 В целях повышения чувствительности множительного электромеханиче­ ского звена используется схема, в которой на одну обмотку двигателя РД подается напряжение, пропорциональное одному сомножителю, а на другую —

номинальное напряжение в виде импульсов, скважность которых пропорцио­ нальна второму сомножителю, а фаза — фазе этого'сомножителя.

Вместо электромеханического множительного и интегрирующих звеньев могут быть также применены электронные звенья.

118

тор ползулок реохорда пропорционирования РПР, положение которого определяется найденным коэффициентом пропорцио­ нальности ®. Реохорд РПР получает питание от схемы измере­ ния температуры полосы на входе в стан; это напряжение пропорционально величине отклонения температуры от номи­ нальной Д7ВХ. Таким образом, с помощью реохорда РПР осуществляется умножение этого напряжения на коэффициент <р. Результирующее напряжение ф-ДТвх, как и в первой систе­ ме, подается в схему следящей системы нажимных устройств,

туру, поэтому установленный коэффициент пропорциональности будет чрезмерно велик и качество регулирования толщины этой полосы будет хуже до тех пор, пока не будет найден новый коэф­ фициент пропорциональности.

Чтобы уменьшить влияние изменения общей температуры полосы на работу системы регулирования, -в схеме предусмот­ рен нелинейный функциональный преобразователь ПР, который устанавливает приближенную зависимость между напряжением на выходе схемы измерения температуры и напряжением, пита­ ющим реохорд РПР, как функцию общей температуры полосы. Как показали исследования, для высокоуглеродистых сталей эта функциональная зависимость близка к параболе. Поэтому в качестве функционального преобразователя может быть ис­ пользован квадратичный элемент (см. главу I). Применение функционального преобразователя уменьшает время отыска­ ния схемой требуемого значения коэффициента пропорцио­ нальности.

Рассмотренный метод автоматической коррекции обжатия в функции температуры может быть использован не только для реверсивного, но и для непрерывного стана горячей прокатки.

Основной причиной разнотолщинности горячекатаной тонкой

талла в нагревательных печах.

Принципиальная схема регулирования толщины полосы на

непрерывном стане горячей прокатки приведена на рис. 82. Сле­ дящие системы СС изменяют положение нажимных винтов пер­ вых клетей в соответствии с колебаниями температуры полосы,

119