CN109062276B - 一种立式活套张力间接控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及立式活套张力控制技术领域，尤其涉及一种立式活套张力间接控制方法。活套双闭环控制均采用转矩作为被控对象，采用间接张力控制模式，保持活套张力双闭环控制结构不变，将卷扬电机的实际工作转矩折算成实际张力，作为外层张力控制器的闭环反馈，内层闭环采用转矩控制器。本发明实施后，两种张力控制模式可以实现自由切换，如果张力计故障，可以立即将间接张力控制模式投入，缩短事故处理时间，由原来的三级以上事故变为一级以下事故，避免三级以上事故的发生，可以很好的提高机组作业率，减少事故的损失降低生产成本。

Description

一种立式活套张力间接控制方法

技术领域

本发明涉及热镀锌机组立式活套张力控制技术领域，尤其涉及一种立式活套张力间接控制方法。

背景技术

冷轧厂活套张力测量装置，使用一段时间后张力测量不稳定，经常发生线性漂移，导致测量张力与实际张力偏差过大，致使活套跑偏、张力断带报警。尤其是高量程和低量程时的线性度非常差，中间量程线性还满足要求，这样就造成生产薄料和厚料时，活套张力检测不准，产生事故，而生产中间规格的产品时张力测量还基本准确，导致事故分析困难，处理困难。

而且活套降套过程中，OS侧的压头反馈张力在0～-500daN左右波动，造成张力测量偏差过大，导致活套实际张力测量不准。活套张力计一般安装在二层平台上，更换特别困难，需要将钢板断开，然后将张力辊拆卸掉，需要4至6个小时高空作业才能完成，如果压头出现问题往往造成三级事故，甚至是重复事故。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种立式活套张力间接控制方法。提高热镀锌机组作业率，减少事故损失，降低生产成本，保证热镀锌机组运行稳定。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种立式活套张力间接控制方法，具体包括：

(1)根据生产工艺，不同的钢种对应不同的活套张力给定，与实际张力反馈进行偏差计算，经过PID控制器输出附加张力补偿，与活套张力给定求和，然后根据卷扬的直径，折算成张力转矩给定，然后将附加活套量产生的转矩补偿、钢板弯曲转矩补偿、活套升减速产生的转矩补偿及摩擦补偿作为卷扬电机的总转矩给定，发给变频器作为附加转矩输出，同时，根据电机的张力转矩反馈再次进行PID调节发给逆变器作为附加速度给定；从而间接保证活套张力控制的稳定；

(2)活套采用卷扬机构传动，通过钢绳带动活套车和配重来控制活套的升降和张力，活套张力控制采用间接张力控制模式；

活套双闭环控制均采用转矩作为被控对象，采用间接张力控制模式，保持活套张力双闭环控制结构不变，将卷扬电机的实际工作转矩折算成实际张力，作为外层张力控制器的闭环反馈，内层闭环采用转矩控制器；

(3)工作转矩折算成实际张力的计算方法：将电机的实际转矩反馈减掉附加活套量产生的转矩补偿、钢板弯曲转矩补偿、活套升减速产生的转矩补偿及摩擦补偿后，得到作用在钢板上的实际工作转矩N，再进行数学公式计算转换为钢板的实际张力，具体公式如下：

T＝N×G/(D/2)×n1/16

T：转矩折算的实际张力，单位：N；

N：作用在钢板上的实际工作转矩，单位：N·m；

G：减速机齿轮的减速比；

D：卷扬直径，单位：m；

n1：滑轮组的数量，单位：个；

16：表示立式活套有16个pass，单位：个。

与现有方法相比，本发明的有益效果是：

本发明实施后，两种张力控制模式可以实现自由切换，如果张力计故障，可以立即将间接张力控制模式投入，缩短事故处理时间，由原来的三级以上事故变为一级以下事故，避免三级以上事故的发生，可以很好的提高机组作业率，减少事故的损失降低生产成本。

附图说明

图1是本发明双闭环张力控制系统原理图；

图2是本发明立式活套控制结构框图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不用来限制本发明的范围：

实施例：

如图1、图2所示，鞍钢冷轧厂13#镀锌线立式活套是由卷扬、钢结构、活套车、动滑轮组、钢绳、配重、链条、齿轮减速箱、电机等设备组成。

原有控制模式为：立式活套采用直接张力控制，通过活套出口的张力计作为直接张力反馈，来控制活套卷扬电机的转矩，实现活套的张力控制。

具体控制原理：采用双闭环控制，外层闭环控制是采用张力控制器，内层闭环控制采用转矩控制器。根据生产工艺，不同的钢种对应不同的活套张力给定，与实际张力反馈进行偏差计算，经过PID控制器输出附加张力补偿，与活套张力给定求和，然后根据卷扬的直径，折算成张力转矩给定，然后附加活套量产生的转矩补偿、钢板弯曲转矩补偿，活套升减速产生的转矩补偿及摩擦补偿，作为卷扬电机的总转矩给定，发给变频器作为附加转矩输出，同时，根据电机的张力转矩反馈再次进行PID调节发给逆变器作为附加速度给定；从而间接保证活套张力控制的稳定。

新改进的立式活套张力控制原理为：由于活套采用卷扬机构来进行传动，卷扬上通过钢绳带动活套车来控制活套的升降和张力，在传动过程中不存在类似S辊的打滑等缺陷，所以在活套张力控制方面，可以采用间接张力控制模式，即保持活套张力双闭环控制结构不变，抛掉张力计的张力反馈，将卷扬电机的实际转矩通过数学公式折算成实际张力，作为外层张力控制器的闭环反馈，而内层转矩闭环控制不变，这样也可以做到活套张力控制的稳定。

间接张力控制模式是将活套双闭环控制均采用转矩来作为被控对象，来达到张力控制的效果，使用条件在于活套的传动机构设计不存在打滑的现象，所以电机实际转矩计算是准确的，可以代替张力计来测量张力。另外13#镀锌线机组的运行速度比较低，最大速度150m/min，张力的动态变化不十分频繁，要求控制系统的响应时间不必很快，所以间接张力控制模式是可以应用的。

新改进的立式活套张力控制方案与实施：根据新的张力控制原理，将电机的实际转矩反馈减掉转动惯量和摩擦转矩及其他补偿后，得到转矩N，再进行数学公式计算转换为实际张力。具体公式如下：

T＝N×G/(D/2)×n1/16

T：转矩折算的实际张力，G：减速机齿轮的减速比，D：卷扬直径，n1＝3表示3组滑轮组，16表示16个pass。作为张力控制器的反馈。

根据上述张力反馈，重新修正张力控制器的PID控制参数，以及各种动态补偿。

立式活套张力控制改变后的效果验证：

利用机组检修时间，对新的活套张力控制进行离线调试，通过调整活套张力控制器的 PID控制参数，以及对张力给定斜坡发生器的修正，新系统的张力控制基本上能够保持平稳。稳态控制时张力偏差在0.5％以内，远远好于直接张力控制的效果。动态调整时张力控制同比直接张力效果基本一致。

曲线分析：在活套保持位置不变，张力稳态控制过程中，直接张力控制同比间接张力控制稳定性要差很多。直接张力控制最大波动在3％左右，而间接张力控制最大波动在0.5％左右。另外活套位置控制的准确性来看，间接张力同比直接张力更加稳定。卷扬电机转矩本身的控制，间接张力也要比直接张力好的多。

在活套升降套动态张力调整过程中，直接张力控制模式响应要比间接张力控制快一点，张力最大波动在±25％之间。波动时间10s左右；间接张力模式由于控制转矩间接控制张力，所以响应时间要同比直接张力来得慢一点，张力最大波动在±35％，波动时间 15s左右。但从工艺要求来说，活套保持张力使得带钢不跑偏即可，在实际应用中两种控制模式都可以满足工艺要求。

本发明实施后，两种张力控制模式可以实现自由切换，如果张力计故障，可以立即将间接张力控制模式投入，缩短事故处理时间，由原来的三级以上事故变为一级以下事故，避免三级以上事故的发生，可以很好的提高机组作业率，减少事故的损失降低生产成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种立式活套张力间接控制方法，其特征在于，具体包括：

(1)根据生产工艺，不同的钢种对应不同的活套张力给定，与实际张力反馈进行偏差计算，经过PID控制器输出附加张力补偿，与活套张力给定求和，然后根据卷扬的直径，折算成张力转矩给定，然后将附加活套量产生的转矩补偿、钢板弯曲转矩补偿、活套升减速产生的转矩补偿及摩擦补偿作为卷扬电机的总转矩给定，发给变频器作为附加转矩输出，同时，根据电机的张力转矩反馈再次进行PID调节发给逆变器作为附加速度给定；从而间接保证活套张力控制的稳定；

(2)活套采用卷扬机构传动，通过钢绳带动活套车和配重来控制活套的升降和张力，活套张力控制采用间接张力控制模式；

活套双闭环控制均采用转矩作为被控对象，采用间接张力控制模式，保持活套张力双闭环控制结构不变，将卷扬电机的实际工作转矩折算成实际张力，作为外层张力控制器的闭环反馈，内层闭环采用转矩控制器；

(3)工作转矩折算成实际张力的计算方法：将电机的实际转矩反馈减掉附加活套量产生的转矩补偿、钢板弯曲转矩补偿、活套升减速产生的转矩补偿及摩擦补偿后，得到作用在钢板上的实际工作转矩N，再进行数学公式计算转换为钢板的实际张力，具体公式如下：

T＝N×G/(D/2)×n1/16

T：转矩折算的实际张力，单位：N；

N：作用在钢板上的实际工作转矩，单位：N·m；

G：减速机齿轮的减速比；

D：卷扬直径，单位：m；

n1：滑轮组的数量，单位：个；

16：表示立式活套有16个pass，单位：个。

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