RU1819167C - Способ уменьшени ударов в кинематической линии клети прокатного стана и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: металлурги , регулирование скорости электропривода валков клетей прокатных станов. Сущность изобретени : автоматическа  система регулировани  скорости электропривода, измеритель крут щего момента в валопроводе, электродвигатель 5, дифференцирующее звено 8, фильтр 9 низких частот, релейный пороговый элемент 10 и управл емый полупроводниковый ключ 11, задатчик 15 скорости , тиристорный преобразователь 16. 2 с.п, ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к автоматизированному управлению электроприводами с упругой механиче- скбй передачей и зазорами в кинематической линии привода, и может быть использовано дл  автоматического регулировани  скорости валков обжимных прокатных станов и в других автоматизированных агрегатах, содержащих измерители крут щего момента в механической передаче электропривода.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и снижение динамических нагрузок в кинематической линии путем снижени  колебательности электропривода после выброса слитка. Использование изобретени  в прокатном производстве позволит повысить производительность прокатных агрегатов за счет интенсификации технологических режимов прокатки металла и сокращени  технологических пауз.

На фиг.1 дано устройство дл  осуществлени  способа уменьшени  ударов в кинематической линии клети прокатного стана.

Оно содержит (см. фиг.1) прокатываемый слиток 1 металла, валки 2, составл ющие вместе с валопроводом 3, зазором 4 в сочленени х и  корем электродвигател  5 кинематическую линию клети прокатного стана; заземленный 6 и изолированный 7 подшипники электродвигател  5, дифференцирующее звено 8, фильтр 9 низких частот , релейный пороговый элемент 10, управл емый ключ 11, нормально замкнутый контакт 12 датчика буксовок валков, нормально открытый контакт 13 датчика захвата металла валками, блок 14 регул торов автоматической системы регулировани  скорости электродвигател  5, задатчмк 15 скорости и тиристорный преобразователь 16.

На фиг. 2 показаны диаграммы:

крут щего момента Мв в валопроводе;

производной крут щего момента Мв в валопроводе;

сигнала U на выходе фильтра низких частот;

тока 1Д в  корной цепи электропривода;

скорости электродвигател  мл и валков ofe прокатной клети.

В установившемс  режиме прокатки слитка 1 в валках 2 клети зазор 4 в кинематической линии привода замкнут, крут щий момент в валопроводе 3 соответствует моменту прокатки, а упруга  деформаци  скручивани  валопровода 3 пропорциональна моменту прокатки. ЭДС подшипниковых то- ков электродвигател  5 измен етс  несуще- стеенно,поэтому сигнал, пропорциональный значению производной крут щего момента в валопроводе, приблизительно равен нулю. Согласно способу сравнивают измеренное значение производной крут щего момента с заданным пороговым значением и, так как производна  крут щего момента меньше заданного порогового значени , корректирующее воз- действие на автоматическую систему регулировани  скорости не подаетс , то есть на вход блока регул торов 14 автоматической системы регулировани  скорости электродвигател  5 подают только сигнал задани  скорости с выхода блока 15, и ско- рость электродвигател  5 стабилизируетс  относительно заданного значени  в соответствии с традиционным принципом регу

лировани  по отклонению.

В момент начала выброса слитка 1, когда конец слитка начинает выходить из очага пластической деформации металла валками и момент прокатки начинает уменьшатьс , в св зи с изменением крут щего момента в упругом валопроводе 3, измен ютс  и магнитоупругие свойства участка вала электродвигател  5 между заземленным и изолированным подшипниками 6 и 7, в результате чего происходитизменение ЭДС подшипниковых токов электродвигател  5. При помощи дифференцирующего звена 8 выдел ют первую производную крут щего момента в валопроводе 3, а при помощи фильтра 9 низких частот задерживают нара- стание сигнала производной крут щего момента , Когда же значение сигнала производной крут щего момента на выходе фильтра 9 увеличиваетс  до установленного порогового значени  и с момента начала выброса слитка истекает заданный интервал времени - г, скорость электродвигател  5 начинают уменьшать пропорционально производной крут щего момента в валопро- аоде 3, при помощи сигнала производной крут щего момента, который подают на вход блока регул торов 14 автоматической системы регулировани  скорости электродвигател  5 через замкнутые, под действием выходного напр жени  релейного элемента 10, контакты управл емого ключа 11.

Итак, в течение интервала времени скорость электродвигател  5 и валков 2 увеличиваетс , так как момент прокатки в про5 5 0 .

5

0 5 0 5 0 5

цессе выхода слитка из валков 2 уменьшаетс , а электромагнитный момент двигател  в начале этого процесса практически не измен етс . В результате под действием избыточного электромагнитного момента скорость двигател  и валков возрастает больше заданного значени  и во вращающихс  массах кинематической линии привода запасаетс  избыточна  кинетическа  энерги . В момент времени ti, когда с момента начала выброса слитка проходит отрезок времени -т , и приращени  кинетической энергии относительно уровн , соответствующего заданной скорости, становитс  достаточно дл  прокатки оставшегос  в валках конца слитка, скорость электродвигател  начинают уменьшать.

Одновременно уменьшаетс  и скорость валков под действием убывающего момента прокатки недокатанного конца слитка 1, что приводит к раскручиванию упругого валопровода и уменьшению крут щего момента в нем до момента холостого хода привода. Длительность интервала времени -т и соотношение моментов торможени  прокатных валков и электродвигател  в первом при- ближенииопредел ютс  из услови  баланса приращени  кинетической энергии вращающихс  масс электропривода клети относительно заданного значени  скорости и потенциальной энергии, необходимой дл  прокатки конца слитка, наход щегос  в момент осуществлени  корректирующего воз: действи  в очаге деформации между валками.

Таким образом, торможение электродвигател  осуществл етс  посредством форсированного уменьшени  тока в  корной цепи электродвигател  до нул , тогда к моменту времени прекращени  корректирующего воздействи  и выхода слитка из валков скорость валков и двигател  уменьшаетс  до заданного значени . Так формируетс  неколебательный характер переходного процесса к режиму холостого хода электропривода, устран етс  перерегулирование скорости электродвигател  и валков, предотвращаетс  раскрытие зазоров и возникновение ударов в кинематической линии привода валков после выброса слитка, и, следовательно, снижаетс  веро тность возникновени  аварийных ситуаций при захвате следующего слитка при двухслитковой прокатке.

Регулирование скорости двигател  до следующего выброса слитка осуществл етс  в соответствии с традиционным принципом регулировани  по отклонению регулируемого параметра, реализуемым автематической системой регулировани  скорости электродвигател  5.

Устройство дл  осуществлени  способа уменьшени  ударов в кинематической линии клети прокатного стана работает следующим образом. Рассмотрим дл  примера технологический цикл двухслитковой прокатки обжимной прокатной клети блюминга , то есть наиболее т желый режим прокатки по уровню динамических нагрузок на электропривод,

Так в соответствии с технологией прокатки после захвата первого слитка скорость электродвигател  5 увеличивают до максимального значени , и при прокатке слитка 1 в установившемс  режиме электромагнитный момент двигател  5 и крут щий момент в валопроводе 3 соответствуют моменту прокатки слитка 1 (см. фиг.2) и измен ютс  незначительно. ЭДС подшипниковых токов электродвигател  5 в установившемс  режиме тоже не измен етс , и на выходе дифференцирующего звена 8 сигнал, пропорциональный производной крут щего момента, незначительно отличаетс  от нул .

С выхода звена 8 сигнал первой производной крут щего момента поступает на вход фильтра низкой частоты, а с выхода фильтра 9 - на вход релейного порогового элемента 10. Так как в установившемс  режиме прокатки амплитудное значение сигнала первой производной близко к нулю, т.е. меньше порога срабатывани  элемента 10, то на управл ющем входе ключа 11 сигнал равен логическому нулю, и ключ находитс  в исходном состо нии, и его контакты нормально открыты, а выход-дифференцирующего звена 8 отсоединен от входа автоматической системы регулировани . Таким образом, во врем  прокатки слитка на вход блока 14 регул торов системы регулировани  подаетс  только сигнал задани  скорости с выхода задатчика 15 и автоматическа  система регулировани  реализует традиционный принцип регулировани  скорости двигател  по отклонению.

В момент времени to конец первого слитка начинает выходить из очага деформации металла, образованного валками 2. Момент прокатки слитка 1 начинает уменьшатьс , вследствие чего нарушаетс  равновесие моментов в кинематической линии, и скорость электродвигател  и валков начинает увеличиватьс  сверх заданного значени . в начале этого процесса электромагнитный момент двигател  измен етс  незначительно , а момент прокатки уменьшаетс  в соответствии с технологическими параметрами прокатной клети.

В св зи с изменением крут щего момента в упругом валопроводе 3 при выбросе слитка возникают изменени  магнитоупру- гих свойств участка вала электродвигател  5 между заземленным и изолированным подшипниками 6 и 7, что влечет за собой изменение ЭДС подшипниковых токов двигател  5. Изолированный подшипник 7 соединен со входом дифференцирующего

0 звена 8, на выходе которого сигнал пропорционален производной крут щего момента в валопроводе 3.

В начале выброса слитка значение производной крут щего момента резко возра5 стает. Крива  изменени  сигнала на выходе звена 8 показана на диаграмме б) фис.2. Фильтр низких частот 9 задерживает изменение этого сигнала в соответствии с посто нной времени фильтра, и на релейном

0 элементе 10 осуществл етс  сравнение сигнала производной крут щего момента с установленным порогом срабатывани  - элемента 10, причем порог срабатывани  и посто нна  времени фильтра 9 выбираютс 

5 так, что сигнал на выходе фильтра достигает порога срабатывани  релейного элемента через интервал времени т в момент времени tt. На выходе элемента 10 и на управл ющем входе ключа 11 по вл етс  сигнал

0 логической единицы, ключ замыкает свои контакты и подсоедин ет выход дифференцирующего звена 8 через контакты датчиков захвата 13 и буксовки 12, которые блокируют срабатывание устройства в соответствующих

5 режимах, к второму корректирующему входу блока регул торов системы регулировани  скорости. То есть корректирующий сигнал, пропорциональный производной крут щего момента в валопроводе 3,подаетс  на вход

0 системы регулировани  с заданной задержкой времени т относительно момента времени начала выброса слитка из валков 2. Величина корректирующего сигнала пропорциональна производной крут щего мо- 5 мента, что позвол ет измен ть скорость спада тока электродвигател  и величину задержки г при различных скорост х прокатки слитка.

В течение времени (ti-t0) т скорость

0 двигател  и валков увеличиваетс , а момент прокатки и величина упругой деформации вала уменьшаютс  (см. диаграммы а), д) на фиг. 2). В момент времени ti система регулировани  начинает отрабатывать коррек5 тирующее воздействие, и ток электродвигател  форсированно уменьшаетс  до нул , а скорость двигател  начинает уменьшатьс . Одновременно уменьшаетс  и скорость валков блюминга под действием

момента сопротивлени  недокатанной части елитка, что приводит к раскручиванию упругого валопровода и уменьшению крут щего момента в нем до момента холостого хода привода. Таким образом, предотвра- щаетс  раскрытие зазоров и возникновение ударов в кинематической линии электропривода в процессе выброса слитка.

Когда производна  крут щего момента уменьшаетс , а значение сигнала на выходе фильтра 9 достигает порога срабатывани  релейного элемента 10, релейный элемент возвращаетс  ё исходное состо ние, а ключ 11 размыкает свои контакты и выход дифференцирующего звена 8 отсоедин етс  от входа блока 14 регул торов и скорость двигател  до следующего выброса слитка стабилизируетс  системой регулировани  в соответствии с традиционным принципом регулировани  по отклонению.

При двухслитковой прокатке после выброса первого слитка в валки сразу задаетс  второй слиток, который следует с минимальным временным интервалом за первым. После осуществлени  корректирующего воздействи  в системе электропривода валков 2 переходный процесс к установившемус  режиму холостого хода заканчиваетс  сразу после выхода слитка из валков, - так зазоры в кинематической линии клети замкнуты , а скорость электродвигател  и валков равна заданному значению. Следовательно, в системе регулировани  скорости валков сформирована благопри тна  динамическа  ситуаци  дл  захвата второго слитка. Таким образом уменьшаетс  веро тность возникновени  аварийной динамической ситуации при захвате второго слитка, то есть повышаетс  надежность системы регулировани  скорости электродвигател  валков блюминга.

Формул а изобретени  

1. Способ уменьшени  ударов в кинематической линии клети прокатного стана преимущественно при выбросе металла из валков, включающий измерение крут щего момента в валопроводе и определение скорости его изменени , сравнение скорости изменени  крут щего момента в валопроводе с заданным пороговым его значением и

отработку разности сравниваемых значений во врем  выброса слитка путем уменьшени  скорости электродвигател  пропорционально производной крут щего

момента в валопроводе, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  надежности и снижени  динамических нагрузок в кинематической линии путем снижени  колебательности электропривода после выброса слитка, скорость электродвигател  снижают с заданным запаздыванием относительно момента времени начала выброса слитка, длительность которого определ ют из услови  баланса: приращени  кинетической энергии вращающихс  масс электропривода клети валков относительно уровн , соответствующего заданному значению скорости, и энергии, необходимой дл  прокатки оставшегос  в валках конца заготовки

в момент осуществлени  корректирующего воздействи .

2. Устройство дл  уменьшени  ударов в кинематической линии клети прокатного стана преимущественно при выбросе металла из валков, содержащее электродвигатель валков, один из подшипников которого изолирован электрически, тиристорный преобразователь, подсоединенный к  корю электродвигател , вход которого соединен с

выходом блока регул торов автоматической системы регулировани  скорости электродвигател , первый вход которого соединен с выходом задатчика скорости, а второй кор-. ректирующий вход соединен с последовательно включенными нормально открытым и нормально замкнутым контактами датчика захвата металла валками и датчика буксовки валков соответственно, изолированный же подшипник соединен с дифференцирующим звеном, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности клети, устройство снабжено фильтром низкой частоты , пороговым элементом и ключом, управл ющий вход которого подсоединен к

выходу порогового элемента, вход которого подключен к выходу фильтра низкой частоты , который входом соединен с информационным входом ключа и выходом дифференцирующего звена, а выход ключа

соединен с контактом датчика буксовок.