RU21276U1 - Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья - Google Patents

Description

Объект- полезная модель

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ЗОНЫ ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МАШИНЫ

НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ.

Полезная модель относнтся к металлургии, в частности к машинам непрерывного литья и может быть использована при создании систем автоматического управления процессом литья слитков.

Известно устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машин непрерывного литья (МНЛ) с многороликовым тянуш;е-правильным устройством и двигателями вращения тянущих роликов, содержащее датчики тока, выполненные с возможностью измерения суммарного тока двигателей радиального и криволинейного участков зоны вторичного охлаждения МНЛ, выходы которых соединены с вычислительным блоком, и системы регулирования двигателей тянущих роликов радиального, криволинейного и горизонтального участков МНЛ, вход одной из которых соединен с выходом вычислительного блока (см., например, патент РФ № 2133651, B22D11/16).

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает своевременное обнаружение буксовки одного или нескольких роликов по слитку и не позволяет восстановить контакт ролика со слитком, что приводит к образованию в слитке дополнительных динамических продольных усилий за счет динамического перераспределения усилий вытягивания слитка между электродвигателями соседних роликов на участке, в результате чего, в теле слитка образуются трещины. Кроме того, скачкообразный срыв контакта ролика со слитком и восстановление его по истечении неопределенного времени приводят к изменению скорости литья заготовки, в результате чего в слитке возникают значительные термические усилия, которые способствуют

- 2 - 0 Q t fl

MnK B22Dll/16

образованию в теле слитка глубоких гнездообразных и перпендикулярных трещин.

Наиболее близким аналогом является устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья с многороликовым механизмом вытягивания слитка и электродвигателями вращения тянущих роликов, содержащее вычислительный блок, систему регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов и по числу упомянутых электродвигателей силовые резисторы и регуляторы момента, причем управляющий вход каждого регулятора момента соединен с соответствующим ему выходом вычислительного блока, его функциональный выход соединен с выводом соответствующего ему силового резистора, другой вывод которого соединен с первым выводом соответствующего электродвигателя вращения тянущих роликов, а второй вывод каждого упомянутого электродвигателя соединен со вторым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов (см. свидетельство на полезную модель №15676, B22D11/16).

Недостатком известного устройства является невозможность своевременного обнаружения буксовки одного или нескольких роликов по поверхности слитка и быстрого восстановления их контакта, в результате чего, при буксовке происходит скачкообразное уменьшение тока нагрузки электродвигателей вращения тянущих роликов и увеличение задания на ток нагрузки. Это приводит к увеличению рассогласования линейных скоростей между роликом и слитком и образованию в последнем динамических продольных усилий за счет неравномерного распределения усилий вытягивания слитка между электродвигателями соседних роликов, в результате чего, в слитке образуются трещины. Кроме того, в результате скачкообразного срыва контакта ролика со слитком и восстановления его только по истечении определенного времени происходит изменение скорости литья заготовки, что приводит к образованию в теле слитка глубоких гнездообразных и перпендикулярных трещин, а, следовательно, и к ухудшению качества слитка.

Технический результат при использовании полезной модели заключается в своевременном обнаружении начала буксовки тянущих роликов, мягком восстановлении контакта тянущего ролика со слитком и поддержании на постоянном заданном уровне скорости литья заготовки, что обеспечит повышение качества слитка за счет снижения числа и глубины трещин путем исключения в теле слитка дополнительных динамических и термических усилий.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья с многороликовым механизмом вытягивания слитка и электродвигателями вращения тянущих роликов, содержащим вычислительный блок, систему регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов и по числу упомянутых электродвигателей силовые резисторы и регуляторы момента, причем управляющий вход каждого регулятора момента соединен с соответствующим ему выходом вычислительного блока, его функциональный выход соединен с выводом соответствующего ему силового резистора, другой вывод которого соединен с первым выводом соответствующего электродвигателя вращения тянущих роликов, а второй вывод каждого упомянутого электродвигателя соединен со вторым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов, согласно изменению, в него по числу электродвигателей вращения тянущих роликов дополнительно введены датчики тока, дифференциальные звенья и логические контроллеры, при этом каждый датчик тока одним силовым выводом соединен с функциональным входом соответствующего ему регулятора момента, другим силовым выводом - с первым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов, его информационный выход соединен с первым входом соответствующего ему логического контроллера и с входом дифференциального звена, выход которого соединен со вторым входом логического контроллера, третий вход упомянутого логического контроллера соединен с соответствующим ему выходом вычислитель24 //У/ /4

V 3

ного блока и с управляющим входом регулятора момента, а дискретный выход логического контроллера соединен с соответствующим дискретным входом вычислительного блока.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где :

на фиг. 1 изображена структурная схема устройства автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья;

на фиг. 2 - механические характеристики электродвигателей вращения тянущих роликов, поясняющие работу заявляемого устройства.

Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья содержит электродвигатели 1 (фиг. 1) вращения тянущих роликов 2 зоны вторичного охлаждения МЫЛ, предназначенных для вытягивания слитка 3, систему регулирования 4 упомянутых электродвигателей 1 и вычислительный блок 5, имеющий четыре входа: вход задания на скорость (Узе) слитка 3 и три информационных входа: о ширине (В) слитка , температуре металла в кристаллизаторе (t°) и марке стали (МС) отливаемого слитка 3. По числу электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2 устройство содержит регуляторы момента 6 (фиг.1), силовые резисторы 7, датчики тока 8, дифференциальные звенья 9 и логический контроллеры 10. При этом первый силовой вывод каждого датчика тока 8 соединен с первым выходом системы регулирования 4 электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2, а его второй силовой вывод соединен с функциональным входом соответствующего регулятора момента 6, функциональный выход которого соединен с первым выводом соответствующего силового резистора 7, а второй вывод силового резистора 7 соединен с первым выводом соответствующего электродвигателя 1 вращения тянущих роликов 2. Второй вывод каждого электродвигателя 1 вращения тянущих роликов 2 соединен со вторым выходом системы регулирования 4 электродвигателей 1. Кроме того, информационный выход каждого датчика тока 8 (фиг. 1) соединен с первым входом соответствующего ему логического

контроллера 10 и входом дифференциального звена9, выход которого соединен со вторым входом логического контролера 10. Третий вход указанного логического контроллера 10 соединен с соответствующим ему выходом вычислительно блока 5 и унравляющим входом регулятора момента 6, а дискретный выход логического контроллера 10 соединен с соответствующим дискретным входом вычислительного блока 5.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

В период подготовки МНЛ к очередной разливке металла, когда технологические параметры В, t° и марка стали (МС) отсутствуют, на всех выходах вычислительно блока 5 (фиг. 1) будут установлены нулевые значения напряжений задания на момент регуляторов момента 6 электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2 зоны вторичного охлаждения. Кроме этого, на дискретных выходах всех логических контроллеров 10 также будут установлены нулевые значения напряжений ид1-0.

В соответствии с заданной технологией разливки до ввода затравки в кристаллизатор проводится прокрутка на холостом ходу электропривода зоны вторичного охлаждения на предполагаемой рабочей скорости литья заготовки посредством изменения задания на скорость Изс на входе системы регулирования 4 электродвигателей 1. При этом электродвигатели вращения 1 тянущих роликов 2 преодолевают сопротивление только сил трения в линиях привода «электродвигатель - тянущий ролик, чему соответствует протекание в якорных цепях каждого электродвигателя 1 токов холостого Ixxj. Значения напряжений Щт на выходах датчиков тока 8, эквивалентные значениям токов холостого хода Ixxi соответствующих им электродвигателей 1, поступают на первые входы соответствующих им логических контроллеров 10 и по условию в каждом логическом контроллере 10 запоминается величина напряжения Щтхх;, эквивалентная току холостого хода соответствующего ему электродвигателя.

ричного охлаждения технологические параметры отливаемой заготовки В, t°, и МС вводят в вычислительный блок 5, в котором производится расчет и вывод напряжений задания на моменты UMJ для всех регуляторов момента 6 электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2 зоны вторичного охлаждения МНЛ. При этом эти напряжения задания на момент UMJ Ф О поступают на третьи входы соответствующих логических контроллеров 10 (фиг.1), блокируя тем самым изменение хранящихся в них величин напряжения идтхх, эквивалентных току холостого хода соответствующего электродвигателя, и на управляющие входы соответствующих регуляторов момента 6, обеспечивая тем самым вытягивания слитка 3 с оптимальным распределением моментов по электродвигателям 1 тянущих роликов 2, рассчитанном в вычислительном блоке 5.

Если в процессе вытягивания слитка 3 на каком-либо тянущем ролике 2 МНЛ происходит срыв контакта ролика 2 со слитком 3 и начинается буксовка, то в соответствующем логическом контроллере 10 на основании информации, поступающей от датчика тока 8 и дифференциального звена 9 идентифицируется начало буксовки, после чего на дискретный выход логического контроллера 10 выводится напряжение отличное от нуля Щ О, которое поступает на соответствующий дискретный вход вычислительного блока 5. По сигналу ид О в вычислительном блоке 5 определяется номер тянущего ролика 2, на котором произошла буксовка и осуществляется расчет новых значений напряжения задания UMJ данного тянущего ролика 2 и следующего за ним по технологической линии другого тянущего ролика 2 из условия:

М|+М2 М,+М2(1),

где М и М2 - моменты на двух электродвигателях смежных роликов до возникновения буксовки;

- момент на электродвигателе буксующего тянущего ролика; Ма - момент на электродвигателе тянущего ролика, следующего за буксующем роликом.

Таким образом, вывод на управляющие входы регуляторов моментов 6 напряжений UMJ для двух смежных тянущих роликов 2 позволяет достичь согласования линейных скоростей буксующего тянущего ролика 2 со слитком 3, что обеспечивает мягкое, без динамических продольных усилий, восстановление контакта ролика 2 со слитком 3, а увеличение момента нагрузки на последующем после буксующего тянущем ролике 2 в соответствии с формулой (1) позволяет достичь постоянство приложенного к слитку момента вытягивания, что обеспечивает постоянство скорости литья заготовки.

В результате этого, в теле слитка исключается возможность возникновения дополнительных динамических продольных и термических усилий, что снижает число и глубину гнездообразных и перпендикулярных трещин в слитке, а следовательно, повышает его качество.

Автоматическое управление электроприводом зоны вторичного охлаждения МНЛ поясняется на конкретном примере работы двух электродвигателей 1 (фиг. 1) вращения тянущих роликов 2 указанной зоны. Допустим, что при работе электропривода зоны вторичного охлаждения на заданном уровне скорости литья слитка изс вычислительный блок 5 поддерживаете оптимальное распределение моментов вытягивания слитка 3 по электродвигателям 1 тянущих роликов 2. При этом в соответствии с уровнями напряжения задания на моменты UMJ и UM2 с выходов вычислительного блока 5, соответствующих двум электродвигателям 1, регуляторами моментов 6 поддерживается распределение моментов по данным электродвигателям 1 соответственно на уровнях MI и М2 (фиг. 2, механические характеристики «а и «б). При этом напряжения на выходах дифференциальных звеньев 9 и дискретных выходах логических контроллеров 10 равны нулю: идз.идз. . Кроме этого, напряжения на выходах датчиков тока 8 по величине соответствуют уровням моментов на этих электродвигателях и . На фиг.2 приведены механические характеристики электродвигателей 1, поясняющие принцип работы заявляемого устройства по сравнению с прототипом , где первоначальная скорость литья слитка V соответствует величине задания на скорость литья Us.с.

В устройстве, взятом за прототип, при срыве контакта первого тянущего ролика 2 со слитком 3 возникает буксовка, что приводит к скачкообразному уменьшению момента на первом тянущем ролике 2 от уровня MI до уровня момента холостого хода Mxxi и увеличению скорости вращения этого ролика 2 с уровня до уровня, соответствующего величине момента холостого хода МхХ, Vpi (фиг 2, характеристика «а). Таким образом, в момент времени начала буксовки возникает рассогласование в линейных скоростях вращения первого тянущего ролика и слитка АУ1 Ур1-Усл1, что затрудняет быстрое восстановление контакта между ними. Кроме этого на величину ЛМ уменьшается суммарный, приложенный к слитку, момент его вытягивания, что снижает скорость слитка до тех пор, пока на втором электродвигателе момент не возрастет на величину ДМ соответственно с уровня М2 до уровня MI-М2+АМ. При это рассогласование в линейных скоростях AV2 вращения буксующего тянущего роликаУр и слитка Уел увеличивается, что еще более затрудняет восстановление контакта между ними. В случае восстановления контакта произойдет, скачкообразное изменение скорости вращения первого тянущего ролика с уровня Vpi до уровня Уел , что приведет к возникновению в слитке динамических продольных усилий, обусловленных процессом динамического согласования линейных скоростей первого тянущего ролика и слитка, и последующему за этим увеличению скорости литья с уровня Уел до уровня Уел под действием моментов вытягивания слитка MI и М2. При этом увеличение скорости будет происходить до тех пор, пока моменты вытягивания слитка на первом и втором тянущих роликах не станут равными соответственно величинами MI и М2.

Заявленное устройство при срыве контакта между первым тянущем роликом 2 и слитком определяет уменьшение момента на этом ролике пропорционально уменьщению тока нагрузки электродвигателя 1 и уменьщению напряжения идт1. При этом на выходе дифференциального звена 9 появляется

напряжение , которое поступает на второй вход логического контроллера 10. В логическом контроллере 10 происходит сравнение величины этого напряжения с величиной напряжения уставки идзо, которая подбирается экспериментальным путем в соответствии с конкретными параметрами электропривода тянущих роликов 2 из условия: величина напряжения идзо должна быть больше величины напряжения на выходе дифференциального звена 9, обусловленной изменением тока нагрузки этого электродвигателя 1 в рабочих режимах разгона и торможения электропривода тянущих роликов 2 зоны вторичного охлаждения. Если , то в логическом контроллере 10, соответствующем электродвигателю 1 первого тянущего ролика 2 происходит установка бита «срыв произощел. Этот бит будет сохранять свое активное состояние до тех пор, пока выполняется неравенство .

По мере уменьшения напряжения на выходе датчика тока 8 Щть пропорционального уменьшению тока нагрузки и момента на электродвигателе 2 первого ролика, в логическом контроллере 10 происходит сравнение величины этого напряжения с величиной Щтххь эквивалентной току и моменту холостого хода данного электродвигателя 1. Необходимость такого сравнения обусловлена тем, что в некоторых случаях после срыва контакта ролика 2 со слитком 3 происходит естественное восстановление контакта, т.е. срыв контакта между ними не приводит к буксовке даже после кратковременного уменьшения момента на электродвигателе 1 первого тянущего ролика 2 от величены MI . В этом случае в логическом контроллере 10 происходит сброс активного состояния бита «срыв произошел и электропривод первого тянущего ролика 2 продолжает работать в нормальном режиме.

Если же после срыва контакта первого ролика 2 со слитком 3 буксовка развивается, то это приводит к тому, что линейная скорость данного тянущего ролика 2 увеличивается и достигается величины Vpi (фиг. 2), а момент на валу электродвигателя 1, соответствующего указанному ролику 2, уменьшается и достигает величины Mxxi, что эквивалентно отражается в величине напряжения на выходе датчика тока 8 ИдТ электропривода первого тянущего

(i/y//

ролика 2. В логическом контроллере 10 происходит сравнение величины идт1 с ранее записанной величиной напряженияидтхх, эквивалентной току и моменту холостого хода электропривода первого тянущего ролика, по условию идт1 идтхх1. Если это условие нарушается, это свидетельствует о том, что естественного восстановления контакта между роликом 2 и слитком 3 не произошло. Поэтому при выполнении неравенства идт1 идтхх1 и при активном состоянии бита «срыв произошел в логическом контроллере 10 активизируется бит «буксовка.

По активному состоянию этого бита логический контроллер 10 первого тянуш,его ролика 2 устанавливает на своем дискретном выходе напряжение, отличное от нуля, , которое поступает на соответствуюп,ий дискретный вход вычислительного блока 5. В вычислительном блоке 5 по номеру активизированного дискретного входа определяется номер тянущего ролика, на котором произошла буксовка, и происходит расчет нового значения напряжения задания UMJ на моменты электродвигателей 1 буксующего тянущего ролика 2 и следующего за ним по технологической линии другого тянущего ролика 2 (в данном примере соответственно первого и второго). Для электродвигателя 1 первого тянущего ролика 2 расчет нового значения напряжения задания на момент происходит по выражению UMI - UMpA UMI, в соответствии с которым регулятор момента 6 электродвигателя 1 этого ролика 2 увеличивает наклон его механической характеристики (фиг.2, характеристика «в), тем самым уменьшая рассогласование в линейных скоростях буксующего ролика 2 и слитка 3 и приводя их в полное согласование Vpi-Усл. При буксовка прекращается и контакт первого тянущего ролика 2 со слитком 3 восстанавливается. Для электродвигателя 1 следующего по технологической линии второго тянущего ролика 2 в вычислительном блоке 5 происходит расчет нового значения напряжения задания на момент по выражению UM2 UM2+AUM2, в соответствии с которым регулятор момента 6 электродвигателя 1 второго тянущего ролика 2 уменьшает наклон механической характеристики этого электродвигателя 1 (фиг. 2, характеристика «г), тем самым

//// /f

увеличивая момент на этом электродвигателе 1 на величину АМ2, равную но величине уменьшению момента из-за буксовки на электродвигателе 1 первого тянущего ролика 2 . Таким образом, нри возникновении буксовки на нервом тянущем ролике суммарный момент приложенный к слитку не изменяется: М2 Mi-A MI+ М2+А М2 MI+ М2, что определяет постоянство скорости литья заготовки на прежнем технологически заданном уровне Усл.

По истечении интервала времени At с момента времени начала буксовки и активизации бита «буксовка (интервал времени At определяется экспериментальным путем и необходим дл я гарантированного восстановления контакта тянущего ролика со слитком) в логическом контроллере 10 электродвигателя 1 первого тянущего ролика 2 осуществляется сброс бита «буксовка, бита «срыв контакта и вывод на дискретный выход логического контроллера 10 нулевого напряжения . Это напряжение поступает на соответствующий вход вычислительно блока 5, в котором происходит вывод на соответствующие управляющие выходы прежних значений напряжения задания на моменты электродвигателей 1 первого и второго тянущих роликов 2 соответственно UMI и UM2, в соответствии с которыми регуляторы момента 6 обоих электродвигателей восстанавливают прежний наклон механической характеристики, обеспечивая тем самым исходное распределение моментов на этих электродвигателях соответственно М и М2.

Таким образом, при возникновении буксовки тянущих роликов 2 по слитку 3 логические контроллеры 10 на основании анализа напряжений, поступающих с выходов датчиков тока 8 и дифференциальных звеньев 9, своевременно обнаруживают (идентифицируют) начало буксовки тянущих роликов 2, а вычислительный блок 5 воздействует на регуляторы момента 6 так, чтобы обеспечивать мягкое восстановление контакта тянущего ролика со слитком и поддержать на постоянном уровне скорость литья заготовки в соответствии с заданным значением, в результате чего, исключатся возникновение в теле слитка дополнительных динамических продольных и термических усилий, что обеспечивает снижение числа и глубины гнездообразных и перпендикулярных трещин, а следовательно, повышает качество слитка.

Claims (1)

1. Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья с многороликовым механизмом вытягивания слитка и электродвигателями вращения тянущих роликов, содержащее вычислительный блок, систему регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов и по числу упомянутых электродвигателей силовые резисторы и регуляторы момента, причем управляющий вход каждого регулятора момента соединен с выводом соответствующего ему вычислительного блока, его функциональный выход соединен с выводом соответствующего ему силового резистора, другой вывод которого соединен с первым выводом соответствующего электродвигателя вращения тянущих роликов, а второй вывод каждого упомянутого электродвигателя соединен со вторым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов, отличающееся тем, что в него по числу электродвигателей вращения тянущих роликов дополнительно введены датчики тока, дифференциальные звенья и логические контроллеры, при этом каждый датчик тока одним силовым выводом соединен с функциональным входом соответствующего ему регулятора момента, другим силовым выводом - с первым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов, его информационный выход соединен с первым входом соответствующего ему логического контроллера и с входом дифференциального звена, выход которого соединен со вторым входом логического контроллера, третий вход упомянутого логического контроллера соединен с соответствующим ему выходом вычислительного блока и управляющим входом регулятора момента, а дискретный выход логического контроллера соединен с соответствующим дискретным входом вычислительного блока.