SU738705A1 - Бесконтактное устройство дл индикации наличи металла в клети прокатного стана - Google Patents

Description

(54) ВЕСКОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ НА.ЧИЧИЯ МЕТАЛЛА В КЛЕТИ ПРОКАТНОГО СТАНА

1 1 . Изобретение относитс  к устройст вам автоматического управлени  прокатными станами, в частности сортовыми , с закрытыми калибрами, листовыми , блюмингами, сл бингами, с, индивидуальным и групповым электроприводом валков и предназначено дл  использовани  в качестве датчика, фиксирующего моменты захвата и выброса металла из клети. Известно устройство дли фиксации моментов захвата и выброса металла из валков реверсивного обжимногй прокатного стана, содержащее трансформатор , пол ризованное реле, выпр мители , стабилитроны, потенци0метри . Трансформатор подключен к зажимам дополнительных полюсов и ко пенсационной обмотке двигател , а реле через диоды, потенциометры,ста билитроны - к вторичной обмотке трансформатора. Устройство срабатывает от сигнала, пропорционального производной тока  кор  прокатного двигател  при крутом фронте нараста ни  тока в режимах захватами выброса слитка, и не срабатывает при меньшей скорости нарастани  тока в режимах чисто динамических (разгон, торможение), на холостом ходу 1. Оцнако в современных системах автоматического регулировани  с оптимизацией контуров управлени  некс мпенсиру а  посто нна  времени контура тока мала (Т„ :::; 0,01) , поэтому разность в скорости нарастани  кривых тока при захвате металла и разгоне вхолостую невелика. Поэтому возможны ложные действи  устройства. В системах без оптимизации контура управлени  устройство может не зафиксировать захват металла при пологой форме конца слитка и соотвётствунвдей ей малой крутизне фронта нарастани  тока при захвате. Известно также устройство, -использук цеё месдозы дл  индикации наличи  металла в валках стана 2. СущественньЫ недостатком этого устройства  вл етс  то, что измеритель давлени  - месдоза работает в т желых услови х, подверга сь воздействию больших механических усилий, воды, масла, пара, тепловой радиапии слитков и т.д., что снижает надежность в эксплуатации. Частой причиной выхода из стро  месдоэ  вл етс  снижение изол ции элементов тензометрической схемы.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаеому результату  вл етс  устройство, содержащее датчики тока  кор  и частоты вращени  главного прокатного двигател , два операиионных усилител , потенциометры производных тока  кор  и частоты вращени  двигател  со средними точками, логическую схеМу с элементами ИЛИ-НЕ, И, Пам ть. В 9ТОМ устройстве момент захвата металла валками фиксируетс  пр сонеганию сигналов положительного направлени   корного тока +1 и отрицательной производной частоты вращени  - diu/dt, момент выброса метал- ла из валков по сочетанию сигналов отрицательной производной  корного тока - и положительной производной частоты вращени  + diu/dt 3 .

Существенный недостаток этого устройства состоит в отсутствии фиксации захвата металла валками в процессе разгона и выброса его в процессе торможени , так как в этих случа х сигнал производной - dw/dt при набросе нагрузки компенсируетс  приращением + du/dt при разгоне, а сигнал производной + при выбросе металла - приращением - : при торможении.

Кроме того, при треугольном графике частоты вращени  привода устройство не фиксирует выброса метгалла и потому, что необходимый дл  этого сброс Пам ти сигнала + dш/dt разгона rie происходит ввиду отсутстви  установившегос  режима. Эти недостат-. ки ограничивают область применени  устройс1ва непрерывными прокатными

станами,захват и выброс металла

в Которых происходит на установившейс  скорости.

Чтобы получить устойчивый сигнал du)/dt на установившейс  скорости, необходима значительна  статическа  нагрузка, ПОЭТОМУ устройство йечувствительно к малым обжати м.

Цель изобретени  - устранение ука.занных недостатков дл  обеспечени  надежной работы устройства независимо от типа стана (непрерьюный, реверсивный, сортовой, с индивидуальным или групповым приводе валков и т.д.) и режима его работы (захМат; и выброс металла в процессе разгона, торможени  или установившегос  режима прокатки) с повышением точности фиксации захвата металла при малых, обжати х.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дополнительно введены две цепи: фиксации сигнала наличи  металла в валках и фиксации моментов разгона и торможени  приводов валков. Перва  цепь состоит из блока рассогласовани  нагрузок валков, двухполупериодного выпр мител  и нелинейного элемента (порогового, релейного и.

738705

:др.), ВХОД которого подключен через выпр митель к выходу блока рассогласовани  нагрузок, а входы последнего-к датчикам нагрузки валков клети (датчикам тока, тензодатчикам, - тордукторам и т.д. - дл  станов с индивидуальным электроприводом валков; то же, кроме датчиков тока,дл  станов с групповым приводом). Втора  цепь состоит из двух логических элементов И и одного элемента Пам ть.

Датчики нагрузки (датчики тока в рассматриваемом случае) присоединены к входам блока сигнала рассогласовани  нагрузок валков. Выход элемента ИЛИ-НЕ, подключенный к отрицатель5 полюсу потенциометра производной частоты вращени  двигател  соединен с первьми входами дополнительных элементов И, вторые входы которых .подключены: первого элемента И - к

0 отрицательному полюсу потенциометра производной тока непосредственно, а второго элемента - к этому же полюсу потенциометра через инвертирующий . элемент ИЛИ-НЕ. Третий вход второго

5 элемента И подключен к выходу дополнительного элемента Пам ть, вход которого подключен к выходу логического элемента И, .на котором сигнал Ч по вл етс  при разгоне привода. Выход первого элемента И подключен ko входу отключени  дополнительного элемента Пам ть и осуществл ет сброс Пам ти при сочетании сигналов

-d О и инверсного сигнала

-dtOi/dt на выходе элемента ИЛИ-НЁ. Выход второго элемента И подключен ко входу отключени  элемента Пам ть и осуществл ет сброс Пам ти при срчетании инверсных сигналов-g3 i i

и сигнала О на выходе дополнительного элемента Пам ть, который фиксирует этим сигналом момент начала торможени .

Фиксаци  захвата металла при разгоне и установившейс  скорости обеспечиваетс  сочетанием сигнала с инверсным сигналом рассогласовани  токов двигателей нижнего и верхнего валков, не завис щих от скоростных

режимов. .I

. Сигнал О свидетельствует об окончании зaпoJMertи . очага де-. формации металлом. -

Сигнал рассогласовани  токов (крут щих моментов) электроприводов

 вл етс  результатом асимметрии нагрузки валков, возникающей по электромеханическим , технологическим причинам(к первым относ тс :различи  в окружной скорости валков,различие

в диаметрах валков при одинаковых

окружных скорост х и др.; ко вторым - асимметри  начальных условий захвата (угол входа в валки,кривизна полосы и т.д.), вес свободных концов

Claims (3)

1. раската, неравномерность механических свойств раската по тол1цине,,различие :в услови х трени  (неодинакова  шер ховатость валков), неравномерное распределение окалины) с нижней гра слитка печна  окалина быстро отливаетс ) и т.д. Вли ние электромехан ческих факторов поддаетс  регулиров ке . Возможности воздействи  на технологические .факторы ограничены. В производственных услови х все причины действуют одновременно и не зависимо друг от друга. Известно, что неравномерность распределени  нагрузок между валкам даже п)и наличии системы выравнивани  велика в начальный период прока ки (0,3-1,5 с после захвата), что обеспечивает возможность практического использовани  этого  влени ,, Неравномерность распределени  кр т щих мсментов между валками возрастает при уменьшении обжати , что дает возможность повысить чувствительность устройств фиксаций наличи металла в валках.„ На фиг. 1 изображена электрическа  принципиальна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - кривые  корных токов , к частоты вращени  . tu приводных двигателей пр трапецеидально графике скорости; на фиг. 3 - то же, при треугольном графике скорости;на фиг. 4 - то же, при захвате и выбросе металла на установившейс  скорости. Устройство (фиг.1) содержит чики 1 и 2 нагрузки (тока), датчик 3напр жени  (частоты вращени ),бло 4сигнала рассогласовани  нагрузок валков, дифференциальные операционные усилители 5 и б с фильтрами 7 и 8, выпр митель 9 двухполупериодный 1нелинейныЙ элемент 10, потенциометр 11 и 12 со средней точкой, соединен ;ной с общей точкой системы,логичес;кие элементы 13...17 функции ИЛИ-НЕ элементы 18....23 функции И, элементы 29 функции Пам ть. Выходы датчиков 1 и 2 подключены к входам блока 4 рассогласовани  нагрузок валков, выход которого через выпр митель 9 и нелинейный элемент 10 соединен с входом элемента 13 ИЛИ-НЕ. - , Выход датчика., подключен также ко входу дифф еренциального усилител  5, парафазный выход которого соединен с потенциометром 11 производной тока  кор  двигател  нижнего валка. Положительный полюс потенцио метра 11 подклочен ко входам элемента 14 ИЛИ-НЕ и элемента 18И.Второй вход элемента. 18 И соединен С выходом элемента 13 ИЛИ-НЕ. Отрицательный полюс потенциометра 11 подключен ко входам элементов 15 ИЛИ-НЕ 20 И и 23 И. Выход датчика 3 под ,1упочен ко. входу дифференциального усилител  б, парафазный выход которого соединен с потенциометром 12. Доложительный полюс потенциометра 12 -подключен ко входу элемента 16 ИЛИ-НЕ и к второму входу элемента 20 И. 0т;рицательный полюс потенциометра 12 подключен ко входу элемента 17 ИЛИ-НЕ. Между входами и вторыми выходами уси;лителей 5,6 включены соответственно фильтры 7,8. Выход элемента 14 ИЛИ-НЕ соединен с первым входом элемента ;19И, второй вход j OTOporo соединен с выходом элемента 16 ИЛИ-НЕ. Выход элемента 16 ИЛИ-НЕ соединен акже с первым входом элемента 21 И. Выход элемента 15 ИЛИ-НЕ соединен со вторым входом элемента 21И и первым входом элемента 22 И. Выход элемента 17 ИЛИ-НЕ соединен со вторыми входами элементов 22 И.и.23 И. Вы .ход элемента 19 И соединен с входами включени  элементов.26, 27 и 28, 29 Пам ть. Выход элемента 20 И соединен с входом отключени  эле мента 26, 27 Пам ть, выход которого подключен к третьему входу элемента 21 И. Выход элемента 18 И .соединен с входом включени  элемента 24,25 Пам ть.Выход элемента 23.И соединен с входом отключени  элемента 28 29 Пам ть, выход которого подключен к третьему входу элемента 22 И. Выходы элементов 21 И к 22 соединены сВХОДОМ отключени  элемента 24, 25 Пам ть. Выход элемента 24, 25 Пам ть  вл етс  выходом устройства. Дополнительные выходы элементов 26, .27 Пам ть И 28; 29 могут быть использованы в системе автоматизации электроприводов прокатного стана при необходимости фиксации моментов раз гона, торможени  и установившейс  скорости валков клети. -При групповом электроприводе валков в качестве датчика нагрузки, вместо датчиков тока, могут быть применены тенэодатчики, тордукторы и др. Устройство работает следующим образом . На блоке 4 вьздел етс  сигнал,пропорциональный рассогласованию токов  корей двигателей Д1, Д2 нижнего и верхнего валков, который за выпр мителем 9 имеет положительный знак, независимо от знака сигналу tfa выхрде блока 4. Уровень сигнала при холостом ходе двигателей недостаточен дл  прохождени  черезнелинейный (пороговый) элемент 10, но по вл етс  на выходе элемента при захвате металла валками, так как захват металла сопровождаетс9 усилением разбаланса нагрузок и повышением уровн  сигнала (см.фиг.2,3,4,А). На фиксированном усилителе 5 выдел етс  сигнал, пропорциональный производной тока  кор  двигател , а на усилителе С - сигнал, пропорциональный производной частоты вра щени  двигател . С помощью потенци метров 11 и 12 внщел ютс  разнопол ные сигналы, пропорциональные прои водным, тока и частоты вращени  дви гател  нижнего валка. Отстройка от гГульсЕцйЙ в  корном токе и частоте вращени  производитс  фильтрами 7 8. в цеп х обратной св зи усилителей 5 и 6. 7 Сйгна.лы производных тока и рассогласовани  токов эле тродвигателей валков, а также прои вЬдныЛ частоту вращени  + d инвертируютс  элементами 13...17 ИЛИ-НЕ, и поступают на лог ческие элементы 18.. ..23 И и 24, 25 26, 57; 28, 29 Пам ть, Сигнал наличи  металла {Захват ) по вл етс  в виде на выходе элемента Пам ть 24, 25 .при сочетании сигнала dd,y,/dt О, характеризуквдего окончание процесса заполнени  очага деформации металлом , и инверсного сигнала рассогла совани  токов двигателей валков, достигающего максимального значени  в процессе захвата при тех же услови х (см.фиг. 2,-3,4,А). Такое сочетание сигналов соответствует на двух входах элесигналам мента 18И, на выходе которого,по в етс  сигнал , поступающий на вход включени  элемента 24...25 Пам ть и запоминаетс  им. Сигнал р согласовани , toKOB, определ емый разбалансом статических токов нагр ки при; здхвате металла вследствие неравномерного распределени  сумма ного момента прокатки между валкам йе зависитОТ того, происходит ли захват при разгоне или установившейс  скорости. Действие устройств не нарушаетс . нали Иём регул тора выравнивани  нагрузки. Сигнал выброса металла и.з валко по вл етс  в виде на выходе элемента 24,25 Пам ть при наличии сигнала на входе отключени  этого элемента, поступающего с выхода элемента 21И при выбросе метал ла на установившейс  скорости или с выхода элемента 22И при выбросе в процессе торможени . В -процессе разгона на входы эле мента 19И поступают инверсные сиг й (см. фиг.2,3,4, зона В), что соответствует по влению двух сигналов на этих вх дах. При этом на выходе элемента 19 И по вл етс  сигнал 1, пост пающий на вход :включени  элемента 26 .,27 пам ть, и запоминаетСй им. С выхода элемента 2б...27 Пам ть этот сигнал 1 подаетс  йа перв вход элемента 21 И, В конце разгона в процессе выхода на установившуюс  скорость на втором и третьем входах элемента 21 И по вл ютс  инверсные и + (см. фиг.4, сигналы - di зона С), которым соответствуют два на этих входах. Однако сигнала на выходе элемента сохран етс  сигввиду наличи  сигнала на первом входе. После окончани  выхода на установившуюс  скорость на входы элемента 2.0 И поступают сигналы- о|ш и + щ- о (см.фиг.4, зона Д)-, При этом сигнал с выхода элемента 20 И поступает на вход отключени  элемента 26, 27 Пам ть, сигнал О с выхода этого элемента поступает на первый вход элемента 21 И, на втором и третьем входах которого в это врем  имеютс  сигналы i от инверсных, сигналов - г- и (см.фиг.4, зона D) . При выбросе металла на установившейс  скорости сохран етс  сигнал О на первом входе элемента 21И и возникают сигналы иа втором и третьем входах этого элемента, соответствующие повторно по вл ющимс  инверсным сигналам - о ( см. фиг.4, зона F). При этом на выходе элемента 21И по вл етс  сигнал , поступающий на вход отключени  элемента 24, 25 Пам ть, на выходе которого возникает сигнал О выброса металла, При выбросе металла в процессе торможени  полюса потенциометров мен ют пол рность и на третьем входе элемента 21 И по вл етс  сигнал , соответствующий инверсному сигналу 1 (см.фиг.2,3, зона С) . На выхо Яе элемента 21 И будет сигнал О , . но на выходе элемента 22.И при этом возникает сигнал , который осуществл ет отключейие элемента 24, 25 Пам ть. В процессео разгона-сигнал Ч . с выхода элемента 19 И,-кроме элемента 26, 27 Пам ть, .:поступает на вход включени  элемента 28, 29 Пам ть , запоминаетс  им и noctynaeT на первый вход элемента 22 И. В момент начала торможени  на втором и третьем входах элемента 22 И по вл ютс  инверсйые сигналы dt ( см.фиг.2,3, зона Н), которым соответствуют два сигнала. О на этих выходах. Однако на выходе элемента сохран етс  сигнал О йвиду наличи  сигнала на первом входе. При установившемс  темпе торможе ни  на входы элемента 23 И поступаю сигналы - О и инверсный - (см. фиг. 2,3, зона L) , KOTOpfcJM соответствуют два сигнала. на этих входах. При этом сиг1 с выхода элемента 23 И поступает на вход отключени  элемента 28, 29 Пс1м ть, сигнал О с выхода элемента поступает на первый вход элемента 22 И, на вт ром входе которого в это врем  имесоответствуквдий етс  сигнал du/j инверснсму сигналу - -JT- , а на трет ем входе сигнал , соответству щий инверсному сигналу 0 (см. фиг. 2, 3 , зона L) . При выбросе металла в процессе торможени  к имеющимс  сигналам О на первом и втором входах элемента 22 И добавл ютс  сигнал третьем входе, соответствуквдий повторно по вл кицемус  инверсному сигналу - gj- (см.фиг.2,3, эона GJ . При этом на выходе элемента 22 И по вл етс  сигнал поступающий на вход отключени  элемента 24, 25 Пам ть, на выходе которого возни кает сигнал О выброса металла. При треугольнс л графике частоты вращени  привода работа устройства при захвате и выбросе металла анало гична описанной выше дл  захвата в процессе разгона и выброса при торможении.. Из вышеизложенного следует, что захват металла фиксируетс  сигналом 1 , а выброс металла - сиг налом О на выходе элемента 24, 25 Пам ть. Кроме того, устройство фиксирует процессы разгона сигналом 1 и выхода на установившуюс  скорость сигналом , на выход элемента 26, 27 Пам ть, а также про цессы разгона сигналом и торможени  сигналом О . на выходе элемента 28, 29 Пам ть. Все эти сиг налы могут быть использованы в системе автоматизации электроприводов прокатного стана. При применении устройства дл  прокатных станов с индивидуальным электроприводом-валков в качестве датчиков- нагрузки.целесообразно-использование наиболее простых и наде Hbix датчиков тока,, но возможно применение и датчиков, крут щего момента . При применении устройства дл  прокатных станов с групповым электроприводом валков вoз ж5жнo примене ние только датчиков крут щего момен та, например, тензодатчиков, тордук торов и т.д. Сигнал рассогласовани  нагрузок валков может быть получен в виде ра ности токов приводных двигателей д3«Од-3/2. или разности моментов шпинделей валков лМ М - M/j, а .также в виде отношени  этих величин , ЬЬ и т.д., где TJ., , М - момент на шпинделе нижнего валка, М, - момент на шпинделе верхнего валка. В зависимости от характера сигнала блок рассогласовани  нагрузок может содержать, например, пропорциональный операционный усилитель с фильтром в обратной св зи, причем парафазный выход силител  соединен с выпр мителем 9, а вход через с мматор присоединен к датчикам 1,2 нагрузки; множительно-:делительное устройство, входы которого соединены с датчиками 1,2 нагрузки валков, а его выход через фильтр присоединен к выпр мителю 9 и т.д. . Использование новых элементов линий фиксировани  сигнала Захват и фиксировани  моментов разгона и торможени  позвол ет расширить область применени  устройства дл  прокатных станов всех классов, включа  реверсивные станы как с индивидуальным , так и с групповьм электроприводом валков. Кроме того, данное устройство, в котором сигнал производной скорости заменен сигналом разности или отношени   корных токов электродвигателей или крут щих моментов на шпиндел х вилков, более .чувствительно при малых обжати х,так как разность крут щих моментов валков обратно пропорциональна величине эбжати . Это, в свою очередь, обесценивает повышение точности фиксации (юложени  металла в клети не только реверсивных, но и непрерывных станов; сокращение машинного времени . за счет автоматическо±о перевода стана со скорости захвата металла к большей основной скорости, прокатки;, сокращение времени прокатки металла с переменной скоростью при разгоне и, следовательно, уменьшение отхода металла и повышение производительности стана. Устройство уменьшает необходимость вмешательства оператора в процесс прокатки, повыша  эффективность ав оматизации..Кроме того, оно позвол ет выдавать-в систему автоматизации дополнительный сигнал о начале торможений, издпользуёмый дл  формировани  оптимальной скорости выброса металла, что сокращает врем  возврата металла в клеть посл.е каждого пропуска и, следовательно, также сокращает машинное врем  прокатки . Формула изобретени  1. Бесконтактное устройство дл  индикации наличи  металла S клети прокатного стана, содержащее датчики HeifpysKH валков и частоты вращени  двигател , выходы которыхчерез операционные дифференциальные усилители с фильтрами в обратной св зи и через потенциометры производных нагрузки и частоты вращени / средние точки которых соединены с общей точкой системы,соединены с логической схемой например, с бесконтактными элементами ИЛИ-НЕ, И два триггера выход одного из которых  вл етс  выходе устройства, о т л ича ющее с   тем, что, с целью надежной фиксации моментозв захвата металла валками при .разгоне и выброса при торможений, повышени  точности фиксации при малых обжати х в любых скоростных режимах, в него дополнительно введена последо вательно соединенные второй датчик нагрузки, блок сигнала рассоГЛасоваМй  нагрузки валков, двухполуйёрйодный выпр митель и нелинейный элемент , а два элемента И и третий триггер в логической части схетлы устройства, входы триггеров соединены с выходами элементов И, входы которых через элементы ИЛИ-НЕ и непосредствен но соединены с пол рными выходами потенциометров и нелинейного элемента а выходы триггербв через элементы И соединены с входом отключени  второго триггера. , 2, .Устройство по П.1, о т л и ч а ю ад е е с   тем, что при применении на прокатных станах с групповым качестве электроприводом валков, датчиков нагрузки используютс  любые датчики крут щего момента, например, теизодатчики. 3.Устройство по П.1, о т л ичающеес  тем, что при применении на прокатных станах с индивидуальньи электроприводом валков, в качестве датчиков нагрузки используютс  преимущественно датчики тока. 4.Устройство по П.1, о т л ичающеес  тем, что блок рассО|Гласйвани  нагру зок содержит пропорциональный операционный усилитель с фильтром в обратной св зи, причем парафазный выход усилител  соединен с выпр мителем, а вход его через. сумматор присоединен к датчикам нагрузки . 5.Устройство по П.1; о т л йчающеес  тем, что блок рассогласовани  нйгрузок содержит множнтёльно-делительное устройство, входы которого подключены к датчикам нагрузки, а вы:{од через фильтр соединен с выпр мителем. Источники инФоЕалации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 412959, КЛ. В 21 В 37/00, В 21 С 51/00, 1972.
2. 2.Дружинин Н.Н. Непрерывные станы объект автоматизации. М., Металлурги , 1975, с. 29.
3. 3.Авторское свидетельство СССР 443693, КЛ. В 21 В 37/00, Н 02 Р 5/50, 1972. ffy orr ei /6ftoc r Paf3SO i/cmy/ o.

   Н I ff