СИСТЕМА "ТОНКОГО" РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ НА НЕПРЕРЫВНОМ СТАНЕ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ Российский патент 1996 года по МПК B21B37/18 

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства, а именно, к регулированию толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки.

Окончательное ("тонкое") регулирование толщины полосы, прокатанной на непрерывном стане холодной прокатки, производят в выходной зоне стана благодаря тому, что изменяют соотношение скорости валков последней и других клетей стана по результату измерения толщины полосы на выходе из валков последней клети.

Известна система "тонкого" регулирования толщины полосы для пятиклетевого стана (см. Н.Н.Дружинин. Непрерывные станы как объект автоматизации. М, "Металлургия", 1967 г, с. 238), в которой использовано указанное регулирующее воздействие.

Известна также система регулирования с цифровым регулятором толщины (см. Мс Math Paul L, Bryan Thomas E, Sistems reguirements for thin mills. Gron and Steel Eng" 1964, 41, N 6, с. 145-151), которая содержит блок задержки, блок обработки сигналов, контроллер натяжения и контроллер нажимных винтов.

Сигнал, снимаемый с толщиномера, подается на вход блока обработки сигналов. С помощью детектора нулевой зоны ошибки определяется, превышает ли сигнал толщиномера заданную зону нечувствительности. Если зона нечувствительности перекрывается, то вырабатывается линейно возрастающее эталонное напряжение, с которым сравнивается напряжение отклонения толщины. Когда эталонное напряжение достигает величины напряжения отклонения, цикл управления заканчивается и начинается цикл выдержки. В течение цикла управления изменяется выходной сигнал регистра натяжения. Регистр натяжения работает как интегратор с крутизной, пропорциональной частоте управляющего сигнала и величине сигнала ошибки. Выходной сигнал регистра натяжения подается в типовое устройство регулирования натяжения или в регулятор скорости.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является, например, система "тонкого" регулирования толщины полосы (Дралюк Б.Н. Синайский Г.В. "Системы автоматического регулирования объектов с транспортным запаздыванием", М, Энергия, 1969, с. 49-51).

Известная система содержит измеритель толщины, установленный за последней клетью, задатчик толщины, узел сравнения, блок деления, блок зоны нечувствительности, блок коррекции запаздывания, блок ограничения, интегратор, пропорционально-дифференцирующий усилитель, сумматор, блок коррекции передаточного коэффициента стана, регулятор частоты вращения приводного двигателя валков клети и тахогенератор приводного двигателя валков клети.

Заданную толщину полосы на выходе стана обеспечивают благодаря соответствующей предварительной настройке стана. Если в процессе прокатки толщина полосы на выходе будет отличаться от заданного значения, то под действием суммарного выходного сигнала интегратора и пропорционально-дифференцирующего усилителя изменится соотношение скорости валков последней и других клетей стана, что приведет к изменению натяжения полосы в последнем межклетевом промежутке и в свою очередь к изменению толщины полосы до нуля отклонения толщины полосы от заданного значения.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие регулирования, которое зависит от суммарного запаздывания t_з в контуре регулирования
t_з=t_зи + t _зт (1)
(2)
где t_зи суммарное запаздывание в измерителе толщины полосы в регуляторе частоты вращения приводного двигателя валков клети;
t_зт транспортное запаздывание измерения толщины полосы;
L путь транспортирования;
V скорость транспортирования.

При работе известного устройства отработка отклонения толщины полосы происходит за время, равное 3 t_з.

Целью предлагаемого изобретения является повышение качества регулирования толщины полосы.

Поставленная цель достигается благодаря системе "тонкого" регулирования толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки, содержащей блок предварительной настройки стана, выходы которого соединены со входом измерителя отклонения толщины полосы от заданного значения, установленного за последней клетью, и со входами регуляторов положения нажимных механизмов клетей непосредственно, а со входами регуляторов частоты вращения приводных двигателей валков клетей через блок управления режимами скорости стана; соединенные последовательно блок коррекции запаздывания, интегратор, первый сумматор и блок коррекции передаточного коэффициента стана; второй сумматор, включенный между выходом системы предварительной настройки стана, предназначенным для регулятора частоты вращения приводного двигателя валков последней клети, и соответствующим входом системы управления режимами скорости стана; блок ограничения; блок зоны нечувствительности и тахогенератор приводного двигателя валков последней клети стана, выход которого связан с другим входом блока коррекции передаточного коэффициента стана, выход которого соединен с другим входом второго сумматора, кроме того, третий сумматор; инерционное звено и блок регулируемого запаздывания, причем первый вход третьего сумматора и вход блока ограничения подключены к выходу измерителя отклонения толщины полосы от заданного значения; выход блока ограничения соединен со вторым входом блока коррекции запаздывания; выход третьего сумматора соединен со входом блока зоны нечуствительности, выход которого соединен с другим входом первого сумматора и со входом инерционного звена, выход которого соединен с информационным входом блока регулируемого запаздывания, вход управления последнего подключен к выходу тахогенератора приводного двигателя валков последней клети, а выход ко второму входу третьего сумматора.

Заявляемая система работает по иному принципу, чем известные. А именно, пока отклонения толщины полосы от заданного значения не превышают зону нечувствительности, имеющуюся в характеристике блока зоны нечувствительности, например, ±2% от заданного значения толщины полосы, регулирование осуществляется под действием выходного сигнала интегратора. Если отклонение толщины полосы от заданного значения превысит указанную зону нечувствительности, вступает в действие дополнительный контур регулирования, содержащий блок зоны нечувствительности, инерционное звено, блок регулируемого запаздывания и третий сумматор. При этом отработка отклонения толщины полосы происходит за время, равное t_з. В результате, контур регулирования с интегратором обеспечивает необходимую статическую точность, а дополнительный контур предельно возможное быстродействие регулирования.

На чертеже приведена блок-схема системы "тонкого" регулирования толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки.

Система содержит блок 1 предварительной настройки стана, измеритель 2 отклонения толщины полосы от заданного значения, регуляторы 3 положения нажимных механизмов клетей, регуляторы 4 частоты вращения приводных двигателей валков клетей, блок 5 управления режимами скорости стана, блок 6 коррекции запаздывания, интегратор 7, первый сумматор 8. Блок 9 коррекции передаточного коэффициента стана, второй сумматор 10, блок 11 ограничителя, блок 12 зоны нечувствительности, тахогенератор 13 приводного двигателя валков последней клети стана, третий сумматор 14, инерционное звено 15, блок 16 регулируемого запаздывания.

В состав измерителя 2 входит толщиномер 17, узел сравнения 18 и блок 19 деления.

Система работает следующим образом.

Блок 1 предварительной настройки стана обеспечивает настройку стана на прокатку заданной толщины полосы на выходе стана. В этом блоке формируются задание 20 для измерителя 2 отклонения толщины полосы, задание 21 для регуляторов 3 положения нажимных механизмов клетей и задание 22 для регуляторов 4 частоты вращения приводных двигателей валков клетей.

Блок 5 управления режимами скорости стана служит для согласованного разгона приводных двигателей Д от нуля скорости до рабочего значения V_р, а также для согласованного торможения от скорости V_р до нуля скорости.

Пока в процессе прокатки отклонения толщины полосы не превышают по амплитуде уровень, например, ±2% от заданного значения толщины полосы, задаваемый зоной нечувствительности, которая имеется в характеристике блока 12 зоны нечувствительности, выходной сигнал блока 12 равен нулю и регулирующее воздействие на скорость валков последней клети стана будет определяться только выходным сигналом интегратора 7.

Для устойчивости контура регулирования, содержащего интегратор 7, постоянная интегрирования Ти интегратора 7 выбрана равной
Ти 2(t_зи + t_зт/min) (3)
(4)
где t_зт/min минимальное значение транспортного запаздывания измерения толщины полосы;
V_max максимальное значение скорости полосы на выходе из валков последней клети.

При этом коэффициент передачи K_кз блока 6 коррекции запаздывания определяется по следующему выражению:


где U_v выходной сигнал тахогенератора приводного двигателя валков последней клети;
U_п напряжение питания;
K_зи настраиваемый коэффициент.

В качестве блока 6 коррекции запаздывания может быть использован, например, множительно-делительный модуль, на вход умножения которого поступает сигнал U_v, а на вход деления сумма сигналов U_v• K_зи + U_п(1 K_зи).

Благодаря такой настройке контура регулирования, содержащего интегратор 7, через время, равное суммарному запаздыванию t_з, этим контуром будет отрабатываться половина имевшего место отклонения толщины полосы. В установившемся же режиме статическая ошибка регулирования будет равна нулю.

Если в процессе прокатки отклонение толщины полосы от заданного значения превысит зону нечувствительности блока 12, то посредством блока 11 ограничения ограничится входной сигнал блока 6 коррекции запаздывания и вступит в действие дополнительный контур регулирования, содержащий блок 12 зоны нечувствительности, сумматор 14, инерционное звено 15 и блок 16 регулируемого запаздывания.

Выходной сигнал блока 12 пропорционален отклонению толщины полосы от заданного значения. Под действием этого сигнала произойдет изменение скорости валков последней клети и в валках этой клети будет скомпенсирована полная амплитуда отклонения толщины полосы за вычетом величины, определяемой зоной нечувствительности блока 12. Через время транспортирования t_зт результат будет зафиксирован измерителем 2.

Чтобы при этом сохранить прежнее значение регулирующего воздействия на скорость валков последней клети, выходной сигнал блока 12 через соединенные последовательно инерционное звено 15 и блок 16 регулируемого запаздывания подается на вход сумматора 14, где замещает сигнал имевшего место отклонения толщины полосы. Для согласования сигналов по времени постоянная времени Т_из звена 15 выбрана равной
T_из t_зи (7)
а запаздывание блока 16 регулируемого запаздывания Т_рз составляет
T_рз t_зт (8)
Для реализации зависимости (2) от скорости V вход управления блока 16 соединен с выходом тахогенератора 13.

При такой настройке дополнительный контур регулирования позволяет компенсировать отклонения толщины, превышающие по амплитуде зону нечувствительности блока 12, с максимально возможным быстродействием.

Блок 9 коррекции передаточного коэффициента стана является общим для обоих контуров регулирования и представляет собой, например, модуль умножения, коэффициент передачи К_кс, которого равен:
K_кс m₁•U_v (9)
где m₁ масштабный коэффициент.

Выходной сигнал U_ит измерителя 2 определяется по следующему выражению
(10)
где h текущее значение толщины полосы,
h₀ заданное значение толщины полосы,
m₂ масштабный коэффициент.

Таким образом, при работе заявляемого устройства контур регулирования, содержащий интегратор 7, обеспечивает требуемую статическую точность, а дополнительный контур регулирования, включающий блок 12 зоны нечувствительности, сумматор 14, инерционное звено 1 и блок 16 регулируемого запаздывания предельно возможное быстродействие регулирования.

Эффективность заявляемой системы "тонкого" регулирования толщины полосы заключается в повышении качества регулирования и в увеличении, тем самым, выхода годного по толщине проката на непрерывном стане холодной прокатки.

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства, а именно, к регулированию толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки. В системе "тонкого" регулирования толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки, содержащей блок предварительной настройки стана, выходы которого соединены со входом измерителя отклонения толщины полосы от заданного значения, установленного за последней клетью, и со входами регуляторов положения нажимных механизмов клетей непосредственно, а со входами регуляторов частоты вращения приводных двигателей валков клетей - через блок управления режимами скорости стана, кроме того, блок коррекции запаздывания, интегратор, первый сумматор, блок коррекции передаточного коэффициента стана, которые соединены последовательно, второй сумматор, включенный между выходом системы предварительной настройки стана, предназначенным для регулятора частоты вращения приводного двигателя валков последней клети, и соответствующим входом системы управления режимами скорости стана, блок ограничения, блок зоны нечувствительности и тахогенератор приводного двигателя валков последней клети стана, выход которого соединен с другим входом блока коррекции передаточного коэффициента стана, выход которого связан с другим входом второго сумматора, дополнительно введены третий сумматор, инерционное звено и блок регулируемого запаздывания, причем выход измерителя отклонения толщины полосы от заданного значения соединен с первым входом третьего сумматора и со входом блока ограничения, выход которого соединен со вторым входом блока коррекции запаздывания, выход третьего сумматора соединен со входом блока зоны нечувствительности, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора и со входом инерционного звена, выход которого соединен с информационным входом блока регулируемого запаздывания, вход управления последнего подключен к выходу тахогенератора приводного двигателя валков последней клети, а выход - ко второму входу третьего сумматора. 1 ил.

Система "тонкого" регулирования толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки, содержащая блок предварительной настройки стана, выходы которого соединены со входом измерителя отклонения толщины полосы от заданного значения, установленного за последней клетью, и со входами регуляторов положения нажимных механизмов клетей непосредственно, а со входами регуляторов частоты вращения приводных двигателей валков клетей через блок управления режимами скорости стана, блок коррекции запаздывания, интегратор, первый сумматор, блок коррекции передаточного коэффициента стана, которые соединены последовательно, второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом системы предварительной настройки стана, предназначенным для регулятора частоты вращения приводного двигателя валков последней клети, выход соединен с соответствующим входом системы управления режимами скорости стана, блок ограничения, блок зоны нечувствительности и тахогенератор приводного двигателя валков последней клети стана, выход которого соединен со входом блока коррекции запаздывания и с другим входом блока коррекции передаточного коэффициента стана, выход которого соединен с другим входом второго сумматора, отличающаяся тем, что в нее введены третий сумматор, инерционное звено и блок регулируемого запаздывания, причем выход измерителя отклонения толщины полосы от заданного значения соединен с первым входом третьего сумматора и со входом блока ограничения, выход которого соединен со вторым входом блока коррекции запаздывания, выход третьего сумматора соединен со входом блока зоны нечувствительности, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора и со входом инерционного звена, выход которого соединен с информационным входом блока регулируемого запаздывания, вход управления последнего соединен с выходом тахогенератора приводного двигателя валков последней клети, а выход к второму входу третьего сумматора.