Устройство для регулирования натяжения полосы Советский патент 1983 года по МПК B21B37/54 B21C47/00 

Устройство относится к управлению процессами прокатного производт ства, а именно к peгyл гpoвaнию натя жения на стене зсолодной прокалки лис та. На некоторых станах холодной прокатки листа, например на станах бесконечной прокатки, дрессировочных станах, на выходе стана для увеличения натяжения между клетью и моталкой дополнительно управляют тянущие ролики i Моталка и тянущие ролики совместно являютсй натяжным устройством. Измеритель натяжения устанавливается на участке между клетью и тянущими роликами, а система регулирования должна обеспечить поддержание заданных натяжений как мезаду;;клетью и тянущими роликами так.и между роликами и моталкой. Первое натяжение влияет на толщину и профиль прокатываемой полосы, второе влияет на качество намотки . рулонов.. Тянущие ролики и моталка снабжены электроприводами, включаиицими электродвигатели, регулируемые,источ ники питания их якорей и обмоток возбуждения и системы управления, включающие регуляторы тока якоря, тока возбуждения, скорости, а также узлы вычисления тока якоря, требуемо го для поддержания заданного катя-. жения. Известно устройство для регулирования натяжения полосы, содержащее тянущие ролики и.моталку, датчик натяжения полосы, электроприводы тянущих роликов и моталки, пропорциональ но-интегральный дифференциальный регулятор, установленный между датчиком нйтяжения и входом электропривода моталки 1 .; . Параметры такого регулятора должн быть выбраны в соответствии с боль-, шой длиной полосы на участке клетьмоталка. Кроме того, должна быть учтена дополнительная промежуточная масса роликов с их электродвигателя. ми. Все это приводит к тому, что такой регулятор имеет весьма низкое быстродействие, особенно в зоне малых скоростей прокатки, регулирование натяжения является весьма медленным, поэтому точность регулирования натяжения в динамике низкая. Целью предлагаемого устройства является повышение точности регулирования натяжения полосы. Эта цель достигается тем, что устройство для регулирования натяжения полосы, содержащее тянущие ролики, моталку, датчик натяжения поло сы, электроприводы тянущих роликов и моталки, пропорционально-интеграль но-дифференциальный регулятор, установленный между датчиком натяжения и входом электропривода моталки, снабжено пропорциональным регулятором и множителем, соединенными последовательно между датчиком н тяжения и электроприводом тянущих роликов, а также датчиком скорости прокатки, подключенным к второму входу множителя через введенный в устройство нелинейный преобразователь. Теоретическим основанием для построен.ия предлагаемого устройства является известная упрощенная передаточная функция объекта регулирования - двигателя тянущих роликов и полосы R2 1/R гдеДр- приращение натяжения; ДМ- приращение момента двигателя;R - радиус ролика; V - скорость прокатки; ot - коэффициент, отражакадий за,висимость между опереженением металла в клети и натяжением полосы; iJ - момент инерции- тянущего ролика с электродвигателем; L, - длина 1|олосы между клетью и тянущими роликами; Е --модуль упругости материала полосы на растяжение; в - поперечное сечение полосы; W- резонансная частота объекта; g - декремент затухания. Поскольку длина полосы между клетью И тянущими роликами в несколько раз меньше, чем между клетью и моталкой (особенно для стана бесконечной прокатки, где между тянущими роликами .и моталкой устаиавливгиотся еще.летучие ножницы и.транспортеры), то резонансная частота по формуле получается значительно выше, чем для объекта клеть-моталка. Это и-позволяет обеспечить значительно более быстрое регулирование натяжения воздействием на тянущие рол.ики, чем на мотал ку. При малой скорости прокатки -дек ремент затухания по формуле весьма мал он не падает до нуля ввиду наличия дополнительных демпфирующих факторов .-. трения в подшипниках, внутренней связи по ЭДС двигателя. Уменьшение..декременту затухания при снижении скорости прокатки вынуждает снижать коэффициент усиления пропорционального регулятора до малой величины. . С pucTOM скорости прокатки декремент затухания по ч/ормуле увеличивается, что позволяет увеличивать коэффициент усиления пропорционально го регулятора и благодаря этому его быстродействие. Предельное быстродействие системы регулирования однако ограничивается также не учиты ваемыми в вырс жении факторами: инерционностью измерителя натяжения контура регулирования тока якоря, возможностью появления крутильных коле баний в механической системе двигат тельтвал-ролик. На фиг.1 изображена зависимость коэффициента усилений регулятора натяжения от скорости прокатки; на фиг.2 - функциональная схема устройства для регулирования натяжения. Устройство для регулирования натяжения полосы содержит клеть прокат ного стана 1, тянущие ролики 2, моталку 3, датчик, натяжения 4/ электро приводт янукцих роликов 5f включающий приводные двигатели, источники питания и систему управления, электропривод моталки 6, включающий приводной двигатель, источники питания и систему управления, пропорциональноинтегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор 7, включенный между датчиком натяжения 4 и входом 8 электропривода моталки 6. Дополнительно устройство содержит пропорциональный регулятор 9 и мно житель 10, соединенные последователь но и включенные между датчиком натяже ни я .4 ивходом 11 электропривода тянущих роликов 5, причем к второму входу 12 множителя 10 через нелинейный преобразователь 13 подключен датчик скорости прокатки 14. Коэффициент усиления пропорционального регулятора 9 выбирается в соответствии с параметрами объекта регулирования при максимальной скорости прокатки. Благодаря множителю 10 коэффициент усиления в контуре .регулирования натяжения изменяется в соответствии с сигналом датчика скорости црокатки 14 и зависимостью, определяемой преобразователем 13. малая длина полосы на участке клеть -. тянущие ролики определяет относительно высокую частоту собственных колебаний объекта регулирования натяжения на этом участке и поэтому высокое быстродействие и малую с.татическую ошибку регулятора. Пропорциональный регулятор д не устраняет, полностью ошибку регулирования, и в статическом режиме эта сшибка устраняется медленнодействующим ПИД-регулятором 7. Поскольку ПИД-регулятсчр 7 воздействует на электропривод мотёшки, он поддерживает натяжение на участке клеть-ролики за счет изменения момента двигателя моталки, т.е. обеспечив: вает стабилизацию натяжения на самой моталке. Таким образом, предлагаемое устройотво для регулирования натяжеНИИ, воздействующее на электроприводы тячущих роликов и электроп|ривод моталки, обеспечивает повышение точности регулщ ования натяжения между клетью и натяжным устройством.

УСТРОЙСа ВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯХ ЕНИЯ ПОЛОСЫ, содержащее тйнутвдне.юлики и моталку, датчик натяжения полосы, электроприводы тянущих роликов и.моталки, пропорциональноинтегрально-тдифференциальный регулятор, установленный между датчиком натяжения и входом электропривода мо;талки, отличающееся тем, что, с целью повышен1;я точности регулирования натяжения полосы,.оно снабжено пропорциональньм регулятором и множителем, : соединенными последовательно мехпу датчиком .натйжения и электроприводом тяну14их роликов, а также датчиком скорости прокатки, подключенным к второму входу, множителя череэ введенный в устройство не- . линейный преобразователь. СО со СП СП