Устройство для автоматического управления охлаждением проката Советский патент 1991 года по МПК B21B37/76 

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства, в частности к устройствам автоматического управления процессом охлаждения проката.

Цель изобретения - увеличение выхода годного проката путем повышения точности управления и надежности работы устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока логики.

Устройство для автоматического управления охлаждением проката (фиг. 1) содержит датчик 1 наличия проката, поступающего на установку 2 охлаждения, датчик 3 наличия проката на выходе из установки Охлаждения, блок 4-7 памяти, датчик 8 скорости перемещения проката, датчик 9 температуры проката на входе в установку охлаждения, датчик 10 температуры охладителя на входе установки охлаждения, датчик 11 расхода охладителя на входе установки охлаждения, датчик 12 температуры конца охлаждения проката, блок 13 переменного теплофизического коэффициента, вычислительный блок 14, блок 15 памяти, ключ 16, блок 17 логики, блок 18 памяти, датчик 19 температуры охладителя на выходе установки охлаждения, блок 20 выдержки времени, инвертор 21, блок 22 сравнения, блок 23 деления, блок 24 сравнения, задатчик 25 требуемой температуры конца охлаждения проката, блок 26 умножения, ключ 27, блок 28 сравнения-, регулятор 29 расхода охладителя на входе установки охлаждения. Блок 17 логики содержит (фиг, 2} счетчик 30, блок 31 выдержки времени, инвертор 32, элементы И 33 и 34, инвертор 35, блок 36 сравнения, задатчик 37 числа полос и триггер 38.

Положительный эффект от реализации устройства заключается в увеличении выхода годного проката путем повышения точности управления и его надежности за счет достижения заданной температуры конца охлаждения и поддержания ее при изменяющихся параметрах процесса, включая темп прокатки и теплофизические константы проката и охладителя.

Для этого количества охладителя рассчитывают на основе уравнения теплового балансв по соотношению

Ti-т3

Q -K-V(1)

t2 tl

где Q - расход охладителя;

(2)

Uo po

коэффициент, учитывающий теплофи зические свойства охладителя и металла заданного сортамента;

t2

(3)

V - скорость перемещения проката;

Ti - температура металла на входе в установку;

Т - заданная температура конца охлаж- дения проката;

t2jti - температуры охладителя на выходе и входе установки соответственно;

S - площадь поперечного сечения проката;

- плотность металла и охладителя

соответственно,

См,Со - средние теплоемкости металла и охладителя,

Учет темпа прокатки осуществляют пу- тем сравнения текущего значения паузы т с заданной величиной т . В случае когда )в соотношении (1) используется расчетная температура охладителя на выходе установки (t). когда измеренное зна- чение температуры охладителя (t42). Тогда для температуры можно записать

1%,еспмг ц t Ј,еслиг Т

где ц - заданное время паузы, которое определяют опытным путем.

Из (1) следует, что в процессе теплообмена, протекающем при охлаждении металла, необходимо учитывать возмущения;

связанные с изменением теплообмена охладитель - установка - окружающая среда. Типичным примером, приводящим к изменению теплообмена, является смена темпа прокатки металла на стане. Так, по разным

причинам может измениться пропускная способность холодильника (линий порезки на заказные длины), работа нагревательных печей и т. д. Это приводит к изменению, температуры охладителя на выходе установки даже при неизменных остальных параметрах процесса охлаждения.

Как показывают результаты исследований при прокатке с паузой , расход охладителя, рассчитанный с учетом измеренного значения температуры охладителя на выходе установки (t42), соответствует условию сходимости теплового баланса. В случае, когда рассчитанное таким же образом значение расхода охладителя становится завышенным и при подаче этого объема охладителя не достигается требуемая температура конца охлаждения проката. Поэтому в этом случае используется расчетная температура охладителя на выходе установки tpa;

tg-ti +КЛ/

Tt-Г Q4

(4)

где Т4 - измеренная температура конца охлаждения проката;

Q - измеренное значение расхода охладителя.

Однако смена темпа прокатки сопровождается переходным периодом изменения температуры охладителя на выходе установки. Установлено, что переходный период завершается после прокатки m полос. Тогда на время переходного периода от прокатки металла с условием на прокатку с условием , также используется расчетное значение температуры охладителя.

Устройство для автоматического управления охлаждением проката работает следующим образом.

При выходе конца полосы проката из- зоны датчика 1 наличия проката, т. е. с началом паузы, на его выходе сигнал будет отсутствовать, а на выходе инвертора 21 появится сигнал Лог. 1й, который поступает на вход блока 20 выдержки времени, на выходе которого сигнал появится через время равное т. Одновременно сигнал с выхода инвертора 21 поступает на третий вход ключа 16, который коммутирует задержанный в блоке 20 сигнал с второго входа ключа 16 на первый или второй выходы ключа в зависимости от наличия управляющего сигнала на первом или третьем его входах. При появлении следующей полосы в зоне датчика 1 наличия проката т. е. с окончанием паузы, на его выходе появляется сигнал, который поступает на первый вход ключа 16.

Таким образом производится оценка паузы: если , то задержанный в блоке 20 сигнал Лог. 1 будет на первом выходе ключа 16. а если - тона втором выходе ключа. С ключа 16 сигнал поступает соответственно на первый или второй входы блока 17 логики. Блок 17 логики в соответствии с (3) разрешает считывать или рассчитанное по (4) в блоке 14 и записанное в блоке 15 памяти значение температуры охладителя на выходе из установки, или измеренное датчиком 19 и записанное в блоке 18 памяти значение температуры охладителя на выходе из установки.

При последующем движении полосы проката и появлении ее под датчиком 9 температуры значение сигнала температуры проката сравнивается на блоке 24 сравнения с сигналом от задатчика 25 температуры конца охлаждения проката. Полученный сигнал разности поступает на первый вход делителя 23, а на его второй вход поступает сигнал разности с выхода блока 22 сравнения. На последнем сравнивается значение сигнала с датчика 10 температуры охладителя на входе в установку с измеренным датчиком 19 или с рассчитанным в блоке 14 значением температуры охладителя на выходе установки. С выхода делителя 23 сиг- нал поступает на первый вход блока 26 умножения, на второй и третий входы которого поступают сигналы соответственно с выхода датчика 8 скорости перемещения проката и второго выхода блока 13 переменного теплофизического коэффициента, в котором по (2) определяется значение К.

Таким образом, на выходе блока 26 умножения получается значение расхода охладителя, определяемого (1). Это значение

через ключ 27 поступает на вход регулятора 29 расхода охладителя. Ключ 27 служит для стабилизации работы регулятора расхода охладителя и управляется сигналом с выхода блока 28 сравнения, на котором сравнивается значение фактически измеренного датчиком 11 расхода охладителя, подаваемого на установку, и расчетное значение, полученное на выходе блока 26 умножения. Если /QP-QU/ ДО то ключ 27 не срабатывает, расход охладителя не меняется/В противном случае сигнал проходит на регулятор 29 расхода охладителя. Величина AQonpe- деляется опытным путем из условия допустимого изменения температуры конца

охлаждения проката.

Также сигналы отдатчиков 8-11 скорости перемещения проката, температуры проката на входе установки, температуры охладителя на входе установки и расхода охладителя запоминаются в блоках 4-7 памяти соответственно. После прохождения полосы проката через установку охлаждения сигналом с датчика 3 наличия проката эти значения считываются из блоков памяти в вычислительный

блок 14, на который поступают еще и значения сигналов с датчика 12 температуры конца охлаждения проката и с блока 13 определения переменного теплофизического коэффициента. По этим значениям в вычислительном

блоке 14 рассчитывается значение tp2, которое затем записывается в блоке 15 памяти и используется для расчета охладителя при прокатке последующих полос. Блок 17 логики служит для повышения надежности работы устройства в переходный период при смене темпа прокатки. Когда темп прокатки низкий, т. е. , то сигнал с второго входа блока 17 проходит на его первый выход, позволяя считывать из блока 15 памяти расчетное значение

температуры охладителя на выходе установки охлаждения и одновременно сбрасывает счетчик 30. При повышении темпа прокатки, т. е. когда ) сигнал не сразу проходит с первого входа блока логики на его второй выход, так как элемент И

34заперт по второму входу. Элемент И 33 открыт и на первом выходе блока 17 логики присутствует сигнал, разрешающий считы- вать из блока 15 памяти расчетное значение температуры на выходе установки охлаждения. Как только счетчик 30 отсчитывает заданные задатчиком 37 m полос, на выходе элемента 36 сравнения появится сигнал, который осуществляет сброс счетчика 30 и опрокидывает триггер 38, сигнал с выхода которого открывает по второму входу элемент И 34. Появившийся сигнал на выходе элемента И 34 поступает на вход инвертора

35и запирает по третьему входу элемент И 33. Одновременно сигнал с выхода элемента И 34 поступает на второй выход блока 17 логики, ч го позволяет считывать из блока 18 памяти измеренное значение температуры охладителя на выходе установки. Блок 31 и инвертор 32 предназначены для исключения одновременного включения элементов И 33 и 34. Триггер 38 предназначен для надежной фиксации момента окончания переходного периода.

Таким образом, использование предлагаемого устройства для автоматического уп равления охлаждением проката позволяет учитывать изменение темпа прокатки, переходный период изменения температуры охладителя на выходе установки и изменение значений теплофизических констант. Формула изобретения 1. Устройство для автоматического управления охлаждением проката, содержащее датчик температуры проката на входе установки охлаждения, датчик температуры конца охлаждения проката, датчики температуры охладителя на входе и выходе установки, датчик скорости перемещения проката, задатчик температуры конца охлаждения проката, регулятор расхода охладителя, датчик наличия проката, три блока сравнения, делитель, блок умножения, четыре блока памяти, блок выдержки времени, ключ, причем выход датчика температуры проката на входе установки соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком температуры конца охлаждения проката, выход первого блока сравнения соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом второ -о блока сравнения, первый вход которого соединен с датчиком температуры охладителя на входе установки, выход делителя соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен jc выходом датчика скорости перемещения проката, отличающееся тем, что, с

целью увеличения выхода годного проката путем повышения точности управления и надежности работы устройства, оно снабжено датчиком наличия проката, двумя блоками памяти, ключом, датчиком расхода охладителя, инвертором, блоком логики, блоком переменного теплофизического коэффициента, вычислительным блоком, при- чем выход второго датчика наличия проката

соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого блоков памяти, вторые входы которых соединены соответственно с датчиками скорости перемещения проката, температуры проката на входе установки, температуры охладителя на входе установки, расхода охладителя, выходы блоков памяти соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами вычислительного блока, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с выходом датчика температуры конца охлаждения проката и первым выходом блока переменного теплофизического коэффициента, второй выход которого

соединен с третьим входом блока умножения, выход которого соединен с первыми входами третьего блока сравнения и первого ключа, выход которого соединен с входом регулятора расхода охладителя, второй вход

первого ключа соединен с выходом третьего блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом да гчика расхода охладителя, выход датчика температуры охладителя на выходе установки и выход еычислительного блока соединены с первыми входами пятого и шестого блоков памяти соответственно, выходы которых соединены с вторым входом второго блока сравнения, второй вход шестого блока памяти соединен с riepвым выходом блока логики, второй вход пятого блока памяти соединен с вторым выходом блока логики, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами второго ключа,

первый, второй и третий входы второго ключа соединены соответственно с выходами первого датчика наличия проката, блока выдержки времени и инвертора, вход блока выдержки времени соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом первого датчика наличия проката.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок логики содержит счетчик, блок выдержки времени, два элемента И,

два инвертора, блок сравнения, зздатчик количества полос и триггер, причем второй вход блока логики соединен с его первым выходом, с первым входом счетчика, первым входом триггера и входом первого инвертора, выход которого соединен с первым

входом первого элемента И, первый вход блока логики соединен с первым входом второго элемента И, вторым входом счетчика и входом блока выдержки времени, выход которого соединен счвторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым выходом блока логики, выход счетчика соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком количества полос, а выход - с третьим входом счетчика и вторым входом триггера, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым выходом блока логики и входом второго инвертора, выход которого соединен с третьим входом первого элемента И.

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства. Цель изобретения - увеличение выхода годного проката путем повышения точности управления и надежности работы устройства. Устройство содержит датчик 9 температуры проката на входе установки 2 охлаждения, датчик 12 температуры конца охлаждения проката, датчик 10 температуры охладителя на входе в установку, датчик 8 скорости перемещения проката, задатчик 25 требуемой температуры конца охлаждения проката, регулятор 29 расхода охладителя, датчик 3 наличия проката, блоки 22, 24 и 28 сравнения, делитель 23, блок 26 умножения, ключ 27, блоки 4-7 памяти, датчик 11 расхода охладителя, блок 13 переменного теплофи- зического коэффициента. С этой целью устройство учитывает влияние темпа прокатки на температуру охладителя на выходе из установки и изменение теплофизических коэффициентов металла и охладителя. В зависимости от темпа прокатки в расчете расхода охладителя используется или измеренное датчиком 19, или рассчитанное в вычислительном блоке 14 значение температуры охладителя на выходе установки. Выбор того или иного значения температуры из блоков 18 или 15 памяти осуществляется после прохождения сигнала отдатчика 1 наличия проката через логическую цепочку, состоящую из инвертора 21, блока 20 выдержки времени, ключа 16 и блока 17 логики. В последнем учитываются переходные процессы при смене темпа прокатки. 1 з. п. ф лы, 2 ил. со с ON J Оч О О о