Устройство для регулирования натяжения полосы на моталке листопрокатного стана Советский патент 1980 года по МПК B21C47/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и, в частности, может быть использовано в цехах по прокатке ленты.. По основному авт. св. № 463491 известно устройство для регулирования натяжения полосы на моталке листопрокатного стана, содержащее интегральный регулятор, электрически связаннЕЛй с электроприводом моталки Параллельно интегральному регулятору включены последовательно соединен ные между собой входами пропорционал ный усилитель и множитель, на второй вход которого включен выход дополнительного множителя, на входы которого подключены сигналы от датчиков . скорости полосы и приведенной массы моталки . Ввод пропорционального канала регулятора с множителем позволяет избежать с ростом скорости прокатки не обходимости снижения быстродействия cиcтe вJ автоматического регулирования натяжения (САРН). Целью изобретения является повышение быстродействия устройства для регулирования натяжения полости с ростом скорости прокатки и поперечного размера прокатываемой полосы. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком регулирования, выполненным в виде последовательно соединенных между собой множителя блока ограничения, второго множителя и блока ограничения величины снизу, регулятор выполнен интегро-пропорциональным, множитель включен в связь между интегро-пропорциональным регулятором и электроприводом моталки, на первый вход второго множителя подключен выход эадатчика поперечного сечения прокатываемой полосы, а на второй вход через блок ограничения величины снизу подключен выход датчика скорости полосы. Теоретическим основанием для построения предлагаемого устройства является известная передаточная функция объекта регулирования - двигателя моталки с полосой, которая упрощенно может быть представлена в следующем виде: л - R ЛМ l + 2EToP+To (1) Здесь лР - приращение натяжения;дМ -- приращение момента двигателя

F - радиус рулона;

r-

Ь EQ

постоянная времеolRlни, соответствующая резонансной

частоте, Vo - ;

декремент затухания;О суммарный момент

инерции привода моталки и механизма; L - длина натянутой

полосы между клеть и моталкой; Е - модуль упругости материала полосы на растяжение; Q - поперечное сечение

полосы;

V - скорость прокатки; ci- - коэффициент, определяющий зависимость М€укду Опережением и натяжением.

Анализ выражения (1) показывает, что с ростом скорости прокатки и сечения полосы увеличивается декремент затухания объекта регулирования и снижается его резонансный пик. Увеличение сечения полосы приводит к увеличению частоты OUo . Указанное повышение параметров 6 и uuo обуславливает возможность увеличения быстродействия регулятора натяжения в функции скорости V и сечения Q по сравнению с известным устройством.

В известном устройстве с ростом скорости прокатки от заправочной увеличивается запас устойчивости САРН по амплитуде на частоте и.. При параметре .70,7 дальнейшее повышение приводит к увеличению запаса устойчивости САРН по фазе. Введение дополнительного множителя обеспечивает повышение коэффициента усиления в VQ раз. Благодаря этому в САРН обеспечивается постоянный запас по амплитуде и фазе во всем диапазоне изменения параметров V и Q, при этом быстродействие САРН увеличивается пропорционально сомножителю VQ.

Предельное быстродействие САРН ограничивается не учтенными в выражении (1) инерционностями измерителя натяжения, контура регулирования тока якоря двигателя моталки и частотой крутильных колебаний механической системы двигатель-всш-барабан моталки с рулоном, ввиду чего должна быть соответственно ограничена величина дополнительного коэффициента VQ

При малых скоростях прокатки декремент затухания , не падает до бесконечно малой величины ввидУ наличия дополнительных демпфирующих факторов - скоростного и сухого трения, внутренней связи по ЭДС двигателя.

реакции стана, неучтенных выражением (1). Указанное позволяет не снижать коэффициент передачи дополнительного множителя до нуля, для чего при фиксированной малой величине скорости V вместо нее вводится постоянная взличина - ограничение снизу. Быстродействие известного устройства совпадает с быстродействием заявляемого изобретения при минимальном значении параметров VQ.

Функциональная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство включает следующие известные э.лементы: интегральный регулятор 1, электропривод 2 моталки, пропорциональный регулятор, состоящий из усилителя 3 и множителя 4, на второй вход которого включен выход множителя 5, на входы которого подключаются сигнал от датчика 6 скорости полосы и сигнал приведенной

3

массы -Г2 моталки .с электропривода ц2 моталки.

В данном устройстве в связь между известными интегро-пропорциональным регулятором (1, 3, 4) и электроприводом 2 включен блок регулировки, содержащий множитель 7, на второй вход которого через блок ограничения 8 включен выход второго множителя 9, на один вход которого подключен выхо .задатчика 10 поперечного сечения прокатываемой полосы, а на другой вход через блок 11 ограничения снизу подключен выход датчика 6 скорости V полосы (введенные элементы на чевггеже обведены пунктиром).

npezinaraeMoe устройство работает следующим образом.

Разность между заданным натяжением F-v и действительным натяжением F- (ошибка регулирования) усиливается интегро-пропорциональным рэгулятором (1, 3, 4) с переменным коэффициентом пропорциональной части и поступает на вход электропривода 2 моталки через множитель 7, изменяющий общий коэффициент передачи регулятора натяжения и тем самым быстродействие САРН при изменении корректирующего сигнала на втором входе множителя 7. 1,

При величине сигнала скорости V полосы, меньшей чем уровень ограничения в блоке 11, из последней на вход лножителя 9 поступает фиксированный сигнал, который множителем 9 умножается на сигнал поперечного сечения полосы Q и через блок 8 без изменения поступает на вход множителя 7, определяя быстродействие САРН при м-алых скоростях прокатки. В этом случае быстродействие САРН устанавливается такое же, как у известного устройства при таком же фиксированном сечении полосы и любой скорости прокатки. При повышении сигнала скорости прокатки выше уровня ограничения в блоке 11 сигнал на входе множителя 9 а следовательно, и множителя 7 увеличивается соответственно уменьшающейся величине .реэонансногЪ пика передаточной функции объекта регулирования и пропорционально увеличивает быстродействие САРН. Однако при дальнейшем повышении скорости прокатки сигнал на выходе множителя 9 достигает уровня ограничения в блоке 8, вследствие чего пре кращается дальнейший рост сигнала на входе множителя 7, чем ограничивается увеличение быстродействия САРН с учетом указанных выше факторов. Благодаря указанной коррекции коэффициента усиления регулятора натяжения обеспечивается увеличение быст родействия САРН с ростом скорости прокатки и сечения прокалываемой полосы. .Формула изобретения Устройство для регулирования натяжения полосы на моталке листопрокатного стана по авт. св. 463491, отличающееся тем, что, с целью повышения его быстродействия, оно снабжено блоком регулирования, выполненным в виде последовательно соединенных между собой множителя блока ограничения, второго множителя и блока ограничения величины снизу, регулятор .выполнен интегро-пропорциональным,множитель включен в связь между интегро-пропорциональным регулятором и электроприводом моталки, на первый вход второго множителя подключен выход эадатчика поперечногр сечения прокатываемой полосы, а на второй вход через блок ограниче снизу. подключен выход ния величины датчика скорости полосы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 463491, кл. В 21 С 47/00, 1973.