Введение к работе
Актуальность темы. Наиболее сложным и наименее изученным технологическим узлом создаваемого принципиально нового литейно-прокатного агрегата (ЛПА) является промежуточный накопитель полосы, содержащий три группы электроприводов, взаимосвязанных через обрабатываемый металл. К ним относятся электропривод вращения барабана лвухвходовой моталки, электроприводы тянущих роликов, расположенных слева и справа от барабана и электроприводы перемещения накопителя, расположенные на осях корпуса, совершающего в процессе работы линейные перемещения в реверсивном режиме.
Данный технологический объект определяет принципиальные возможности реализации нового способа производства горячекатаных полос, заключающегося в совмещении процесса непрерывного литья и реверсивной прокатки "бесконечной" полосы участками. К его автоматизированным электроприводам предъявляются следующие противоречивые требования:
1) в основном рабочем режиме
обеспечение регулирования линейной скорости перемещения полосы в режимах двусторонней намотки/размотки;
одновременное поддержание натяжения полосы (в общем случае разпо-толщинной) слева и справа от барабана с высокой степенью точности;
обеспечение заданного закона регулирования линейной скорости перемещения накопителя;
2) в режимах "холостого прохода", заправки и вспомогательных
регулирование положения барабана двухвходовой моталки и корпуса накопителя;
регулирование скорости тянущих роликов и соответственно полосы.
Проведенный анализ показал, что ни одна из известных систем автоматического управления электроприводами намоточно-размоточных устройств не обеспечивает выполнения указанных требований. Известные системы управления электроприводами, обеспечивающие линейное перемещение объектов, также не могут быть напрямую применены на указанном технологическом объекте.
Цель работы. Целью настоящей работы является разработка автоматизированных электроприводов барабана, тянущих роликов и перемещения промежуточного накопителя полосы в сосгаве непрсрывно-реверсивною литейно-прокатного агрегат
Достижение этой цели потребовало решения следующих основных <а-дач:
I. Разработки математического описания и составления структурных схем математических моделей электроприводов исследуемого объекта с учетом их взаимосвязи через обрабатываемый металл.
2 Выбора принципов построения и разработки систем управления электроприводами барабана, тянущих роликов и перемещения накопителя.
-
Исследования режимов разработанных электроприводов с помощью математической модели.
-
Реализации разработанных электроприводов на действующей лабораторной установке, проведения комплекса экспериментальных исследований,
-
Оценки возможностей практического применении полученных результатов и промышленного использования разработанных систем управления.
Методика проведения исследований. Теоретические исследования проводились с использованием аппарата передаточных функций, методов преобразования структурных схем и структурного моделирования, численных методов решения систем дифференциальных уравнений, методов анализа с использованием логарифмических амплитудно-частотных характеристик. Экспериментальные исследования проводились на действующей лабораторной установке, а также в промышленных условиях путем прямого осциллографирования с последующей обработкой результатов.
Научная новизна проводимых разработок заключается в создании систем управления электроприводами принципиально нового технолої иче-ского объекта, требования, предъявляемые к которым, не позволяют применить известные аналогичные системы.
1. Предложены принципы построения систем управления электропри
водами промежуточного накопителя, в соответствии с которыми все сис
темы являются комбинированными с переключающимися структурами:
"регулирование линейной скорости - регулирование положения" -для электропривода барабана;
"регулирование натяжения - регулирование скорости" - для электропривода тянущих роликов;
"регулирование скорости - регулирование положения" - для электроприводов перемещения.
-
Выполнен синтез регулятора линейной скорости электропривода барабана двухвходовой моталки и регулятора электрической синхронизации электроприводов перемещения.
-
Создано математическое описание и разработаны структурные схемы автоматизированных электроприводов накопителя с учетом их взаимосвязи через обрабатываемую полосу.
4 Теоретически и экспериментально доказано, что предложенные системы управления электроприводами промежуючноіо накопителя обеспечивают выполнение технологических требований во всех режимах с заданной точностью.
Практическая ценность и реализация работы. Разработаны системы управления автоматизированными электроприводами основного техноло-
гического узла создаваемого принципиально нового литейно-прокатного агрегата.
Результаты диссертационной работы переданы АО "Магнитогорский ГИПРОМЕЗ", где приняты к использованию при проектировании компактных листопрокатных комплексов.
Разработанные системы регулирования линейной скорости барабана моталки и косвенного регулирования натяжения исполнены и сданы в опытно-промышленную эксплуатацию на агрегате электролитического обезжиривания ЛПЦ-3 ОАО "ММК". В результате их использования обеспечена стабилизация натяжения смотки по всех режимах, что обеспечивает повышение качества рулонов и снижение брака.
К защите представляются следующие основные положения.
-
Принципы построения систем управления электроприводами промежуточного накопителя.
-
Математическая модель промежуточного накопителя как объекта управления.
-
Требование к диапазону изменения натяжения в режимах двухвходовой намотки/размотки полосы.
-
Разработанные системы управления электроприводами барабана двухвходовой моталки, тянущих роликов и перемещения промежуточного накопителя, а также настройки контуров регулирования.
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследований статических и динамических свойств разработанных электроприводов и систем управления.
Апробация работы. Содержание работы доложено и обсуждено:
-
На III Международной конференции "Электромеханика и электро-техиологии" МКЭЭ-98 (г. Клязьма, сентябрь 1998 г.).
-
На Третьем Международном конгрессе прокатчиков (г. Липецк, октябрь 1999г.).
-
На Международной электронной научно-технической конференции "Перспективные технологии автоматизации" ПТА-99 (г. Вологда, январь -июнь 1999 г.).
-
На Международной научно-технической конференции "Научные идеи В. А. Шубенко на рубеже веков" (г. Екатеринбург, декабрь 1999г.).
-
На научно-техническом семинаре кафедры Автоматизированного электропривода Московского энергетического института (июнь 1998г.).
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в десяти печатных трудах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 73 наименований и приложения объемом 2 страницы. lie содержание изложено на 151 странице машинописного текста, в том числе 49 рисунков 10 таблиц.
