Повышение эффективности регулирования натяжения полосы электроприводным комплексом чистовой группы стана горячей прокатки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Диденко Евгений Евгеньевич

  • Диденко Евгений Евгеньевич
  • кандидат науккандидат наук
  • 2016, ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет»
  • Специальность ВАК РФ05.09.03
  • Количество страниц 185
Диденко Евгений Евгеньевич. Повышение эффективности регулирования натяжения полосы электроприводным комплексом чистовой группы стана горячей прокатки: дис. кандидат наук: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы. ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет». 2016. 185 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Диденко Евгений Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ

1 РЕГУЛИРОВАНИЕ НАТЯЖЕНИЯ ПОЛОСЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫМИ КОМПЛЕКСАМИ ШИРОКОПОЛОСНЫХ

СТАНОВ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

1.1 Необходимость регулирования натяжения при прокатке

1.2 Процесс формирования натяжения полосы электроприводным комплексом чистовой группы

1.3 Регулирование натяжения полосы косвенным способом с применением электромеханических петледержателей

1.4 Принципы построения современных САРН

1.5 Описание САУСН стана 2000 ПАО «НЛМК»

1.6 Методы определения фактического натяжения полосы

при косвенном регулировании

Выводы

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОГО КОМПЛЕКСА МЕЖКЛЕТЕВОГО ПРОМЕЖУТКА

2.1 Математические модели электроприводов межклетевого промежутка

2.2 Расчёт и моделирование нагрузок электроприводов межклетевого промежутка

2.3 Математическая модель прокатываемой полосы как объекта регулирования электроприводным комплексом межклетевого промежутка

2.4 Синтез обобщённой математической модели электроприводного комплекса межклетевого промежутка

2.5 Оценка адекватности разработанной математической модели

исследуемому объекту

Выводы

3 РЕГУЛИРОВАНИЕ НАТЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫМ КОМПЛЕКСОМ С УЧЁТОМ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОКАТЫВАЕМОЙ ПОЛОСЫ

3.1 Влияние температуры прокатываемого металла на момент нагрузки электропривода петледержателя

3.2 Методика и математическое моделирование косвенного определения температуры прокатываемой полосы в межклетевом промежутке

3.3 Использование существующей методики идентификации температуры полосы в межклетевых промежутках чистовой группы стана 2000 для

расчёта момента электропривода петледержателя

3.4 Исследование влияния температуры полосы на регулирование

натяжения с помощью математического моделирования

Выводы

4 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ПОЛОСЫ В ЧИСТОВОЙ ГРУППЕ СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

4.1 Описание комплекса АСУТП чистовой группы клетей стана

2000 ПГП после реконструкции

4.2 Изменение в структуре САУСН с учётом новых предложенных

технических решений

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ А Параметры электрического и механического

оборудования

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Настройка контуров регулирования

ПРИЛОЖЕНИЕ В Характеристики прокатываемого металла,

используемые для математического моделирования

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Схемы некоторых основных математических моделей САУСН, выполненные для одного межклетевого

промежутка в среде МаШЬаЬ

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Результаты оценки адекватности разработанной математической модели исследуемому объекту

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Алгоритмы расчёта и фрагменты программы,

реализующие предлагаемые технические решения

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Основные агрегаты и аппаратура

автоматизации электроприводного комплекса САУСН

ПРИЛОЖЕНИЕ З Акт об использовании результатов кандидатской диссертационной работы

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности регулирования натяжения полосы электроприводным комплексом чистовой группы стана горячей прокатки»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Основополагающее влияние на качество работы электроприводных комплексов систем автоматического управления скоростью и натяжением (САУСН) полосы в чистовой группе стана горячей прокатки, построенных по принципу косвенного регулирования (как наиболее распространённых на отечественных металлургических предприятиях, таких как ПАО «НЛМК», ОАО «ММК», ОАО «Северсталь»), оказывает точность расчёта момента, развиваемого электродвигателем электромеханического петледержателя. Развиваемый момент должен максимально соответствовать моменту нагрузки на валу петледержателя со стороны прокатываемой полосы на всём диапазоне угла поворота рамы данного механизма.

Одной из важных проблем, влияющих на прокатку металла, является то, что полоса металла, выходящая на промежуточный рольганг нагрета неравномерно по длине. Это связано с неравномерностью нагрева слябов в методичных печах, наличием «глиссажных меток» и т.д. Неравномерность нагрева сохраняется и при входе полосы в чистовую группу. Предел текучести металла зависит от температуры, соответственно, неравномерность нагрева металла очень сильно сказывается на величине момента изгиба полосы при работе петледержателя, а значит, на полном моменте нагрузки его электропривода. Особенно это актуально для первых межклетевых промежутков, в них полоса имеет значительную толщину, и составляющая момента изгиба полосы в общем моменте нагрузки на вал петледер-жателя превышает остальные составляющие. Пренебрежение изменяющейся по длине полосы температурой, и соответственно, неточный расчёт и формирование вращающего момента электропривода петледержателя негативно влияет на регулирование натяжения полосы в межклетевом промежутке.

Степень разработанности темы исследования. Система автоматического регулирования натяжения косвенным способом и её практическое применение достаточно проработаны и описаны. Однако, теме повышения точности расчёта момента электропривода петледержателя, как основной составляющей электропри-

водного комплекса САУСН косвенного метода, учитывая именно механические свойства прокатываемой полосы, уделяется недостаточное внимание. Это отражается как в теоретических, так и в практических применениях значительным количеством упрощений и пренебрежением в расчётах составляющих момента данного электропривода. В частности, не учитывается, что изменение температуры по длине полосы влияет на её механические характеристики и, естественно, на величину нагрузки электропривода петледержателя. Для правильной работы электроприводного комплекса и эффективности регулирования натяжения необходимо учитывать подобного рода возмущения. Как показал патентный и литературный анализ данная тема недостаточно проработана и описана и нуждается в дополнительном изучении и анализе.

Целью работы является повышение эффективности регулирования натяжения полосы электроприводным комплексом чистовой группы стана горячей прокатки, путём разработки метода температурной коррекции момента, развиваемого электроприводом петледержателя.

Идея работы заключается в исследовании влияния изменяющейся температуры по длине прокатываемой полосы в межклетевом промежутке на регулирование натяжения электроприводным комплексом чистовой группы клетей стана горячей прокатки и разработке метода коррекции крутящего момента, развиваемого электроприводом петледержателя в функции температуры прокатываемой полосы для повышения точности регулирования натяжения.

Задачи работы.

1. Разработка математической модели электроприводного комплекса САУСН для одного межклетевого промежутка, содержащего электроприводы прокатных клетей и петледержателя, связанных прокатываемой полосой.

2. Разработка уточненной методики расчёта составляющей момента изгиба полосы в суммарном моменте нагрузки на валу электропривода петледержа-теля для первого межклетевого промежутка чистовой группы клетей, обоснование зависимости момента нагрузки петледержателя от изменения температуры полосы по её длине при прокатке и при разных углах подъёма петледержателя.

3. Использование методики косвенного определения температуры прокатываемой полосы для расчёта и моделирования момента нагрузки и момента, развиваемого электроприводом петледержателя в первом межклетевом промежутке.

4. Анализ с помощью математического моделирования влияния изменения температуры полосы на регулирование натяжения полосы в первом межклетевом промежутке для разных марок полос и разных типоразмеров. Разработка метода коррекции момента, развиваемого электроприводом петледержателя в зависимости от температуры прокатываемого металла. Разработка математической модели электроприводного комплекса САУСН с коррекцией по температуре прокатываемого металла.

5. Разработка и исследование с помощью математического моделирования метода форсировки момента, развиваемого электроприводом петледержателя, для ускоренного подъема при заполнении полосой межклетевого промежутка.

6. Разработка предложений и рекомендаций по использованию разработанных моделей, модернизации функциональной схемы электроприводного комплекса САУСН и модернизации программы мастера - контроллера SIEMENS TDC чистовой группы стана 2000 ПГП ПАО «НЛМК», для реализации повышения эффективности регулирования натяжения полосы.

Тематика работы соответствует следующим пунктам паспорта специальности 05.09.03:

1. Развитие общей теории электротехнических комплексов и систем, изучение системных свойств и связей, физическое, математическое, имитационное и компьютерное моделирование компонентов электротехнических комплексов и систем.

2. Разработка, структурный и параметрический синтез электротехнических комплексов и систем, их оптимизация, а также разработка алгоритмов эффективного управления.

Научная новизна.

В работе получены следующие новые научные результаты:

1. Разработана уточненная математическая модель электроприводного комплекса первого межклетевого промежутка чистовой группы непрерывного широкополосного стана горячей прокатки, включающая взаимосвязанные математические модели электроприводов двух смежных прокатных клетей и петле-держателя, отличающаяся учетом влияния изменения температуры по длине прокатываемых полос разного сортамента на величину требуемого момента, развиваемого электроприводом петледержателя и на регулирование натяжения.

2. Разработан метод коррекции системы управления электроприводом петледержателя, обеспечивающий повышение эффективности регулирования натяжения полосы в чистовой группе клетей непрерывного широкополосного стана горячей прокатки, отличающийся формированием корректирующего сигнала, определяемого путем уточненного расчёта требуемого момента, развиваемого электроприводом петледержателя на основании измерения температуры металла после последней клети черновой группы.

3. Разработан метод обеспечения ускоренного подъема петледержателя при заполнении полосой межклетевого промежутка, отличающийся начальной форсировкой и последующей стабилизацией статического момента, развиваемого электроприводом петледержателя.

Практическая значимость:

1. Повышение стабильности и безаварийности прокатки за счёт повышения эффективности регулирования натяжения.

2. Повышение точности поддержания геометрических параметров полосы при прокатке.

Методология и методы исследования. При решении поставленных в диссертационной работе задач применялись теория автоматического управления, теория электрических машин, теория прокатки. Численное решение уравнений математических моделей выполнялось на ЭВМ с помощью пакета математических программ МаШЬаЬ 6.0.

Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена математическим обоснованием разработанных синтезированных моделей, сопоставимо-

стью результатов моделирования с результатами расчетов и данными, полученными в производственных условиях стана 2000 производства горячего проката ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (НЛМК), а также сопоставимостью полученных результатов с положениями теории электропривода и теории прокатки.

Реализация работы. Полученные во время исследований результаты, а также математические модели используются при проведении работ по сопровождению, а также в проведении наладочных работ при дальнейшем модернизации комплекса АСУТП чистовой группы стана 2000 Производства горячего проката ПАО «НЛМК».

На защиту выносится:

1. Уточнённая математическая модель электроприводного комплекса первого межклетевого промежутка чистовой группы непрерывного широкополосного стана горячей прокатки включающая взаимосвязанные математические модели электроприводов двух смежных прокатных клетей и петледержателя, учитывающая влияние изменения температуры по длине прокатываемых полос разного сортамента на величину требуемого момента, развиваемого электроприводом петледержателя.

2. Метод управления электроприводом петледержателя с форсированным подъёмом при заполнении полосой межклетевого промежутка, базирующийся на уточненной методике расчёта составляющей момента изгиба полосы в суммарном моменте нагрузки на валу электропривода петледержателя для первых межклетевых промежутков чистовой группы клетей.

3. Результаты исследования косвенного метода регулирование натяжения с учетом температуры прокатываемой полосы.

4. Метод коррекции момента, развиваемого электроприводом петледер-жателя в зависимости от температуры, прокатываемой полосы в первом межклетевом промежутке, определяемой по температуре за пятой клетью черновой группы стана горячей прокатки.

5. Усовершенствованная функциональная схема электроприводного комплекса САУСН и модернизированная программа мастера - контроллера SIEMENS TDC чистовой группы стана 2000 ПГП ПАО «НЛМК», для реализации повышения эффективности регулирования натяжения полосы.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на III-ей Международной научно-практической конференции «Перспективы развития информационных технологий» (г. Новосибирск 2011); на 8-ой Международной научно-технической конференция «Современная металлургия начала нового тысячелетия» (г. Липецк 2011); на XII-ой Международной заочной научно-практической конференции «Научная дискуссия: вопросы технических наук» (г. Москва 2013 г.); на IX Международная научно-практическая конференции «Техника и технология: новые перспективы развития» (г. Москва 2013 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 4 опубликованы в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка, включающего 97 наименований, и 8 приложений. Общий объем работы - 185 страниц. Основная часть изложена на 150 страницах текста, работа содержит 89 рисунков, 14 таблиц.

1 РЕГУЛИРОВАНИЕ НАТЯЖЕНИЯ ПОЛОСЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫМИ КОМПЛЕКСАМИ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СТАНОВ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

1.1 Необходимость регулирования натяжения при прокатке

Наиболее сложным и насыщенным участком НШПСГП с позиции систем управления электроприводами и АСУТП является чистовая группа клетей. Прокатку металла в чистовой группе НШПСГП отличает высокая скорость технологического процесса, а, следовательно, высокая скорость развития нештатных или аварийных ситуаций в случае сбоев в системах управления и автоматики или из-за ошибок оператора прокатки. При этом прокатка полностью в ручном режиме АСУТП в современной чистовой группе практически невозможна. Всё это накладывает дополнительные требования по надёжности, стабильности работы АСУТП и систем управления приводами чистовой группы НШПСГП. Геометрические параметры горячекатаной полосы (ширина, толщина, профиль и т.д.), которые являются одними из основных показателей качества продукции НШПСГП, окончательно формируются именно в чистовой группе клетей, поэтому одним из основных требований к АСУТП является способность по поддержанию с высокой точностью заданных технологических параметров как в установившихся, так и динамических режимах, при различных видах возмущений. Сегодня сортамент НШПСГП составляют в основном полосы толщиной от 1,0 - 2,0 до 12 - 20 мм и шириной от 800 до 2300 мм из углеродистых и низколегированных сталей [2].

При прокатке в чистовых клетях НШПСГП полоса на участке между клетями находится в состоянии натяжения, что является одной из главных особенностей технологического процесса. Основная причина, определяющая необходимость прокатки с натяжением, заключается в том, что без натяжения полосы процесс прокатки в чистовой группе осуществить невозможно, так как при прокатке без натяжения полоса теряет устойчивость в валках, происходит смещение полосы в сторону относительно оси прокатки, что приводит к аварийному режиму, неизбежному простою стана, возможным поломкам оборудования. С другой сто-

роны, чрезмерное натяжение в первую очередь приводит к «утяжкам», и уменьшению ширины прокатываемой полосы относительно заданной, что означает брак продукции.

На рисунке 1.1 приведены зависимости, характеризующие влияние изменения межклетевого натяжения на толщину и ширину прокатываемых полос. Зависимости получены при исследовании стана 2500 горячей прокатки магнитогорского металлургического комбината [3].

Следовательно, максимальная величина удельного натяжения с точки зрения стабилизации ширины и предотвращения «утяжек» не должна превышать 17 - 18 Н/мм2 [3,4,5,6]. Вообще, значения натяжений полосы в межклетевых промежутках при прокатке должны быть минимально возможными, ограниченными условиями устойчивой прокатки. При этом допустимо максимальные удельные натяжения зависят от предела текучести металла, который в свою очередь зависит от температуры.

Рисунок 1.1 - Зависимости изменений ширины (а) и толщины (б) прокатываемого

металла от величины изменения натяжения На рисунке 1.1: ЛИ, АБ - отклонения толщины и ширины металла; Да - отклонение удельного натяжения в межклетевом промежутке.

На стане 2000 ПАО «НЛМК» заданные удельные натяжения в зависимости от прокатываемой толщины металла и номера межклетевого промежутка варьируются от 0,59 Н/мм2 до 15 Н/мм2. До последнего времени максимальное допу-

стимое отклонение ширины по длине полосы (минусовой допуск) составляло 5 мм, в связи с повышением требований к качеству продукции на данный момент минусовой допуск равен 0 мм. Одной из важнейших систем чистовой группы НШПСГП, является система автоматического регулирования натяжения (САРН), представляющая из себя электроприводной комплекс чистовой группы, рассматриваемый как совокупность главных электроприводов клетей и приводов петле-держателей (вместе с системами автоматики, подчинённого регулирования и управления), «связанных» прокатываемой полосой.

Большинство отечественных НШПСГП и, в частности, стан 2000 ПГП ОАО «НЛМК» используют САРН чистовой группы клетей, работающие по принципу косвенного регулирования натяжения и применяющие в качестве петлерегулиру-ющего устройства именно электромеханический петледержатель [4-10]. Такие системы, как правило, включают в себя системы подчинённого регулирования момента петледержателей, формирующие задание на ток электропривода по определённому закону, а также контуры регулирования петли (для каждого межклетевого промежутка), корректирующими выходными сигналами воздействующие на скорости главных электроприводов предыдущих или последующих после петле-держателя клетей. При этом управлением работой главными электроприводами (с системами подчинённого регулирования) прокатных клетей чистовой группы, их режимами, формированием задание на скорость и т.д. занимается система автоматического управления скоростью (САУС). Обе системы и САРН и САУС функционально тесно взаимосвязаны и зависимы друг от друга. В связи с этим, применительно к стану 2000 ПАО «НЛМК», систему автоматического управления скоростью и систему автоматического регулирования натяжения полосы рассматривают как единый электроприводной комплекс САУСН. Разработке или усовершенствованию работы электроприводного комплекса САУСН чистовой группы непрерывного широкополосного стана, каким является стан 2000 ПГП ПАО «НЛМК» должен предшествовать предварительный анализ и исследование существующей функционирующей системы, а также выяснение показателей регулирования. Также необходим анализ физических принципов регулирования натяжения

и факторов, влияющих на натяжение и петлеобразование. Результатом данного анализа является обоснование более точного метода вычисления момента на валу электродвигателя петледержателя, реализация которого позволит повысить точность косвенного регулирования натяжения. Необходим анализ известных систем регулирования удельного натяжения и петли, принципов построения современных САРН, оценка опыта их разработки и эксплуатации. Результатом такого анализа должно стать обоснование задач исследований, целью которых является усовершенствование электроприводного комплекса САУСН косвенного типа, которая призвана повысить точность регулирования натяжения и улучшить стабильность процессов прокатки в различных режимах.

1.2 Процесс формирования натяжения полосы электроприводным комплексом чистовой группы

Прокатка металла в чистовой группе НШПСГП возможна только при наличии определённого натяжения на участках между соседними клетями. Это связано с тем, что при потере натяжения возрастает неравномерность обжатия полосы по длине бочки валка, из-за этого скорости выхода металла из клети по ширине полосы получаются разными, а это приводит к нарушению формы полос (появлению серповидности, волнистости, коробоватости и др.). При этом возникают силы, уводящие полосу в сторону, что вызывает «буртовку» в клети.

На рисунке 1.2 схематично изображён один межклетевой промежуток чистовой группы непрерывного прокатного стана без петлерегулирующего устройства. Величинам и параметрам, относящемся к данной клети 1, присвоен номер этой клети, при этом величины и параметры, относящиеся к предыдущей клети, будут снабжены индексом 1-1, к последующим 1+1 и 1+2. Для обозначения номера петледержателя будет применяться индекс

Рисунок 1.2 - Схема электроприводного комплекса межклетевого промежутка без

петлерегулирующего устройства.

Стальная полоса последовательно транспортируется через клети 1 и 1+1 с обжатием в каждой клети. Валки клетей приводятся в движение электродвигателями Д; и Д1+1 (со своими системами подчинённого регулиррвания СУЭП). Угловые скорости рабочих валков клетей ®1, ю1+1. Линейные скорости выхода металла из клетей У1+1 соответственно. Линейная скорость входа металла в 1+1 клеть У'1+1. Заднее натяжение полосы для 1 клети - N1-1,1, переднее натяжение для 1+1 клети Н+1;1+2. Натяжение полосы в межклетевом промежутке - Нд+ь Приведённые моменты инерции главных линий клетей 115 11+1. Толщина полосы на входе и выходе клети 1 - И1; соответственно. Толщина металла на выходе клети 1+1 будет Ь1+1. Толщина полосы на входе в клеть 1+1 равна толщине металла на выходе клети 1 с учётом транспортного запаздывания И*1= И+ь Длина межклетевого промежутка Ьцн.

Так как транспортировка полосы в чистовой группе происходит с обжатием полосы в клетях, то с уменьшением толщины в каждой последующей клети про-

исходит удлинение прокатываемой полосы с сохранением её ширины. Для обеспечения натяжения Нд+1 (если рассматривать один промежуток) между 1 и 1+1 клетями скорость последующей клети должна быть больше предыдущей ю1+1 > ю; (так называемый «клин скоростей»). При этом само натяжение создаётся под действием тягового усилия электродвигателя последующей клети Д1+1.

Натяжение в межклетевом промежутке между клетями 1 и 1+1 без петлере-гулирующего устройства (петледержателя) описывает выражение, предложенное Д.П. Морозовым [4,5]:

=—^ • (VI-VI), (1.1)

Л Ч1+1 1 1 1

где Е - модуль упругости прокатываемого материала; р1,1+1 - поперечное сечение полосы на участке между клетями 1 и 1+1.

Здесь следует отметить, что большинство исследователей считают, что упругим растяжением полосы при прокатке с натяжением можно, в принципе, пренебречь. Это относится и к горячей прокатке, несмотря на то, что рядом исследователей (В.Н. Выдриным, А.С. Федосиенко и В.И. Крайновым) показана принципиальная возможность пластического растяжения полосы в межклетевом промежутке. Но, из-за отсутствия надёжных опытных данных и реализованных математических моделей принимается к использованию вышеуказанное утверждение [29].

Кроме того, в ряде источников показано, что при горячей прокатке, величина межклетевых натяжений такова, что напряжения растяжения в металле не превышают 20-40% предела текучести. А при удельных натяжениях, не превышающих половины предела текучести прокатываемого материала, относительное удлинение составляет 0,0015 [4,5].

Вообще, при подстановке в уравнение (1.1) выражения для и У'1+1, описанные во многих источниках, например, [31-33, 35], видно, что натяжение полосы является сложной функцией скорости валков двух смежных клетей. Изменения натяжения полосы, возникающее под влиянием тех или иных возмущений, вызывают изменение давления металла на валки в зоне деформации: при увеличении

натяжения уменьшается давление металла на валки, наоборот, при уменьшении натяжения давление увеличивается. Так как механическая система валки клеть характеризуется определённой степенью упругости, то изменение давления металла на валки приводит к изменению величины обжатия металла в данной клети, то есть при неизменном положении нажимных винтов полоса, выходящая из валков, становится толще или тоньше в зависимости от знака приращения натяжения. Одновременно вследствие этого меняется скорость входа металла в валки, что оказывает в свою очередь влияние на режим натяжения полосы. Величина статического момента нагрузки приводного двигателя клети определяется степенью обжатия металла в данной клети и зависит от переднего и заднего натяжений. Поэтому изменение натяжения полосы или её толщины вызывает изменение скорости приводного двигателя в соответствии со степенью жёсткости его механической характеристики. Скорость входа и выхода металла из клети определяется не только наружной скоростью валков и величиной обжатия металла, но и опережением металла; опережение в свою очередь является функцией натяжений полосы и величины обжатия.

Межклетевые удельные натяжения при горячей прокатке в чистовых клетях широкополосных станов невелики по сравнению со станами холодной прокатки. Для их оценки в МПа можно воспользоваться формулой:

- 0,27 • (Ь +1,26)

а =(10+1) • е к , (1.2)

где, 1 - номер клети, начиная с чистового окалиноломателя; - конечная толщина полосы [2].

Заданные удельные натяжения в промежутках чистовой группы стана 2000 ПАО «НЛМК» варьируются в зависимости от номера промежутка и конечной толщины прокатываемой полосы от 0,59 Н/мм2 (0,59 МПа) до 15,96 Н/мм2 (15,96 МПа). Соответственно, заданные удельные натяжения в промежутках чистовой группы стана 2500 ОАО «ММК» варьируются в пределах 0,5 Н/мм2 (0,5 МПа) до 17 Н/мм2 (17 МПа) [6,38]. Точность поддержания натяжения на разных НШПСГП различна, она зависит от возможностей оборудования и систем управления, опре-

деляется технологическими инструкциями. Например, на стане 2500 ОАО «ММК» допустимое отклонение от заданного натяжения составляет ±0,05 Н/мм2 [6,36,38].

1.3 Регулирование натяжения полосы косвенным способом с применением электромеханических петледержателей

Если для участка чистовой группы клетей с двумя смежными клетями рассматривать статический (установившийся) режим прокатки, с определённым натяжением, и в отсутствии возмущающих воздействий, то выполняется условие равенства секундных объёмов для сечений межклетевого промежутка (принимается, что ширина металла в чистовой группе при прокатке не меняется):

V • И. =У.' • И. (1.3)

1 1 1 +1 1 +1 4 '

То есть в установившемся режиме количество металла выходящего в единицу времени из 1 клети равно количеству металла, входящего в 1+1 клеть [2,4,5,24,25,39]. В динамических режимах равенство (1.3) нарушается. В реальных условиях процесс прокатки никогда не бывает стабильным, при этом имеется множество возмущающих факторов, влияющих на прокатку и сопровождающие динамические режимы, основные из которых были указаны ранее. Один из параметров прокатки, изменяющий свою величину, что является реакцией на возмущающие воздействия в электроприводном комплексе межклетевого промежутка -это натяжение металла. На большинстве НШПСГП стабилизация межклетевых натяжений осуществляется прокаткой с петлеобразованием с использованием устройств петлерегулирования - петледержателей. Петледержатели могут быть как электромеханические, так и гидравлические [18-22, 37,36]. Первоначально петледержатели предназначались для подъема и опускания металла между двумя смежными рабочими клетями в целях создания петли, облегчающей процесс прокатки при некотором рассогласовании скоростей вращения приводных двигателей, а также для предотвращения образования складок полосы в пределах свободной длины, которые могут при захвате валками привести к поломке последних [4,5].

Похожие диссертационные работы по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Диденко Евгений Евгеньевич, 2016 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Мещеряков, В.Н. Современная автоматизация чистовой группы клетей непрерывного широкополосного стана горячей прокатки / В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко // Cборник материалов III международной научно - практической конференции «Перспективы развития информационных технологий». - Новосибирск: НГТУ, 2011. - Ч.2. - С. 120-121.

2. Зайцев, В.С. Проектирование параметров и режимов работы оборудования листопрокатных цехов: учебное пособие / В.С. Зайцев, В.А. Третьяков. - Липецк: ЛГТУ, 2009. - 660 с.

3. Фомин, Г.Г. Механизация и автоматизация широкополосных станов горячей прокатки / Г.Г. Фомин, А.В. Дубейковский, П.С. Гринчук. - М.: Металлургия, 1979. - С. 121-122.

4. Стефанович, В.Л. Автоматизация непрерывных и полунепрерывных широкополосных станов горячей прокатки / В.Л. Стефанович. - М.: Металлургия, 1975. - 208 с.

5. Дружинин, Н.Н. Непрерывные станы как объект автоматизации/ Н.Н. Дружинин - М.: Металлургия,1967. - 336 с.

6. Шиляев, П.В. Совершенствование электромеханической системы косвенного регулирования натяжения полосы широкополосного стана горячей прокатки: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.03/ Шиляев Павел Владимирович. -Магнитогорск, 2010. - 198 с.

7. Восканьянц, А.А Автоматизированное управление процессами прокатки: учебное пособие / А.А. Восканьянц. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. - 85 с.

8. Дружинин, Н.Н, Шавер А.Б. и др. Автоматизация и электропривод металлургических машин и агрегатов/ Н.Н. Дружинин, А.Б. Шавер// Труды ВНИИМЕТМАШ. - 1979. - №58. - С. 77-81

9. Выдрин, В.Н. Автоматизация прокатного производства: учебник для вузов / В.Н. Выдрин, А.С. Федосиенко. — М.: Металлургия, 1984. - 472 с.

10. Карандаев, А.С. Совершенствование системы автоматического регулирования натяжения полосы непрерывного широкополосного стана горячей прокатки /А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, П.В. Шиляев и др. // Электромеханические преобразователиэнергии: Материалы международной науч.-техн. конф. — Томск. 2005. - С. 293-296.

11. Каретников, В.Ф. Состояние и основные направления развития систем автоматического регулирования натяжения на широкополостных станах горячей прокатки в СССР и за рубежом/ В.Ф. Каретников, М.Я. Пистрак// Электро-техн.пром-сть. Сер. 08. Электропривод. Обзор, информ. - 1975. - № 6. - С.23-28.

12. Лапидус, М.И. Системы автоматического регулирования натяжения на широкополосных станах горячей прокатки с электромеханическими петледержа-телями/ М.И. Лапидус, М.Я. Пистрак// Электротехн. пром-сть. Сер. 08. Электропривод. Обзор, информ. - 1988. - № 22. - С. 1-80.

13. Каретников, В.Ф. Система автоматической стабилизации натяжения полосы непрерывного широкополосного стана горячей прокатки/ В.Ф. Каретников, М.И. Лапидус//Автоматизированный электропривод в народном хозяйстве. Труды V Всесоюзной конференции по автоматизированному электроприводу. Т. III. -Москва. 1971. - С. 110-114.

14. Пистрак, М.Я. Система автоматического регулирования натяжения полосы непрерывного листового стана с электромеханическими петледержателя-ми/ М.Я. Пистрак, В.Ф. Каретников// Электричество. — 1976 .- №2. - С. 79-82.

15. Bass, G.V. Minimum tension control in finishing train of hot strip mills/ G.V. Bass // Iron and steel Engineer. - 1987. - №11. - P. 48-52.

16. Clark, M., Martin D. Advanced control for hot strip finishing mill/ M. Clark, D. Martin // The metals journal. - 1999. - №7. - P. 40-44.

17. O'Connell, D. Modernizing a hot strip finishing mill main drive control at Inland Steel / D. O'Connell, T.N. Thoria // Iron and steel Engineer. - 1980. - №5 - P. 34-40.

18. Hot strip Mill. Mechanical Equipment. Loopers for hot-strip mills and Steckel mills. / Hot Flat Rolling Mills Division. - SMS DEMAG AG, 2006. - 35 р. ; W4/305E

19. Gagliardi, G.R. System for optimizing performance of loopers on continuous hot strip mills / G.R. Gagliardi, R. Passoni, L. Zanicotti // BTF - special issue. - 1984. -P. 71-74.

20. Hamada, K. Finishing mill tension control system in the Mizushima hot strip mill / K. Hamada, S. Ueki, M. Shitomi // Kawasaki steel technical report. - 1985. -№11.- P. 35-43.

21. Fukushima, K. Looper optimal multivariable control for hot strip finishing mill/ K. Fukushima // Trans. Iron and Steel Inst. Jap. - 1988. - №6. - P. 463-469.

22. Tanimoto, S. New tension measurement and control system in hot strip finishing mill/ S. Tanimoto, Y. Hayashi, M. Saito // Meas. And Contr. Instrum. Iron and Steel Ind. Prod 5th Process Technical Congress, Detroit. Werrendale, Pa. - 1985. - P. 147-154.

23. Выдрин, В.Н. Динамика прокатных станов /В.Н. Выдрин. - С.: Метал-лургиздат, 1960. - 255с.

24. Куприн, М.И. Основы теории прокатки /М.И. Куприн, М.С. Куприна. -М.: «Металлургия», 1971. - 240 с.

25. Грудев, А.П. Теория прокатки: учебник для вузов / А.П. Грудев. - М.: Металлургия, 1988. - 240 с.

26. Коновалов, Ю.В. Справочник прокатчика. Справочное издание в 2-х книгах. Книга 1. Производство горячекатаных листов и полос / Ю.В. Коновалов. -М: Теплотехник, 2008. - 640 с.

27. Коновалов, Ю.В. Расчет параметров листовой прокатки: справочник / Ю.В. Коновалов, А.Л.Остапенко, В.И. Пономарёв. - М.: Металлургия, 1986.- 429 с.

28. Ткалич, К.Н. Точная прокатка тонких полос/ К.Н. Ткалич, Ю.В. Коновалов. - М.: Металлургия, 1972. - 176 с.

29. Коцарь, С.Л. Динамика процессов прокатки / С.Л. Коцарь, А.В. Третьяков, А.Н. Цупров, Б.А. Поляков. - М.: Металлургия, 1997. - 255 с.

30. Целиков, А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах / А.И. Целиков. - М.: Металлургиздат, 1962.— 494 с.

31. Целиков, А.И. Основы теории прокатки / А.И. Целиков. - М.: Металлургия, 1965. - 247 с.

32. Целиков, А.И. Теория прокатки: справочник / А.И Целиков, А.Д. Том-ленов, В.И. Зюзин и др. - М.: Металлургия, 1982. - 335 с.

33. Целиков, А.И. Теория прокатки/ А.И. Целиков, А.И. Гришков. -М.: Металлургия, 1970. - 358 с.

34. Меерович, И. М. Исследование непрерывного широкополосного стана 2000/ И.М. Меерович, И.В. Франценюк, Ю.Д. Железнов и др.// Сталь.- 1977.-№2.- С.151-155.

35. Суворов, И. К. Обработка металлов давлением: учебник для студ. высш. учеб. Заведений / И.К. Суворов. - М.: Высш. школа, 1980. - 364 с.

36. Карандаев, А.С. Система косвенного регулирования натяжения в чистовой группе широкополосного стана горячей прокатки /А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, П.В.Шиляев и др. // Сборник докладов I Международной научно-практической конференции ИНТЕХМЕТ - 2008. - Санкт - Петербург. 2008. - С. 122 -125.

37. Карандаев, А.С. Принципы построения быстродействующих САР натяжения широкополосных станов горячей прокатки/ А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, А.А. Чертоусов//Тез. докл. 3-й Всерос. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных. Под общ. ред. Б.К. Сеничкина. - Магнитогорск. 2002. - С.25.

38. Чертоусов, А.А. Совершенствование электромеханической системы регулирования натяжения полосы широкополосного стана горячей прокатки: дисс. ... канд. техн. наук: 05.09.03 / А.А. Чертоусов. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. - 198 с.

39. Поляков, Б.А. Технологические исследования настройки непрерывной группы широкополосного стана горячей прокатки: дисс. .канд. техн. наук: 05.09.03/ Борис Алексеевич Поляков. - Липецк: Липецкий политехнический институт, 1973.- 237 с.

40. Система автоматического регулирования межклетевых натяжений (САРН) полосы на стане 2000 горячей прокатки НЛМК. Регулирующая часть: Технический отчёт по наладке/ ВНИИэлектропривод; Русаков В.Г., Балабуев Л.М., Кувшинов И.А., Пистарк М.Я., Лапидус М.И. - 1989. - 80 с. - ЕИЛА.650301.001.

41. Промышленное внедрение и исследование системы автоматического регулирования натяжения (САРН) полосы стана 2000 НЛМЗ: Технический отчёт/ ВНИИэлектропривод; Русаков В.Г., Тищенко Н.А., Пистрак М.Я., Каретников В.Ф. - 1974. - 86 с. - ОЛА. 121.534 .

42. А.С. 970616 СССР, МПКЗ Н02Р5/06. Устройство для управления мо-ментным электроприводом постоянного тока, преимущественно электроприводом петледержателя системы автоматического регулирования натяжения полосы на непрерывном листовом стане горячей прокатки / М.И. Лапидус, Р.И. Ритман, А.А. Воронцов и др. - №3284275/24-07; заявл. 30.04.81; опубл. 30.07.82, Бюл. № 40.- 2 с.:ил.

43. Мещеряков, В.Н. Математическая модель системы управления петледержателя/ В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко// Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.-2011.- №5. - С.73-82.

44. Мещеряков, В.Н. Математическое описание сил и моментов нагрузки петледержателя/ В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко // Электротехнические комплексы и системы управления.- 2010. - №4. - С. 18-23.

45. United States Patent, Patent Number 4,507,946. Method and System for controlling an interstand tension in a continous rolling mill / Inventors: Toshihiro Koyama, Koganei; Yoshiharu Anbe, Kodaira; Takuo Funahashi, Hino, all of Japan / Assignee: Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, Kawasaki, Japan/ Date of Patent: Apr. 2, 1985

46. United States Patent, Patent Number 5,660,066. Interstand tension controller for a continous rolling mill / Inventors: Kazuya Asano, Kazuhiro Yamamoto both of Chiba, Japan/Assignee: Kawasaki Steel Corporation, Kobe, Japan / Date of Patent: Aug. 26, 1997

47. Стан 2000. ПГП. Модернизация комплекса автоматизированных систем управления чистовой группой. Техническое задание. 114.012.075. - Липецк: ОАО «НЛМК», 2007. - 33 с.

48. Воронцов, А.А. Петледержатели для чистовых групп непрерывных полосовых станов горячей прокатки/ А.А. Воронцов// Труды ВНИИМЕТМАШ. -1980.- №59. - С. 150-159.

49. Лапидус, М.И. Электропривод петледержателей широкополосного прокатного стана /М.И. Лапидус, М.Я. Пистрак// Сталь. - 1991.- №2. - С. 58-62.

50. А.С. 854480 СССР, МПКЗ В 21 В 37/02. Петледержатель для непрерывного стана горячей прокатки / А.Д. Белянский, Н.В. Бочаров, А.А. Воронцов и др. - № 2839375/22-02; заявл. 14.11.79; опубл. 30.02.81, Бюл. №29. - 3с.: ил.

51. Храмшин, В.Р. Перспективные системы регулирования натяжения в чистовой группе клетей станов горячей прокатки/ В.Р. Храмшин// Материалы 62-й научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2002-2003 гг. Сб. докл. Т.2. - Магнитогорск. 2003. - С. 131-134.

52. Краснов, B.C. Специальные моментные электродвигатели для привода петледержателей прокатных станов/ В.С. Краснов, А.И. Куркотов, Е.Е. Фишкин// Электротехника.- 1974.- №1. - С. 30-31.

53. Шеметова, А.А. Технико-экономическое обоснование реконструкции электроприводов стана 2000 с заменой системы управления и сохранением силовой части/ А.А. Шеметова // Сталь.- 2009.- № 3. - С. 94-95.

54. Шеметова, А.А. Модернизация тиристорных преобразователей и АСУ ТП широкополосного стана 2500 ОАО «ММК»/ А.А. Шеметова // Труды международной конференции «Электроэнергетика и автоматизация в металлургии и машиностроении». - Магнитогорск. 2008. - С. 93 - 99.

55. Шиляев, П.В. Опыт модернизации тиристорных электроприводов широкополосного стана горячей прокатки /П.В. Шиляев, В.В. Головин, A.C. Карандаев и др. // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: Труды II Всероссийской науч.-техн. конф. с междунар. участием. Ч. 2. - Тольятти. 2007. - С. 353 - 356.

56. Производство проката в листопрокатном цехе №3. Технологическая инструкция. ТИ 106-ПГЛ.3-01-96. - Липецк: ОАО «НЛМК», 1996 г. -71 с.

57. Тимошенко, С.П. Пластинки и оболочки/ С.П. Тимошенко, С. Войноров-ский -Кригер. - М.: Наука, 1966. - 636 с.

58. Мещеряков, В.Н. Оценка соотношения величин составляющих момента нагрузки при расчёте вращающего момента электродвигателя петледержателя / В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко //Электрика. Раздел: «Теория электрики». - 2012. -№10.- С. 31-34.

59. Мещеряков, В.Н. Определение натяжения полосы в межклетевом промежутке чистовой группы стана горячей прокатки по параметрам электропривода петледержателя / В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко // Сборник научных трудов 8-й Международной научно-технической конференции «Современная металлургия начала нового тысячелетия» (II часть). - Липецк. 2011. - С. 37-42.

60. Мещеряков, В.Н. Косвенное определение натяжение полосы в межклетевых промежутках чистовой группы стана горячей прокатки/ В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко // Отраслевые аспекты технических наук. - 2012. - №5. - С.14-17.

61. А.С. 615969 СССР. Способ измерения натяжения в клетях непрерывного прокатного стана/М.Я. Бровман. - № 2395643/22-02; заявл. 11.08.76; опубл. 25. 07. 78, Бюл. №27. - 3 с. :ил.

62. А.С. 491419 СССР. Способ измерения натяжения в клетях непрерывного прокатного стана/Б.Н. Дралюк, Г.В.Синайский, Б.В. Стулин. - № 1974036/22-02; заявл. 06.11.73; опубл. 15. 11. 75, Бюл. №42. - 2 с.: ил.

63. Мещеряков, В.Н. Математическое описание механической системы двух смежных клетей чистовой группы непрерывного стана горячей прокатки/ В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко// Электротехнические комплексы и системы управления. - 2010. -№3. - С. 8-13.

64. Сафьян, М.М. Прокатка широкополосной стали / М.М. Сафьян. - М.: Металлургия, 1969.- 460 с.

65. Чиликин, М.Г. Теория автоматизированного электропривода: учеб. пособие для вузов / М.Г. Чиликин, В.И. Ключев, А.С. Сандлер. — М.: Энергия, 1979. - 616 с.

66. Ключев, В.И. Теория электропривода: учебник для вузов / В.И. Ключев. - М.: Энергоатомиздат, 2001. - 760 с.

67. Драчев, Г.И. Теория электропривода: учебное пособие к курсовому проектированию для студентов заочного обучения спец. 180400. / Г.И. Драчёв. - Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2002. - 137 с.

68. Ковчин, С. А. Теория электропривода / С.А. Ковчин, Ю.А. Сабинин. -СПб.: Энергоиздат, 1994. - 348 с.

69. Лапидус, М.И. Исследования процесса компенсации динамических отклонений натяжения полосы на стане горячей прокатки / М.И. Лапидус, М.Я. Пистрак, В.А. Наумов// Электротехника. - 1983.- №5. - С. 49-52.

70. Пистрак, М.Я. Улучшение экономических показателей широкополосных станов горячей прокатки/ М.Я. Пистрак, М.И. Лапидус// Электротехника. - 1984.-№11.- С. 9-11.

71. Коцарь, С. Л. Алгоритм управления скоростным режимом непрерывного широкополосного стана / С.Л. Коцарь, Б.А. Поляков, А.Н. Цупров и др. // Тезисы докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. «Разработка и внедрение АСУТП прокатных станов». - Киев. 1979.- С. 37-38.

72. А.С. 931254 СССР. Система регулирования натяжения полос/ Н.Н. Дружинин, Ю.С. Чехлов, А.Н. Дружинин и др. - № 297190822-02; заявл. 12.08.80; опубл. 30. 05. 82, Бюл. №20. - 2 с.: ил.

73. А.С. 865453 СССР, МПКЗ В21В37/00. Способ автоматического управления электроприводами петледержателей чистовой непрерывной группы клетей стана горячей прокатки. / П.С. Гринчук, В.Е. Сергеев, С.А. Елисеев и др. -№ 2743107/22-02; завял. 29.03.79; опубл. 30.04.81, Бюл. №35.-3 с.: ил.

74. Челюсткин, А.Б. Автоматизация процессов прокатного производства /А.Б. Челюсткин. - М.: Металлургия, 1971. - 296 с.

75. Цаллагов, А.П. Принципы регулирования натяжения полосы в черновой группе непрерывного широкополосного стана горячей прокатки / А.П. Цаллагов, А.Н. Дружинин, А.Б. Шавер и др. // Труды ВНИИМЕТМАШ. - 1979. - №58. - С. 77-81.

76. Королев, А. А. Механическое оборудование прокатных цехов черной и цветной металлургии / А.А. Королёв. - М.: Металлургия, 1976. - 544 с.

77. Борцов, Ю.А. Автоматизированный электропривод с упругими связями / Ю.А. Борцов, Г.Г. Соколовский. - СПб.: Энергоиздат, 1992. - 288 с.

78. Щедринов, А.В. Методические указания к курсовому проектированию по автоматизированному электроприводу типовых производственных механизмов для студентов специальности 0628/ А.В. Щедринов. - Липецк: Липецкий политехнический институт, 1988. - 40 с.

79. Онищенко, Г.Б. Электрический привод: учебник для вузов / Г.Б. Они-щенко. - М.: РАСХН, 2003. - 320 с.

80. Вольдек, А. И. Электрические машины: учебник для студентов высших технических учебных заведений / А.И. Вольдек. - Л.:Энергия, 1978. - 832 с.

81. Ерофеев, А. А. Теория автоматического управления / А.А. Ерофеев. -СПб.: Политехника, 2005. - 302 с.

82. Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического регулирования / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. - М.: Профессия, 2004. - 747 с.

83. Афанасьев, В. Д. Автоматизированный электропривод в прокатном производстве: учебное пособие для студентов металлургических вузов / В.Д. Афанасьев. - М.: Металлургия, 1977. - 281 с.

84. Башарин, А.В. Управление электроприводами: учебное пособие для вузов / А.В. Башарин, В.А. Новиков, Г.Г. Соколовский. - Л.: Энергоиздат, 1982. -392 с.

85. Попков, О.З. Основы преобразовательной техники: учебное пособие для вузов / О.З. Попков. - М.: Издательство МЭИ, 2005. - 200 с.

86. Евзеров, И.Х. Комплектные тиристорные электроприводы: справочник / И.Х. Евзеров, А.С. Горобец, Б.И. Мошкович, В.М. Перельмутер, Л.А. Яновский. -М.: «Энергоатомиздат», 1988. - 319 с.

87. Бычков, В.П. Электропривод и автоматизация металлургического производства / В.П. Бычков - М.: Высшая школа, 1977. - 391с.

88. Шрейнер, Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов.

Часть 1. Электроприводы постоянного тока с подчиненным регулированием координат: Учебное пособие для вузов /Р.Т. Шрейнер. - Екатеринбург: Урал. гос. проф.-пед. ун-т, 1997. - 279 с.

89. Терехов, В. М. Системы управления электроприводов: учебник для студентов высших учебных заведений / В.М. Терехов, О.И. Осипов. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 304 с.

90. Мещеряков, В.Н. Математическая модель системы управления главным электроприводом прокатной клети/ В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2012. - №2.-С.408-424.

91. Мещеряков, В.Н. Система управления электроприводом петледержате-ля/ В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко // Автоматизация и современные технологии. -2012. - №8. - С.8-13.

92. Мещеряков, В.Н. Обеспечение устойчивой работы петледержателя в динамическом режиме при входе горячекатанной полосы в межклетевой промежуток/ В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко // XII Международная заочная научно-практическая конференция «Научная дискуссия: вопросы технических наук» секция - Электротехника. - 2013. - С.127-134 .

93. Мещеряков, В.Н. Влияние температуры подката чистовой группы стана горячей прокатки на работу электропривода петледержателя/ В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко// Сборник научных трудов «Электротехнические системы и комплексы» института энергетики и автоматики Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - Магнитогорск. 2012.- №20.- С.41-52.

94. Мещеряков, В.Н. Влияние температуры полосы в чистовой группе стана горячей прокатки на момент нагрузки электроприводов петледержателей / В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко // IX Международная научно-практическая конференции «Техника и технология: новые перспективы развития». - 2013. - С. 16 - 21.

95. SIMATIC TDC. Unlimited open-loop and closed-loop control: Product Brief. Brochure - Siemens AG. - 2003. - 28 р.

96. SIMATIC Technology. For technological tasks - counting/measuring, cam control, closed-loop control, motion control. Brochure - Siemens AG. - 2010. - 42 р.

97. Беляев, В.А. Физические основы пластической деформации металлов. Учебное пособие для студентов специальности 170104.65 - «Высокоэнергетические устройства автоматических систем» / В.А. Беляев, П.В. Верещагин. - Бийск: Бийский технологический институт. Изд-во Алтайского государственного технического университета, 2006. - 106 с.

151

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Параметры электрического и механического оборудования

Таблица - А.1 Технические данные двигателя МПС-75-25У4, механизма петледержателя

Наименование Условное обозначение Значение

Номинальная мощность Pn 75 кВт

Номинальное напряжение якоря Un 220 В

Номинальный ток якоря In 475 А

Номинальный момент двигателя mk 29300 Н-м

Номинальная скорость вращения пн 25 об/мин

Номинальное напряжение возбуждения Um 220 В

Номинальный ток возбуждения ^-вн 56 А

Момент инерции якоря двигателя JÄH 1100 кгм2

Сопротивление якоря (при 15 °С) Rя 0,0588 Ом

Сопротивление дополнительных полюсов (при 15 °С) R№ 0,0387 Ом

Сопротивление обмотки возбуждения (при 15 °С) Ков 2,65 Ом

Момент инерции подвижной части петле-держателя ^ех 3425(400) кг-м2

Длина рычага петледержателя Гид 0,75 м

Угол поворота вала петледержателя а 0 - 45 град

Диаметр ролика петледержателя Опд 0,4 м

Таблица - А.2 Технические данные питающего трансформатора ТСП - 200/0,7 и реверсивного тиристорного преобразователя Simoreg DC Master 6RA70

Наименование Условное обозначение Значение

Схема соединений обмоток - Y/Y

Номинальная полная мощность S.K 179 кВА

Номинальное напряжение сетевой обмотки (линейное) Ucn 380 В

Номинальный ток сетевой обмотки Icn 272 А

Номинальное напряжение вторичной обмотки (фазное) U2n 115,8 В

Номинальное ток вторичной обмотки (фазный) Ьн 515 А

Мощность потерь холостого хода ЛРхх 640 Вт

Мощность потерь при коротком замыкании ДРкз 3200 Вт

Напряжение короткого замыкания икз 6,1%

Ток холостого хода i-хх 5%

Номинальное выпрямленное напряжение Udn 230 В

Номинальный выпрямленный ток !(1н 800 А

Тип схемы - трёхфазная мостовая

Число коммутаций за период mв 6

Таблица - А.3 Параметры расчёта математической модели системы подчинённого управления электроприводом петледержателя

Наименование Условное обозначение Значение

Коэффициент усиления ТП ДПД ктп 27,1

Постоянная времени ТП Ттп 0,01 с

Суммарное активное сопротивление якорной цепи двигателя ДПД re 0,142 Ом

Электромагнитная постоянная времени якорной цепи двигателя ДПД Тэ 0,134 с

Электромеханическая постоянная времени Тм 0,055 с

Произведение номинального магнитного потока на конструктивную постоянную двигателя ДПД кФн 124,4 Вт

Суммарный момент инерции ДПД je 1500 кг-м2

Регулятор тока электропривода петледержателя WpT(p) 4,17 + 1 0,032p

Регулятор скорости петледержателя W^(p) 1,79

Регулятор позиции петледержателя WP^p) 1(3,5)

Коэффициент обратной связи по току кт 0,00842

Коэффициент обратной связи по скорости кс 2,83

Коэффициент обратной связи по позиции кп 10

Таблица - А.4 Технические данные двухякорного электродвигателя постоянного тока типа 2МП-16000-65УЗ-М независимого возбуждения прокатных клетей №6 и

7 чистовой группы стана 2000 ПГП

Наименование Условное обозначение Значение

Суммарная номинальная мощность Рн 16 МВт

Номинальное напряжение якоре 1, 2 Инь Цн2 930 В

Номинальный ток якоря 1, якоря 2 1н1, 1н2 9100 А

Номинальный момент двигателя Мн 2,37 МН-м

Номинальная скорость вращения Пн 66 об/мин

Максимальная скорость вращения пмах 100 об/мин

Номинальный ток возбуждения обмоток якоря 1 и 2 1вн1, 1вн2 425 А

Момент инерции двигателя 1дв 162000 кгм2

Сопротивление якоря 1, компенсационной обмотки и дополнительных полюсов (при 15 °С) (Яя1'+Ядп1'+Р-ко1) 15° 0,002755 Ом

Сопротивление якоря 2, компенсационной обмотки и дополнительных полюсов (при 15 °С) (Р-я2+Р-дп2+Р-ко2) 15° 0,002655 Ом

Сопротивление обмотки возбуждения якоря 1 (при 15 °С) Рюв1(15°) 0,249 Ом

Сопротивление обмотки возбуждения якоря 2 (при 15 °С) Рюв2(15°) 0,248 Ом

Номинальный магнитный поток якоря 1 и 2 Фн1, Фн2 0,868 Вб

Таблица - А.5 Технические данные питающего трансформатора ТРДНП -40000/35-У1, реверсивного/нереверсивного тиристорного преобразователя Бь шогев БСС-Б 930У/7100Л, сглаживающих реакторов СРОСЗ-5000МУХЛ4

Наименование Условное обозначение Значение

Схема соединений обмоток - 1) А /А 2) А/У 3) А /Z 4) А /Z

Номинальная полная мощность Б.н 25000 кВА

Номинальное напряжение сетевой обмотки (линейное) Иен 10000 В

Номинальный ток сетевой обмотки 1сн 1450 А

Номинальные напряжения вторичных обмоток Ц2фн(Д/Д)/и2лн(Д/У)/ Ц2лн(Д/7) 896/904/932 В

Номинальные токи вторичных обмотки 12фн(д/д/ 12фн(Д^)/ I2фн(Д/Z) 4080/4080/4080 А

Мощность потерь холостого хода АРхх 25500 Вт

Мощность потерь при коротком замыкании АРкз 179000 Вт

Напряжение короткого замыкания Икз 10,1%

Ток холостого хода 1хх 0,454%

Номинальное выпрямленное напряжение

(группа вперёд)/нереверсивного преобразова- Ин 1050 В

телей

Номинальный выпрямленный ток реверсивно-

го (группа вперёд)/нереверсивного преобразо- 7100 А

вателей

Наименование Условное обозначение Значение

Тип схемы реверсивный (группа вперёд) и нереверсивный преобразователь - трёхфазная мостовая, подключенные параллельно

Число коммутаций за период Шв 6

Номинальные потери в меди сглаживающего реактора ЛРм 7500 Вт

Номинальная индуктивность сглаживающего реактора Есрн 0,315 мГн

Номинальный ток сглаживающего реактора 1срн 5000 А

Таблица А.6 Технические данные питающего трансформатора тиристорного возбудителя ТСЗП-250/0,7У3, тиристорного преобразователя (возбудителя) Б1шоге§ БСС-Б 380У/500Л.

Наименование Условное обозначение Значение

Схема соединений обмоток - Л /Л

Номинальная полная мощность З.н 220 кВА

Номинальное напряжение сетевой обмотки (линейное) Иен 380 В

Номинальное напряжение вторичной обмотки и2фн 315 В

Номинальный ток вторичной обмотки 12 фн 408 А

Мощность потерь холостого хода ДРхх 915 Вт

Мощность потерь при коротком замыкании ЛРкз 3400 Вт

Наименование Условное обозначение Значение

Напряжение короткого замыкания Икз 4,4%

Ток холостого хода 1хх 3,6%

Номинальное выпрямленное напряжение Ин 400 В

Номинальный выпрямленный ток 500 А

Тип схемы - трёхфазная мостовая

Таблица - А.7 Параметры расчёта математической модели системы подчинённого управления электроприводом прокатной клети чистовой группы (клеть 6,7)

Наименование Условное обозначение Значение

Коэффициент усиления эквивалентных ТП1 и ТП2 ктп1, кТд2 122

Постоянная времени ТП1, ТП2 и тиристорного возбудителя ТПВ Ттп1, Ттп2, Ттпв 0,01 с

Суммарное активное сопротивление якорной цепи якоря 1 К-яц1 0,014 Ом

Суммарное активное сопротивление якорной цепи якоря 2 К-яц2 0,013 Ом

Суммарная индуктивность якорной цепи якоря 1 Еяц1 1,043 мГн

Суммарная индуктивность якорной цепи якоря 2 Еяц1 1,0 мГн

Электромагнитная постоянная времени якорной цепи якоря 1 Тэ1 0,0745 с

Электромагнитная постоянная времени якорной цепи якоря 2 Тэ2 0,0768 с

Наименование Условное обозначение Значение

Суммарный момент инерции приводной линии 192720 кгм2

Электромеханическая постоянная времени электропривода клети Тм 0,077 с

Произведение номинального магнитного потока на конструктивную постоянную двигателя ДПД кФн 130 Вт

Регулятор тока якоря 1 электропривода клети Wртl(p) 0,97 + 1 0,077р

Регуляторы тока якоря 2 электропривода клети 0,93 + 1 0,08р

Регулятор скорости электропривода клети Wрс(p) 14,78 Ф

Коэффициент обратной связи по току эквивалентных контуров тока якоря 1 и якоря 2 кт1, кт2 0,00044

Коэффициент обратной связи по скорости кс 0,955

Коэффициент усиления тиристорного возбудителя ТПВ ктв 42,5

Коэффициент обратной связи по току возбуждения кв 0,0235

Коэффициент обратной связи по ЭДС кэ 0,011

Коэффициент функционального преобразователя в цепи обратной связи по току возбуждения кфп 1

Коэффициент кривой намагничивания (для линейного участка) кф 0,00204 Вб/А

Постоянная времени вихревых токов Твт 0,05 с

Наименование Условное обозначение Значение

Суммарное активное сопротивления цепи обмоток возбуждения якорей 1 и 2 (последовательное соединение) Ков 0,64 Ом

Суммарная индуктивность обмоток возбуждения якорей 1 и 2 (последовательное соединение) Ьов 330 мГн

Регулятор возбуждения Wрв(р) 32 20 + 32 Р

Регулятор ЭДС Wрэ(р) 174,34 р • ю

Таблица - А.8 Технические данные механического оборудования межклетевого промежутка, используемые при математическом моделировании (клеть 6,7)

Наименование Условное обозначение Значение

Диаметр опорных валков Ооп 1,6 м

Диаметр рабочих валков Ор 0,8 м

Длина межклетевого промежутка ь 6,0 м

Диаметр шейки опорного валка ¿оп 0,4 м

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Настройка контуров регулирования

1[А]

600

500

400

300

200

100

1з У ' I

1

161

0)[рад/с]

2,0

1,6

1,2

0,8

0,4

0,0

Юз

1 - - -

0.05

0.10

0.15

0.201[с] 0,01 0,05 0,09 0,13 0,17 0,21 0,25 0,29 1[с]

а) б)

Рисунок Б.1- Графики переходных процессов при настройке контуров тока и скорости электропривода петледержателя при отработке ступенчатых заданий (а -токи якоря 1З=1н и 1З = 0,51н; б - скоростей юз =0,6юн)

а)

б)

о)[рад/с]

3,0

2,0 1,0 0,0 -1,0 -2,0 - 3 0

V

0 5 1 0 1 5 2 5 3,

1/

V

в)

Рисунок Б.2 - Графики переходных процессов при отработке ступенчатого задания на угол петледержателя аз= 45° = 0,785рад при Мс=0 подъём/опускание (а -

угла поворота; б - ток якоря; в - скорости)

а[рад]

1,0

0,8 0,6 0,4 0,2 0,0

ш

а.//*"

// а

2,0

4,0

6,0

8,0 10,0 4с]

1рад/с] 0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

-0,1

-ОД

-0,3

-0.4

2 0 4 0 6 ' 8 0 / 10

/

V

V_ J

.0 1[с]

а) б)

Рисунок Б.3 - Графики переходных процессов при отработке задания на угол петледержателя (аз =45°=0,785 рад) по задатчику интенсивности с темпом подъёма/опускания 20°/с = 0,35 рад/с при Мс=0 (а - угол поворота;

б - скорости)

а[рад! 1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0.0

а. / //а \

\

\

М[Нм] 6 000

5 000

4 000

3 000

2 000

1 000

0

1

2,0 4,0 6,0 8,0

10,()1[с]

2.0

4,0

6.0

8,0 10,0 4с]

а) б)

Рисунок Б. 4 - Графики переходных процессов при отработке задания на угол петледержателя (аз =45°=0,785 рад) по задатчику интенсивности с темпом подъёма/опускания 20°/с ~ 0,35рад/с при Мс=Мнеур. (а - угол поворота; б - момент нагрузки неуравновешанных масс петледержателя)

а) б)

Рисунок Б. 5 - Графики переходных процессов реального привода петледержателя при отработке задания на угол (аз =45°=0,785 рад) по задатчику интенсивности с темпом подъёма/опускания 20°/с ~ 0,35рад/с при Мс=Мнеур (а - угол поворота; б -

скорости)

1[А]

30 ООО 25 ООО 20 000 15 000 10 000 5 000

1,1

1з 1*2

1[А]

500.0

400.0 300.0 200.0 100.0

0.45

0.50

0.55

0,60

0.0

0,65 t[c] 0.45

I» / 1В

0.50

0.55

0.60

0.65 0.70 t [с]

а) б)

Рисунок Б.6 - Графики переходных процессов при настройке контуров тока электропривода прокатной клети (а - токов 1 и 2 якоря при ступенчатом задании на ток величиной 2,51н; б - тока возбуждения при ступенчатом задании величиной 1нв)

а)

б)

.0 2.0 .4.0 4.0 5.0 6.01|с|

в)

г)

рад с]

1 г —Ю,0 — — — ч \

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.