Системи автоматичного регулювання широкосмуговими станами гарячої прокатки: натягнення смуги та положення петлеутримувача, товщини смуги.
Лекція № 53
1 Система автоматичного регулювання натягнення у чорновій безперервній підгрупі широкосмугового стану.
2 Система автоматичного регулювання положення петлеутримувачів чистової групи широкосмугового стану.
3 Система автоматичного регулювання товщини широкосмугового стану.
1- 7- номери клітей; САКТП - система автоматичної корекції товщини смуги по температурі; РТ - регулятор товщини; РД - регулятор тиску; РП - регулятор положення; СУД- система управління двигунами натискного пристрою; ДВ - двигуни натискного пристрою; ДП- датчик положення; ДД - датчик тиску; РІТ - рентгенівський вимірник товщини смуги; ФЕП - фотоелектричний пірометр; ТГ - тахогенератор; РС - регулятор швидкості; РН - регулятор натягнення; САУС - система автоматичного управління швидкістю; САРН - система автоматичного регулювання натягнення; САКТ - система автоматичної корекції товщини
Малюнок 1- Функціональна схема системи автоматичного регулювання товщини смуги САРТ-3М
Найбільшого поширення на ШСГП набули електромеханічні САРТ. У системах цього типу як виконавський силовий елемент служить електропривод нажимних гвинтів, а вимірником товщини смуги - механічна система валкия - кліть з датчиком зусилля плющення.
Застосування електромеханічних САРТ виправдане у зв'язку з тим, що його бистродія володіє два - триразовим запасом в порівнянні з тим, яке необхідно для забезпечення заданої точності плющення.
Як приклад розглянемо успішно упроваджений на стані 2000 НЛМЗ комплекс САРТ-3 (мал. 1)
Регулювання по відхиленню товщини в клітях проводиться безперервно автономнимі регуляторами товщини (РТ).
Регулятори товщини є на кожній кліті. Робота регулятора товщини заснована на залежності Симса - Головіна:
h1i=Si0 + Рi0/Мк, где Si0, де Si0- зазор між ненавантаженими валяннями; Рi0- зусилля плющення; Мк - модуль жосткісті кліті.
Переходячи до приростів і приймаючи Д h1i = 0 (мета регулювання):
0 = Si + Рi /МК.
В цьому випадку Si - необхідне переміщення нажімних гвинтів для компенсациі разнотолщинності; Рi - зміна зусилля плющення при роботі РТ.
За цим принципом працюють більшість САРТ як у нас в країні, так і за рубежом, зокрема САРТ стану 2000 ЧЕРМЗ фірми "Сименс" (ФРН).
Основними датчиками САРТ є: сельсинні датчики положення натискних гвинтів; пристрої вимірювання зусилля плющення з магніто-упругими датчиками тиску; вимірник товщини смуги на виході стану; вимірник температури підкату перед чистовою групою клітей. У складі САРТ-3 передбачені спеціальні пристрої наявності металу в клітях чистової групи, зусилля плющення з урахуванням первинного "тиску забою" валків, що працюють у функції сигналів. Ці пристрої забезпечують надійну індикацію наявності металу в клітях чистової групи стану (мал. 18).
САРТ запам'ятовує для кожної кліті уставки положення натискних гвинтів і зусилія плющення, при їх відхиленні РТ проводить регулювання товщини, тобто підтримує задану товщину смуги. Крім того, САРТ має в своєму складі вузол програмного регулювання потовщень кінців смуги, що прокатуються без натяжіння (на мал. не показаний). Вузол програмного регулювання потовщень кінцов смуги (додаткового обтискання кінців смуги) працює за жорсткою програмою і дозволяє зменшити динамічну погрішність регуляторів товщини на ділянках смуги, де швидкість зміни разнотолщинності велика. Управління позиційними регуляторами в подальших клітях по сигналах попередніх клітей може здійснюватися в режимі підлеглого регулювання.
САКТП призначена для попередньої корекції розчину валків наступної за прокатуваною смугою на величину, пропорційну різниці температур між наступними один за одним смугами. Така корекція істотно скорочує час регулювання товщини переднього кінця кожній наступною полоси, а отже, і довжину смуги, прокатану з відхиленнями товщини від заданого значення.
САКТ призначена для корекції товщини при помилках в настройці САРТ, зносі валків, зміні тепловій опуклості валків. У тих випадках, коли застосовують невисокі прискорення в чистовій групі клітей САКТ проводить і корекцію змін товщини, обумовлених "спливанням" валків.
Система стабілізації натягнення смуги (САРН) повинна забезпечити вирішення двох основних завдань: стабілізувати задані рівні натягнень між
клітей в умовах роботи САРТ і забезпечити автономність роботи локальних РТ.
Відомі системи регулювання натягнення, виконані на основі петледержателей з гідравлічним, пневматичним або електричним приводом. Найбільше поширення, завдяки гнучкості і високій надійності, набули безредукторні електромеханічні петледержателі. Відомі також САРН без петледержателей, засновані на прямому способі вимірювання вертикальною складовою натягнення статичними вимірниками. При цьому плющення здійснюється з фіксированою петлею.
Управління двигунами петледержателей - від нереверсивних перетворювачів тиристорів. З'єднання з валом петледержателя - безредукторне.
До складу САРН стану 2000 входять шість ідентично виконаних систем стабілізації натягнення смуги (тобто в кожному проміжку між клітями). Функціональна схема стабілізації натягнення одного проміжку між клітями містить: пристрій завдання натягнення смуги; пристрій завдання петли смуги, регулятор відключення системи регулювання натягнення.
У пристрої завдання натягнення задане питоме натягнення смуги перетворюється в абсолютне шляхом перетину смуги, що автоматично розраховується, в міжклітевому проміжку і множенні на нього величини питомого натягнення.
Завдання на момент (силу струму) двигуна петледержателя формується в регуляторі натягнення з урахуванням маси смуги і петледержателя, а також кута підйому петледержателя.
Стабілізація необхідного натягнення смуги здійснюється регулюванням сили струму якоря двигуна, величина якої залежить від уставки по натягненню і уставки по куту підйому петледержателя. Регулювання виконується струмовим регулятором. Вузол завдання петлі смуги встановлює кут підйому або опускання петледержателя, а також початковий (початковий) кут петледержателя. Основне призначення регулятора петлі смуги - коректування швидкості головного приводу наступних, або попередніх клітей чистової групи, тобто стабілізація натягнення смуги проводиться зміною кутових швидкостей двигунів головного приводу. Коректування швидкості двигуна враховує також сигнал корекції від регулятора петлі попереднього проміжку міжкліті. Враховується також швидкість плющення і розміри прокатуваних смуг.
Така загальна схема комплексу електромеханічних систем автоматичного регулювання товщини смуги.
До теперішнього часу надійного рішення задачі усунення биття валків при використанні електромеханічних САРТ смуги не знайдено.
В умовах плющення смуг в безперервній групі клітей з натягненням до двигунів клітей пред'являються жорсткі вимоги відносно точної підтримки заданої кутової швидкості. При цьому вказана умова повинна бути витримане як при сталому процесі прокатки, так і при вході переднього кінця смуги до чистової групи і виході заднього кінця з неї. Інакше порушується стабільність процесу плющення і погіршується точність прокатуваних смуг.
При захопленні металу валяннями спостерігається динамічне, а потім статичне зниження швидкості. При цьому плющення здійснюється або з натягненням, або з петлеутворенням, або з натягненням і петлеутворенням по черзі. У перших 1-2 з після захоплення металу валяннями ні оператор, ні САРТ і САРН із-за обмеженої швидкодії не в змозі істотно вплинути на протікання процесу плющення, тому відхилення розмірів перших 5-10 м смуги повністю визначаються якістю перехідного процесу головного електроприводу при захопленні метула валками. З цієї точки зору система автоматичного регулювання швидкості САРС повинна задовольняти таким умовам; щоб уникнути тієї, що обважнює смуги під час захоплення металу валяннями величина статичного зниження швидкості не повинна перевищувати 0,2-0,3 %; щоб уникнути зменшення швидкості і перевищення петлі допустимого значення величина динамічного зниження швидкості повинна складати не більше 0,6 % з; для того, щоб максимальне значення струму якоря двигуна під час захоплення металу валками не було надмірним, необхідно, щоб відношення часу, при якому швидкість досягяє мінімального значення, до часу відновлення швидкості не перевищувало 0,3.
У зв'язку з тим, що дія, що управляє, з САРН поступає на вхід САРС, якість регулювання натягнень між клітей, а отже, і розмірів смуг істотно залежить від динамічних властивостей САРС. Показники якості перехідного процесу САРС при стрибкоподібному зміненні еталонної напруги повинні задовольняти вимогам: запізнювання не повинне перевищувати 0,01 з; еквівалентний коефіцієнт демпфування повинен бути не менше 0,8; еквівалентна постійна часу повинна бути приблизно 0,1 з (така швидкодія виявляється достатньою для оператора при усуненні аварійних ситуацій).