Приложение к практической работе №2

Наибольшее распространение на ШСГП получили электромеханические САРТ. В системах этого типа в качестве исполнительного силового элемента служит элект­ропривод нажимных винтов, а измерителем толщины полосы — механическая сис­тема валки — клеть с датчиком усилия прокатки.

Применение электромеханических САРТ оправдано в связи с тем, что его быстро­действие обладает двух — трехкратным запасом по сравнению с тем, которое необ­ходимо для обеспечения заданной точности прокатки.

В качестве примера рассмотрим успешно внедренный на стане 2000 НЛМЗ комп­лекс САРТ-3 (рис. 44)

Регулирование по отклонению толщины в клетях производится непрерывно ав­тономными регуляторами толщины (РТ).

Регуляторы толщины имеются на каждой клети. Работа регулятора толщины основана на зависимости Симса — Головина:

h_1i=S_i0 + Р_i0/М_к, где S_i0— за­зор между ненагруженными валками; Р_i0— усилие прокатки; М_к — модуль жест­кости клети.

Переходя к приращениям и принимая Δ h_1i = 0 (цель регулирования) полу­чаем:

0 = ΔS_i +Δ Р_i /М_К. (109)

В этом случае ΔS_i — необходимое перемещение нажимных винтов для компен­сации разнотолщинности; Δ Р_i — изменение усилия прокатки при работе РТ.

По этому принципу работает большинство САРТ как у нас в стране, так и за ру­бежом, в том числе САРТ стана 2000 ЧерМЗ фирмы "Сименс" (ФРГ).

Основными датчиками САРТ являются: сельсинные датчики положения нажим­ных винтов; устройства измерения усилия прокатки с магнито-упругими датчиками давления; измеритель толщины полосы на выходе стана; измеритель температуры подката перед чистовой группой клетей. В составе САРТ-3 предусмотрены специальные устройства наличия металла в клетях чистовой группы, работающие в функции сигналов усилия прокатки с учетом первоначального "давления забоя" валков. Эти устройства обеспечивают надежную индикацию наличия металла в клетях чистовой группы стана (рис. 18).

САРТ запоминает для каждой клети уставки положения нажимных винтов и уси­лия прокатки, при их отклонении РТ производит регулирование толщины, т.е. под­держивает заданную толщину полосы. Кроме того, САРТ имеет в своем составе узел программного регулирования утолщений концов полосы, прокатываемых без натя­жения (на рис. 44 не показан). Узел программного регулирования утолщений кон­цов полосы (дополнительного обжатия концов полосы) работает по жесткой прог­рамме и позволяет уменьшить динамическую погрешность регуляторов толщины на участках полосы, где скорость изменения разнотолщинности велика. Управление позиционными регуляторами в последующих клетях по сигналам предыдущих кле­тей может осуществляться в режиме подчиненного регулирования.

САКТП предназначена для предварительной коррекции раствора валков следую­щей за прокатываемой полосой на величину, пропорциональную разности темпера­тур между следующими друг за другом полосами. Такая коррекция существенно сокращает время регулирования толщины переднего конца каждой следующей по­лосы, а следовательно, и длину полосы, прокатанную с отклонениями толщины от заданного значения.

САКТ предназначена для коррекции толщины при ошибках в настройке САРТ, износе валков, изменении тепловой выпуклости валков. В тех случаях, когда при­меняют невысокие ускорения в чистовой группе клетей САКТ производит и коррек­цию изменений толщины, обусловленных "всплытием" валков.

Система стабилизации натяжения полосы (САРН) должна обеспечить решение двух основных задач: стабилизировать заданные уровни межклетевых натяжений в условиях работы САРТ и обеспечить автономность работы локальных РТ.

Известны системы регулирования натяжения, выполненные на основе петледержателей с гидравлическим, пневматическим либо электрическим приводом. Наиболь­шее распространение, благодаря гибкости и высокой надежности, получили безредукторные электромеханические петледержатели. Известны также САРН без петледержателей, основанные на прямом способе измерения вертикальной составляющей натяжения статическими измерителями. При этом прокатка осуществляется с фикси­рованной петлей.

Управление двигателями петледержателей — от нереверсивных тиристорных преобразователей. Соединение с валом петледержателя — безредукторное.

В состав САРН стана 2000 входят шесть идентично выполненных систем стабили­зации натяжения полосы (т.е. в каждом межклетевом промежутке). Функциональ­ная схема стабилизации натяжения одного межклетевого промежутка содержит: устройство задания натяжения полосы; устройство задания петли полосы, регуля отключения системы регулирования натяжения.

В устройстве задания натяжения заданное удельное натяжение полосы преобра­зуется в абсолютное путем автоматически рассчитываемого сечения полосы в меж­клетевом промежутке и умножении на него величины удельного натяжения.

Задание на момент (силу тока) двигателя петледержателя формируется в регу­ляторе натяжения с учетом массы полосы и петледержателя, а также угла подъема петледержателя.

Стабилизация требуемого натяжения полосы осуществляется регулированием силы тока якоря двигателя, величина которой зависит от уставки по натяжению и уставки по углу подъема петледержателя. Регулирование выполняется токовым регулятором. Узел задания петли полосы устанавливает угол подъема или опускания петледержателя, а также начальный (исходный) угол петледержателя. Основное наз­начение регулятора петли полосы — корректировка скорости главного привода пос­ледующих или предыдущих клетей чистовой группы, т.е. стабилизация натяжения полосы производится изменением угловых скоростей двигателей главного привода. Корректировка скорости двигателя учитывает также сигнал коррекции от регуля­тора петли предыдущего межклетевого промежутка. Учитывается также скорость прокатки и размеры прокатываемых полос.

Такова общая схема комплекса электромеханических систем автоматического регулирования толщины полосы.

До настоящего времени надежного решения задачи устранения биений валков при использовании электромеханических САРТ полосы не найдено.

В условиях прокатки полос в непрерывной группе клетей с натяжением к двигателям клетей предъявляются жесткие требования в отношении точного поддержания заданной угловой скорости. При этом указанное условие должно быть выдержано как при установившемся процессе про­катки, так и при входе переднего конца полосы в чистовую группу и вы­ходе заднего конца из нее. В противном случае нарушается стабильность процесса прокатки и ухудшается точность прокатываемых полос.

При захвате металла валками наблюдается динамическое, а затем ста­тическое снижение скорости. При этом прокатка осуществляется либо с натяжением, либо с петлеобразованием, либо с натяжением и петлеобразо­ванием поочередно. В первые 1—2 с после захвата металла валками ни опе­ратор, ни САРТ и САРН из-за ограниченного быстродействия не в состоя­нии существенно повлиять на протекание процесса прокатки, поэтому отк­лонения размеров первых 5—10 м полосы полностью определяются ка­чеством переходного процесса главного электропривода при захвате ме­талла валками. С этой точки зрения система автоматического регулирова­ния скорости САРС должна удовлетворять таким условиям; во избежание утяжки полосы во время захвата металла валками величина статического снижения скорости не должна превышать 0,2—0,3 %; во избежание чрез­мерного уменьшения скорости и превышения петли допустимого значения величина динамического снижения скорости должна составлять не больше 0,6 % с; для того, чтобы максимальное значение то­ка якоря двигателя во время захвата металла валками не было чрезмер­ным, необходимо, чтобы отношение времени, при котором скорость дос­тигает минимального значения, к времени восстановления скорости не превышало 0,3.

В связи с тем, что управляющее воздействие из САРН поступает на вход САРС, качество регулирования межклетевых натяжений, а следовательно, и размеров полос существенно зависит от динамических свойств САРС. Показатели качества переходного процесса САРС при скачкообразном из­менении эталонного напряжения должны удовлетворять требованиям: за­паздывание не должно превышать 0,01 с; эквивалентный коэффициент демпфирования должен быть не менее 0,8; эквивалентная постоянная времени должна быть примерно 0,1 с (такое быстродействие оказывается достаточным для оператора при устранении аварийных ситуаций).