Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ технологии прокатки и существующих систем электрприводов непрерывных прокатных проволочных станов 10
1.1. Процесс прокатки проволоки и его закономерности 10
1.2. Использование резерва сил трения при прокатке 16
1.3. Обзор существующих прокатных станов и их систем электропривода 23
1.3.1. Конструкции прокатных станов. Совмещенный прокатно-волочильный стан 24
1.3.2. Системы управления электроприводами непрерывных прокатных станов 26
1.3.2.1. Электропривод со стабилизацией скорости вращения 26
1.3.2.2. Электропривод с системой стабилизации межклетевых натяжений 27
1.3.2.3. Электропривод с системой косвенного регулирования межклетевых натяжений 29
1.3.2.4. Системы стабилизации размеров проката 36
1.4. Разработка технологических требований к электроприводу прокатного блока, реализующего резерв сил трения 39
1.5. Выводы и постановка задачи исследований 43
2. Разработка математической модели непрерывного прокатного блока как объекта регулирования 44
2.1. Математическое описание очага деформации приводных клетей 46
2.2. Математическое описание очага деформации неприводной клети 48
2.3. Математическое описание межклетевого промежутка перед приводной клетью 52
2.4. Математическое описание межклетевого промежутка перед неприводной клетью 54
2.5. Расчет статического момента. Математическое описание редуктора 55
2.6. Структурная схема комплексной математической модели прокатного блока совмещенного прокатно-волочильного стана..56
2.7. Исследование динамических свойств электромеханической системы приводная - неприводная - приводная клети на математической модели 58
2.8. Выводы 69
3. Разработка системы управления электроприводов прокатного блока с промежуточной неприводной клетью 70
3.1. Определение границ устойчивости раската в межклетевых промежутках при его прокатке в блоке с неприводной клетью 70
3.2. Анализ возможных способов построения систем управления автоматизированных электроприводов 74
3.3. Выбор типа электропривода 85
3.4. Синтез системы управления 86
3.4.1. Структурные схемы систем регулирования 86
3.4.2. Определение параметров регуляторов натяжения и критического угла 90
3.4.3. Теоретический анализ статических и динамических свойств разработанных автоматизированных электро приводов 92
3.5. Выводы 99
4. Моделирование и экспериментальные исследования разработанного электропривода 101
4.1. Исследование разработанной системы автоматизированного электропривода на математической модели 102
4.2. Экспериментальные исследования в промышленных условиях 109
4.2.1. Методика исследования автоматизированного электропривода 115
4.2.2. Результаты экспериментальных исследований. Проверка адекватности разработанных математических моделей и основных теоретических положений 116
4.3. Выводы 121
Заключение 123
Литература 125
Приложения 133
- Электропривод с системой косвенного регулирования межклетевых натяжений
- Математическое описание очага деформации неприводной клети
- Определение границ устойчивости раската в межклетевых промежутках при его прокатке в блоке с неприводной клетью
- Исследование разработанной системы автоматизированного электропривода на математической модели
Введение к работе
Проволока является основной продукцией метизного производства. Она находит применение практически во всех отраслях промышленности и хозяйственной деятельности. Основным способом ее производства до сих пор остается волочение через монолитные волоки [1-3]. Однако известны также способы получения проволоки волочением через роликовые волоки, а также ее холодной либо теплой прокаткой в двух- или многовалковых калибрах [4-7].
Не смотря на то, что замена волочения проволоки ее прокаткой позволяет повысить скорость обработки, снять ограничения единичных и суммарных обжатий прочностью переднего конца, все же последняя не получила массового распространения. Причиной этого в первую очередь является сложность технологического оборудования применяемых прокатных станов. Значительно упростить оборудование и снизить тем самым не только капитальные, но и эксплуатационные затраты возможно применением в составе непрерывного прокатного стана неприводных клетей. Энергия необходимая для деформации металла в такой клети подводится только посредством обрабатываемого металла путем подпора со стороны предыдущей клети и натяжения со стороны последующей. Подобное решение, за счет использования резерва сил трения в очагах деформации приводных клетей позволяет уменьшить капитальные затраты при строительстве стана и повысить к.п.д. процесса прокатки на 10...15 % [8, 9].
Следует отметить, что в настоящее время прокатка с использованием резервных сил трения получает все большее широкое применение. Известны результаты исследований ученых института черной металлургии НАН Украины [10-14], Сибирского государственного индустриального и Магнитогорского государственного технического университетов. В последнем ведется работа над созданием нового технологического агрегата для производства стальной проволоки - совмещенного прокатно-волочильного стана. Этот стан имеет в своей технологиче ской линии два последовательно расположенных блока - прокатный и волочильный [15]. Отличительной особенностью трехклетевого прокатного блока является наличие неприводной средней клети.
При разработке нового технологического агрегата особенно остро стоит проблема создания системы автоматизированного электропривода, обеспечивающего как выполнения всех новых технологических требований, так и его безаварийную работу в целом.
Вопросу создания систем автоматизированного электропривода непрерывных проволочных прокатных станов посвящены работы многих авторов [16-36]. Однако в подавляющем большинстве из них предлагается традиционный способ управления непрерывными станами, суть которого состоит в задании таких линейных скоростей металла по клетям, при которых обеспечивается требуемый режим межклетевых натяжений [17-20]. Опыт эксплуатации подобных систем на проволочных станах показал их низкую надежность работы. Более эффективным оказались автоматизированные электроприводы с системами прямого, либо косвенного регулирования межклетевых натяжений, а также системы стабилизации размеров проката [29-35].
Однако как показал анализ работы известных систем автоматизированного электропривода, особенности конструкции прокатного блока непрерывного прокатно-волочильного стана, связанные с наличием промежуточной рабочей клети, не имеющей электропривода, не позволяют их непосредственное применения в качестве электропривода разрабатываемого прокатного блока.
Целью настоящей работы является разработка автоматизированного электропривода прокатного блока, входящего в состав нового технологического агрегата - непрерывного прокатно-волочильного стана, имеющего две крайние приводные и одну промежуточную неприводную клети.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
- исследование особенностей технологии прокатки и существующих способов построения электроприводов непрерывных проволочных прокатных станов, определение особенностей работы прокатного блока с промежуточной неприводной клетью;
- разработка математического описания прокатного блока (электромеханической системы приводная - неприводная - приводная клети) как объекта управления;
- определение границ устойчивости раската в межклетевых промежутках при его прокатке в блоке с неприводной клетью;
- синтез системы управления электропривода прокатного блока;
- проведение теоретических и экспериментальных исследований разработанной системы электропривода.
Результаты решения поставленных задач отражены в четырех главах диссертации.
В первой главе на основе патентно-литературных исследований дан анализ процесса прокатки проволоки, ее особенности в блоке, имеющем промежуточную неприводную клеть, определены его закономерности. В результате анализа установлена экономическая целесообразность применения прокатки с промежуточными неприводными клетями.
Представлен обзор известных принципов построения систем управления электроприводами непрерывных проволочных прокатных станов. Изучение работы этих систем показало невозможность их непосредственного применения в разрабатываемом блоке. На основе анализа технологических режимов работы разработаны требования к электроприводам прокатного блока совмещенного прокатно-волочильного стана. Определены задачи исследований.
Во второй главе представлено математическое описание электромеханической системы непрерывного прокатного блока с учетом упругих свойств проволоки, разработана комплексная математическая модель исследуемого объекта. Проведены теоретические иссле дования динамических свойств электромеханической системы приводная-неприводная-приводная клети.
В третьей главе определены границы устойчивости раската в межклетевых промежутках перед и после неприводной клети. В результате сравнительного анализа возможных вариантов построения электроприводов предложена к реализации система преобразователь частоты - асинхронный короткозамкнутый двигатель. Дан анализ возможных способов построения систем управления электроприводами клетей. Предложены два варианта реализации автоматизированного электропривода клетей прокатного блока. В обоих случаях САР электропривода 1-ой клети обеспечивает регулирование скорости прокатки, САР же 2-ой клети может быть построена как со стабилизацией скорости вращения двигателя, так и со стабилизацией межклетевого натяжения перед ней. В любом случае в систему управления введен внешний контур регулирования критического угла, обеспечивающий его контроль в 1-ом очаге деформации.
Синтезированы двухконтурная система регулирования скорости и трехконтурная система регулирования натяжения. Осуществлен анализ статических и динамических свойств разработанных систем регулирования, который подтвердил выполнение требования по точности регулирования, как скорости прокатки, так и натяжения во 2-ом межклетевом промежутке.
Четвертая глава посвящена комплексному исследованию разработанных автоматизированных электроприводов на математической модели и в промышленных условиях на специально созданном образце прокатного блока. Для исследования в промышленных условиях предложена методика эксперимента, которая позволила определить динамические свойства разработанных электроприводов в режимах разгона, работы на установившейся скорости, режиме изменения в процессе работы натяжения после неприводной клети. Результаты моделирования и экспериментальных исследований подтвердили рабо тоспособность предложенных систем управления, достоверность основных теоретических выводов, обоснованность выбора принципов построения систем управления и настройки регуляторов.
В заключении приведены основные результаты проведенных исследований. В приложении представлены акты внедрения результатов научно-исследовательской работы.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Технологические требования к электроприводам прокатного блока с промежуточной неприводной клетью.
2. Математическая модель прокатного блока как объекта управления.
3. Принципы построения системы управления электроприводами прокатных клетей, а также настройки контуров регулирования.
4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований статических и динамических свойств разработанного электропривода.
По содержанию диссертационной работы опубликовано восемь научных трудов, полученные результаты докладывались и обсуждались на четырех научно-технических конференциях и семинарах.
Электропривод с системой косвенного регулирования межклетевых натяжений
Предположим, что в процессе прокатки величина угла у стала меньше своего равновесного значения (например, по причине изменения сечения подката). В этом случае мощность, передаваемая валками полосе, будет больше необходимого значения. Избыток этой мощности при условии постоянства скорости вращения прокатных валков увеличит скорость самой полосы на выходе из очага деформации, т.е. приведет к увеличению продолжительности зоны опережения, или иначе к увеличению критического угла вплоть до его равновесного значения. Закон сохранения энергии выполнится.
В случае, если в процессе прокатки величина критического угла станет больше своего равновесного состояния, то произойдет процесс, обратный рассмотренному. Недостаток мощности приведет к снижению кинетической энергии обрабатываемого металла, т.е. его скорость на выходе из очага деформации уменьшиться за счет уменьшения величины зоны опережения, что уменьшит величину критического угла также вплоть до равновесного состояния.
Таким образом, как отмечено в [39] критический угол является регулятором энергетического баланса процесса прокатки, а опережение можно рассматривать как процесс его саморегулирования. В случае наличия переднего натяжения энергетическая диаграмма процесса прокатки примет вид, приведенный на рис. 1.5, б. Мощность от переднего натяжения (1.4) направлена согласно мощности, подводимой от двигателя и поэтому суммарная мощность, прикладываемая к очагу деформации больше, чем без натяжения. В связи с тем, что энергетический баланс не может быть нарушен, в очаге изменяются условия деформации: происходит увеличение величины критического угла у, уменьшения мощности на бочке валков Ne (мощности, подводимой электродвигателем к очагу деформации) при одновременном увеличении расхода энергии на деформацию металла (Л/ф+Л/т). В случае наличия заднего натяжения энергетическая диаграмма процесса прокатки примет вид, приведенный на рис. 1.5, е. В отличие от переднего натяжения, заднее натяжение создает мощность (1.4), направленную противоположно мощности, подводимой к очагу деформации от двигателя, и поэтому мощность на бочке валков Ne должна увеличиться. Это увеличение возможно только при условии уменьшения критического угла у. В этом случае с уменьшением у происходит увеличение Ne и уменьшение расхода энергии на деформацию заготовки (Л/ф+Л/т). При наличии переднего либо заднего подпоров физические процессы в очаге деформации изменяются аналогично случаям заднего и переднего натяжений соответственно. В случае приложения переднего натяжения, либо заднего подпора такой величины, что их мощности будет достаточно для преодоления мощности, необходимой для деформации полосы от двигателя энергия не будет забираться совсем, и начнется процесс волочения (прессования) через вращающиеся ролики. При этом критический угол будет равен у = а0/2 (при наличии момента от сил трения скольжения в кинематической передаче значение этого угла будет несколько большим). Таким образом, в противоположность процессу прокатки полоса начнет принудительно вращать валки. При дальнейшем увеличении мощности сил натяжения и подпора, и в случае наличие реверсивного электропривода клети, последний начнет генерировать энергию в сеть. В случае отсутствия привода клети (либо невозможности осуществить рекуперацию энергии) дальнейшее увеличение усилий приведет либо к уменьшению скорости на входе в клеть, либо к увеличению скорости на выходе из нее, что определяется жесткостью электромеханических систем до и после рассматриваемой клети. Опыт проектирования и эксплуатации прокатных станов показывает, что технологический процесс прокатки ведется с недоиспользованием возможностей оборудования по подводу энергии в очаг деформации. Причиной этому является большое количество технологических ограничений, и как следствие, - большие величины критических углов. Как российскими, так и зарубежными учеными неоднократно предпринимались попытки интенсифицировать процесс деформации обрабатываемого металла, в том числе за счет использования так называемого резерва втягивающих сил трения в очаге деформации. Однако возникавшие трудности, связанные с обеспечением устойчивости процесса (при прокатке со сверхобжатиями) или стабильности размеров по длине раската (при прокатке с большими межклетевыми натяжениями), привели к тому, что такие процессы не получили широкого практического применения [12,14]. Известны также технологические процессы, предусматривающие применение в линии непрерывного стана устройств для деформации металла неприводным инструментом (деформирующие или кантующие валки, разделяющие ролики и т.п.) [40, 41]. Такие процессы реализуются путем передачи мощности от приводных валков из одного очага деформации к другому через обрабатываемый металл не только за счет натяжения, но и подпора. Ниже приводится анализ эффективности энергопотребления при прокатке с использованием в технологической линии неприводной рабочей клети. Коэффициент полезного действия на бочке валков (при установившемся режиме прокатки и отсутствии переднего и заднего натяжений или подпоров) определяется отношением работы формоизменения к полной работе на бочке валков
Математическое описание очага деформации неприводной клети
Требования, предъявляемые к автоматизированным электроприводам прокатного блока, имеющего в своем составе неприводную клеть, определяются технологическим процессом. Автоматизированный электропривод должен обеспечивать следующие режимы работы: заправка стана; разгон заправленного стана из состояния покоя до рабочей скорости; работа на установившейся скорости; прокатка сварных швов на пониженной скорости; торможение стана; аварийный останов стана.
Наличие неприводной клети во все перечисленные режимы вносит ту особенность, что в первом межклетевом промежутке всегда должно быть сформировано не натяжение, а подпор. Поскольку деформация металла во второй клети происходит за счет энергии подводимой через раскат от первой и третьей клети, что согласно п. 1.2 приводит к изменению условий деформации в этих клетях - уменьшению величины критического угла, то необходимо контролировать величину критических (нейтральных) углов в очагах деформации приводных клетей. Это требование является принципиально новым и отличающим электропривод разрабатываемого прокатного блока от всех известных электроприводов прокатных станов. Оно также исключает непосредственное применение в разрабатываемом прокатном блоке рассмотренных в п. 1.3.2. систем электроприводов.
Процесс заправки блока, т.е. заправки проволоки во все клети, является одной из наиболее трудоемких операций. Во время заправки осуществляется предварительное пропускание проволоки через прокатные валки. Как правило, заправка производится вручную в толчковом режиме и сопровождается многократными пусками и торможениями как отдельных клетей, так и всего блока в целом. Кроме того, для пропуска заготовки через неприводную клеть необходимо острение ее переднего конца. Величина заправочной скорости не должна превышать 0,5...1 м/с. Это ограничение вводится с целью минимизации обрывов проволоки и исключения несчастных случаев с обслуживающим персоналом.
Разгон заправленного блока из состояния покоя до рабочей скорости и торможение с рабочей скорости до полной остановки. Основным требованием к динамическому режиму работы является обеспечение плавности разгона (торможения) с сохранением межочаговых натяжений (подпоров) вплоть до состояния покоя. В противном случае, как показала практика эксплуатация прокатных проволочных станов, возникновение рывков и потеря межочаговых натяжений приводит к аварийным режимам. Величина ускорения не должна превышать 1...2 м/с2.
Работа на установившейся скорости. Современные станы должны обеспечивать обработку проволоки со скоростью смотки до 30...40 м/с. В этом режиме необходимо обеспечить основные технологические требования, первым из которых является постоянство секундного объема на каждом участке стана где Sn., Vn. - площадь поперечного сечения и скорость обрабатываемого металла в /-ом месте стана. В результате многочисленных исследований [7, 16, 24] выявлено, что любое изменение условий обработки металла давлением в одном или нескольких очагах деформации таких, как температура проволоки, неравномерный износ валков, изменение условий трения на контакте металла с рабочим инструментом, разнотолщинность подката и неоднородность его физико-механических свойств по длине вызывают нарушение заданного режима работы стана в целом. Особенно опасным для непрерывных станов является возникновение существенных подпоров, или в случае больших межклетевых расстояний - даже просто потеря натяжений, что приводит к изменению положения раската в проводковой арматуре - "сваливанию калибра". Отсюда вторым основным технологическим требованием является регулирование величины межклетевого натяжения (подпора), ошибка в которых не должна превышать ±15 %. Диапазон регулирования натяжения (подпора) зависит от сортамента обрабатываемой на стане проволоки и, как правило, составляет 1:10.
Поскольку, как показала практика, в большинстве случаев прочность сварных швов несколько ниже предела прочности материала проволоки, то с целью снижения обрывности их обработку производят на пониженной скорости. Скорость обработки сварных швов не должна превышать 4...5 м/с.
Аварийный останов стана без потери натяжений в межочаговых промежутках должен осуществляется: - при запутывании и заклинивании проволоки на разматывающих устройствах; - при обрыве проволоки; - при попадании обслуживающего персонала в опасную зону; - по команде оператора. Таким образом, на основе вышеизложенного, к автоматизированным электроприводам прокатного блока предъявляются следующие требования: - обеспечение регулирования скорости, как в статических, так и в динамических режимах работы с ошибкой не превышающей ± 2 %; - диапазон регулирования скорости в пределах 1:50; - совместное и раздельное управление электроприводами клетей стана; - обеспечение заправочного и толчкового режима работы; - обеспечение постоянного ускорения при пусках и торможениях; - обеспечение режимов рабочего, экстренного и аварийного торможения с рекуперацией энергии в сеть.
Определение границ устойчивости раската в межклетевых промежутках при его прокатке в блоке с неприводной клетью
На основе приведенных рассуждений можно сделать вывод, что неприводная клеть, с точки зрения влияния технологических возмущений на процесс прокатки, по сути, является некоторым демпфером. Недостатком рассмотренной системы является ограничения, накладываемые на технологический процесс, а именно на величину обжатия в неприводной клети. Так если прочности переднего конца, как правило, достаточно для вытяжек 1,5...1,6, то потеря продольной устойчивости подката возникает при вытяжках равных 1,2...1,25. В то же время, как показывают исследования, проведенные в п. 1.2, экономически целесообразное отношение вытяжки в неприводной клети к суммарной вытяжке в прокатной секции должно составлять 0,75...0,8. Иначе, вытяжка в неприводной клети для различных условий деформации должна составлять примерно 1,35...1,65. Увеличить технологические вытяжки в неприводной клети возможно при контроле величин переднего натяжения и заднего подпора и их стабилизации на допустимом уровне. С подобной задачей может справиться, например, система электропривода, укрупненная схема которой приведена на рис. 3.3.
Поскольку датчиков подпора в настоящее время не существует, то в системе предусмотрен только один датчик натяжения, устанавливаемый во втором межклетевом промежутке. В этом случае в качестве ведущей клети должна использоваться первая кпеть, а в качестве ведомой - третья. Соответственно система электропривода первой клети замкнута по скорости, а третьей - по натяжению.
В такой схеме переднее для неприводной клети натяжение регулируется электроприводом третьей клети и задается при теоретически рассчитанных условиях прокатки. В случае совпадения теоретических условий с реальными, задний подпор устанавливается автоматически на уровне, определяемым уравнением (1.3). При отклонении реальных условий от теоретических регулирование осуществляется за счет изменения мощности подпора и, как следствие, изменения условий протекания процесса в очаге деформации первой клети - изменении величины критического угла и мощности подводимой валками от электродвигателя к металлу.
Однако эта схема обладает всеми теми же недостатками, как и все системы прямого регулирования натяжения (см. п. 1.3.2.2). Кроме того, регулирование только за счет изменений условий протекания процесса в первом очаге деформации существенно ограничивает технологические возможности прокатной секции, и в первую очередь существенно сужает сортамент, получаемой на стане продукции.
Использовать в качестве регулирующих воздействий обе крайние клети прокатной секции возможно при реализации системы контроля резерва сил трения в очагах деформации. Укрупненная функциональная схема такой системы приведена на рис. 3.4 [69]. Системы управления электроприводов, как первой, так и третьей клети замкнуты по скорости. Этим рассматриваемая система подобна приведенной на рис. 3.2 системе стабилизации скорости. Отличием является наличие узла вычисления задания на скорость третьей клети, осуществляющего корректировку задания в зависимости от значений критических углов в первом и третьем очаге деформации.
В случае если при компенсации возмущающих воздействий в одной из приводных клетей будет полностью исчерпан резерв сил трения, т.е. величина критического угла приблизится к нулевому значению, то автоматически произойдет корректировка задания на скорость третьей клети. Вследствие этого изменятся натяжение во втором и подпор в первом межклетевых промежутках. Поступление энергии в неприводной очаг со стороны клети, исчерпавшей резерв сил трения, далее увеличиваться не будет. Увеличение энергии будет происходить за счет клети с большим значением критического угла.
Принцип регулирования при выравнивании критических углов может быть пояснен следующим образом. Согласно закону сохранения энергии, записанному для процесса прокатки в виде баланса мощностей (1.3), любое возмущающее воздействие приводит к изменению условий деформации - изменению соотношения величин мощностей формоизменения, упругой деформации, трения и т.д. Причем, как показано в п. 1.2, регулятором энергетического равновесия является критический угол в очаге деформации, разделяющий две его зоны - отставания и опережения. Чем больше величина критического угла, тем длиннее зона опережения и тем выше скорость металла на выходе из клети (при условии постоянства скорости вращения валков). Откуда следует, что контроль за критическими углами может быть осуществлен косвенно. Для этого необходимо контролировать лишь скорости вращения прокатных валков (приводных электродвигателей). Действительно, скорости металла на входе в клеть и на ее выходе могут быть определены как
Подобный принцип может быть применен и в электроприводе с системой стабилизации межклетевых натяжений. В этом случае узел вычисления задания реализует систему уравнений и с целью исключения пробуксовки первой клети осуществляет корректировку сигнала задания на натяжение для электропривода третьей клети (см. рис. 3.6).
Функциональная схема узла вычисления задания на натяжение приведена на рис. 3.7. Блок нелинейного преобразователя НП реализует условие нечувствительности системы при критических углах, больших минимально допустимого значения.
Таким образом, в качестве основных вариантов при разработке автоматизированного электропривода клетей прокатного блока, имеющего неприводную клеть, целесообразно принять системы с контролем резерва сил трения. Окончательный же выбор в пользу той или иной системы регулирования могут дать только данные длительной эксплуатации этих систем на промышленных станах. Поэтому в проекты следует закладывать возможность реализации всех рассмотренных в настоящем параграфе систем.
Исследование разработанной системы автоматизированного электропривода на математической модели
Разработана методика определения границ устойчивости раската в межклетевых промежутках при его прокатке в блоке с неприводной клетью. Доказано, что: - границей устойчивости в промежутке после неприводной клети является условие исключения пластической деформации находящегося в нем раската; - максимальное значение подпора, не приводящего к потере устойчивости раската в промежутке перед неприводной клетью, зависит как от физико-механических свойств обрабатываемого металла, его площади и формы сечения, так и расстояния между неприводной и предшествующей ей приводной клети. Показано, что для всего диапазона сортамента металла, обрабатываемого на совмещенном прокатно-волочильном стане, мощностей сил натяжения и подпора достаточно для осуществления процесса прокатки в неприводной клети. Анализ особенностей известных систем электроприводов показал, что обеспечить технологические требования возможно только применением регулируемых электроприводов переменного и постоянного тока. Предложено в качестве автоматизированного электропривода разрабатываемого непрерывного прокатного блока принять систему ПЧ-АД с индивидуальным для двигателей всех блоков инвертором и общим выпрямителем. 4. Предложены два новых способа построения автоматизированного электропривода непрерывного прокатного блока с промежуточной неприводной клетью. Реализацию требований по точности регулирования скорости прокатки, натяжения во 2-ом межклетевом промежутке и контроля величин критических углов предложено выполнить распределением задач между электроприводами клетей. В обоих вариантах САР электропривода 1-ой клети обеспечивает регулирование скорости прокатки. САР электропривода 3-ей клети в первой системе обеспечивает стабилизацию натяжения, а во второй системе - скорость вращения рабочих валков. Дополнительный контур регулирования критического угла обеспечивает его контроль в 1-ой клети и не допускает его уменьшения ниже заданной минимальной величины. 5. Разработана система регулирования натяжения электропривода 3-ей клети, представляющая собой трехконтурную систему подчиненного регулирования с внутренними контурами тока, скорости и внешним контуром натяжения. Все три контура регулирования предложено настроить на модульный (технический) оптимум. Синтез регулятора натяжения предложено осуществить методом логарифмических частотных характеристик. 6. Анализ статических и динамических свойств разработанных систем регулирования подтвердил выполнение требований по точности регулирования, как скорости прокатки, так и натяжения во 2-ом межклетевом промежутке. Для проверки работоспособности предложенных принципов построения систем автоматизированного электропривода и подтверждения основных теоретических положений были проведены аналитические и экспериментальные исследования. Исследования проводились в два этапа. На первом этапе в разработанную во 2-ой главе модель были введены параметры прокатного блока разрабатываемого совмещенного прокатно-волочильного стана. В модели были реализованы оба варианта построения автоматизированных электроприводов, предложенных в 3-ей главе. Осуществлено моделирование процессов пуска в работу, прокатки сварного шва, регулирования натяжения с переходом величины критического угла очага деформации первой клети через минимально установленный уровень [74]. На втором этапе был проведен промышленный эксперимент на специально созданном образце прокатного блока. При исследовании были использованы клети плющильного прецизионного стана 3x2/160 в условиях цеха ремонта механического оборудования ОАО "Белорецкий металлургический комбинат". Для реализации промышленного эксперимента был осуществлен расчет передаточных функций регуляторов и синтезированы системы управления электроприводами [75]. В целях проверки адекватности разработанного математического описания проведено моделирование работы экспериментального образца прокатного блока. Поскольку реализация предложенных систем управления была осуществлена на базе двигателей постоянного тока, установленных ранее на плющильном стане, то исследования были проведены с учетом моделирования двигателей именно этого типа. Анализу результатов проведенных исследований и посвящена настоящая глава. В основу моделирования заложены структурные схемы электроприводов и их взаимосвязей, разработанные в главах 2 и 3. Укрупненная структурная схема модели исследуемого прокатного блока полностью соответствует схеме, представленной на рис. 2.8 (см. гл. 2).
