Введение к работе
Актуальность темы. Совершенствование силовой полупроводниковой техники за последние годы создало условия для примоно-іия на моталках Гаррета сортопрокатных станов тиристорних пре-)бразователей. Это открыло возможности повышения производитель-юсти моталок и в целом всего стана, так как, в основном, в :вязи с техническими ограничениями моталок достижение большой інтегральной производительности затруднительно. Это достнгает-;л за счет реализации более высокого быстродействия электропри-юдсв мотатек стана и лучізих условий ограничения динамических іагрузок, обеспечивающих как повышение надежности работы и дол-'овочности работы механического оборудования, так и исключения 'брывносги наматываемого металла в режимах его заклинивания. Днако, эти преимущества могут представлять практический Интеле только в том случае, если по простоте эксплуатации и надеж-юсти работы системы тиристорного управления моталками будут довлетворять тяжелым условиям эксплуатации без постояшюго ква-шфицировачного техухода. В связи с этим на кафедре АЭП МЭИ в ечение ряда лот ведутся работы по созданию унифицированной сис-'ємц электроприводов постоянного и переменного тока на базе гам-:ы модулей тиристорних преобразователей ПТЭМ-1Р, предназначении для тяжелых условий эксплуатации и не требующих постоянного ехухода. Эти преобразователи обеспечивают широкие возможности :омплектованил электроприводов моталок Гаррета по системам 'В-Г-Д, ТП-Д и НПЧ-АД в широком диапазоне мощностей.
Несмотря на значительные успехи в развитии полупроводнико-ой преобразовательной техники, до настоящего времени подавляюще большинство моталок Гаррета на отечественных сортопрокатных танах тлеют групповой электропривод по системе "генератор - дви-атель" с присущим ему комплексом серьезных недостатков, сущест-енно влияющих на технологический процесс намотки проволоки в унта: низкое качество функционирования, взаимовлияние работы дной моталки на другую, низкий КГЩ, значительные массо-габарит-ые показатели. Технический уровень такого оборудования не поз-оляет сегодня удовлетворить возросшим требованиям к качеству ункционирования электропривода моталки Гаррета.
Проведенный анализ требований, предъявляемых к электроприводу моталок показал, что на основе принципиально нового подхода в создании тиристорних преобразователей, а тленно модульного исполнения тиристорних преобразователей по принципу "черного ящика", наиболее простым и весьма эффективным решением является создание электропривода моталок по системе ТП-Д.
Однако практически отсутствуют исследования особенностей взаимодействия этой новой и перспективной системы электропривода со сложной механической частью, для которых характерно существенное влияние не только упругих механических связей, изменения приведенного момента инерции, но и некоторых технологических параметров /температуры, диаметра и марки стали наматываемого металла/. Между тем известно, что динамические свойства электропривода при заданной механической части определяют динамические нагрузки, возникающие в ней, поэтому исследование этих особенностей тлеет важное практическое значение для уменьшения износа механического оборудования и ограничения динамических нагрузок, возникающих в наматываемом металле в режимах заклинивания допустимыми значениями. Последнее является весьма актуальным в связи с задачей исключения обрывности наматываемого металла в аварийных режимах заклинивания.
Цель ту.ботн. Дачная работа является частью работ, проводимых на кафедре А2П МЗІ' по созданию системы унифицированных комплектных регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации и имеет целью разработку, исследование и внедрение современного регулируемого электропривода моталки Гаррета сортопрокатного стана по системе ТП-Д, обеспечивающей повышение производительности моталок за счет сокращения времени цикла намотки, исключения простоев технологического оборудования при возможных отказах электрокики и эффективное ограничение динамических нагрузок во всех режимах работы.
Для достижения этой цели в работе были поставлены и решены следующие конкретные задачи:
1. Анализ технических возможностей и материалов экспериментальных исследований применяемой для привода моталок Гаррета системы электропривода постоянного тока с релейно-контакторкым
управлєнием.
-
Разработка электропривода моталки по системе ТП-Д и практических рекомендаций по расчету параметров и настройке электропривода.
-
Разработка математического описания динамических процессов в электромеханической системе привода моталки Гаррета и на его основе создание гибридной модели системы.
-
Исследование на гибридной модели влияния на работу моталок температурных режимов сортопрокатного стала, получение количественных оценок этого влияния и практических рекомендаций, обеспечивающих требуемое качество намотки бунта.
-
Исследование на гибридной модели аварийных режимов заклинивания наматываемого металла, разработка методики расчета максимальных нагрузок и практических рекомендаций, обеспечивающих снижение коэффициентов динамичности до уровня, снижающего обрывность металла в аварийных режимах заклинивания.
-
Внедрение разработанной системы ТП-Д на сортопрокатном стане 280 Краматорского металлургического завода им. Куйбышева В.В..
Методика проведения исследований включает анализ состояния вопроса, теоретические исследования, использующие методы теории электропривода, теории автоматического управления, дифференциальное и интегральное исчисление с применением моделирования на гибридной аналоговой модели. Экспериментальные исследования проводились непосредственно на четырех действующих моталках Гаррета сортопрокатного стана 280 КМЗ с осцнллографированием основных режимов работы электроприводов, с применением методов статистического анализа. Достоверность теоретических выводов и рекомендаций обусловлена конкретным доказательством адекватности используемых математических моделей реальным электроприводам, подтверждена хорошим совпадением расчетных и экспериментальных результатов.
Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе состоит в следующем:
- разработана унифицированная оптимальная система тиристорного управления электропривода моталок сортопрокатного стана на основе комплекса технологических требований, предъявляемых к их
электроприводам;
разработанная унифицированная система позволяет практически исключить простои моталок сортопрокатного стана при отказах электронных узлов ввиду возможности их безналадочной замены исправны?.!;: резервными;
оригинально решены вопросы автоматического контроля начала и окончания процесса намотки металла;
разработана гибридная модель электропривода моталки Гаррета сортопрокатного стана по системо ТП-Д, состоящей из реального тиристорного преобразователя и аналоговой модели упругой электромеханической системы, адекватность гибридной модели реальному объекту подтверждена неоднократными исследованиями на четырех действующих электроприводах сортопрокатного стана 28Э и материалам моделирования;
исследованиями на гибридной модели электропривода моталки по системе ТП-Д установлено, что коэффициент заполнения бунта зависит от диаметра, марки к неравномерности температуры по длине наматываемого металла и определяется формированием статических механических характеристик;
исследована на гибридной модели аварийных режимов заклинивания наматываемого металла показали, что в этих режимах коэффициенты динамичности достигают значений, при которых в зависимости от температури, марки стали и приложенных к нему усилий возможен обрыв металла;
разработан вариант электропркзода с использованием гибкой обратной связи по модулю производной скорости двигателя в аварийных режимах заклинивания, что позволило снизить коэффициенты динамичности и исключить обрывность наматываемого моталло.
Практическая ценность и тсалпзпцпя работы. Раз1.асотаі;...'Л унифицированная оптимальная система тиристорного управления для электроприводов моталок па базе бозкаладочных моноблочных тиристорних преобразователей специального исполнения ПТЗ.'.ЫР и разработанных узлов системы управления внедрена на четырех ?.:оталках Гаррета сортопрокатного стана 280 Краматорского металлургического завода игл. Куйбышева В.В. В результате применения разработанной унифицированной системы тиристорного управления увеличена эксплуатационная надежность работы оборудования моталок, практи-
чески полностью исключены простои моталок по вине электроники, что обеспечивает ее высокую интегральную производительность.
Алтюбация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научной-технической конференции по проблема'.! повышения эффективности электрооборудования и злектроснабжешія в промышленности к на транспорте /г.Москва, 1988г./ и на заседании кафедры Автоматизированного злєктропрізода Московского энергетического института.
Публикации. Основное содержанке работы нашло отражение в двух печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 119 наименований. Ее содержание изложено на 176 страницах и состоит из 98 страниц основного текста, 65 рисунков и 7 таблиц.
