Введение к работе
Актуальность рвботы. Динамика блюминга определяет важнейшие Твхнико-вкономические показатели проквтки, тагаїа как: производительность, качество, надежность, эксплуатационные расхода и др. Известно, что в процессе прокатки металла может возникать буксование валков относительно прокатываемого металла, которое сопровождается так называемыми фрикциошшми автоколебаниями (АКФ) с высокими значениями упругих моментов в кинематических звеньях привода, коэффициент динамичности (К ) достигает значения 3 и более. В результате наблюдаются в ряде случаев поломки кинематических звеньев: шпинделя, промвала, муфт, а также станины электродвигателя. При этом помимо необходимости замены вышедшего из строя оборудования, производства ремонтных работ, огромные убытки наносятся'самим фактом простоя такого важного в народнохозяйственном отношении комплекса, как Слкминг. Известно, что увеличению динамических нагрузок способствует наличие зазоров в кинематических звеньях электропривода (ЭП). Поэтому исследование динамических режимов работы главного привода (ГЛ) блюминга при буксовании валков с учетом вязоров, выявление оптимальных способов устранения подобных режимов и создание устройств, обеспечивающих улучшение динамических характеристик блюминга, является весьма актуальной задачей. Диссертационная работа непосредственно связана с выполнением работ в рамках' хоздоговорной тематики ХПИ о Криворокским металлургическим комбинатом, Ксммунарским металлургическим комбинатом, Запорожским металлургическим заводом "Днепрэсггацсталь". Исследования проводились тлккв в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ АК УССР по комплексной программе "Научные основы энергетики" (пункт N 1.9.2.5.3.8) и государственной научно-технической программой "Ресурсосбережение" (пункт К 5.1.6.12) в рачках госбюджетной темы КН 3402 "Исследование электромеханических систем с отрицательным вязким трением и разработка противобуксовоч-ных систем для прокатных станов и електротранспорте".
Целью работы является комплексное исследование электромехани-ческих процессов, имеющих место в ГП блюминга при буксовании валков с учетом нелинейности характеристики пары трения, упругости кинематических звеньев, зазора в механической передаче и нелинейности регуляторов, для улучшения динамических характеристик привода, а также создание устройства распознавания и устранения буксования валков ГП блюминга.
Для достииения поставленной цели решаются следующие задачи: 1. Разработка математической модели электромеханической системы (BUG) ГП блюминга с учетом ее многомассовости, . упругих киномати-
,_ - *
ческих звеньев, зазора и нелинейности регуляторов системы управлення, в также разработка алгоритмов и программ расчетов на ЭВМ динамических процессов нормальных режимов.
-
Разработка математической модели ЭМС Ш блюминга с учетом нелинчйности характеристики пары трения валок-металл в режиме проскальзывания, а такжэ алгоритмов и программ.
-
Сопоставление результатов расчетов с использованием разработанных математических моделей и выявление особенностей влияния нелинейности характеристики пары трения на динамические показатели ЭМС.
-
Исследование влияния величины зазора, скорости проскальзывания и угла наклона падаюцэго участка характеристики "пара трения" на амплитуду упругого момента в кинематических звеньях.
-
Разработка бесконтактного датчика упругих колебаний и проведение экспериментальных исследований на действующем ЗП блюминга по определению достоверности ранее полученных теоретических результатов.
6. Разработка устройства обнаружения и устранения буксования
валков.
7. Проведение на даиствужщем электрооборудовании эксперимен
тальной проверки работы ГП блшинга о разработанным противобуксовоч-
ным устройством (ПБУ).
Методы исследований. Использованы методы теории автоматизиро
ванного электропривода, автоматического управления, операционного
исчисления, метод корневого годографа, теория чувствительности,
программирование и решение задач на ЭВМ, методы экспериментальных
исследований.
Достоверность научных результатов и выводов подтверждается обоснованностью допущений при разработке математических моделей; корректностью проведения выводов и расчетов; достаточной для практики сходимостью теоретических и экспериментальных данных, полученных в результате математического моделирования и эксперимента на ЭП блюминга , а также эффективной работой в промышленных условиях созданного ПБУ.
На защиту выносятся: "
- многомассовая математическая модель ЭМС ГП блюминга о учетом
нелинейности механической характеристики нагрузки при пробуксовке
валков, -содержащей падающий участок, наличия зазора, усилий,
возникающих при пластической деформации металла валками в очаге
деформации, нелинейности регуляторов;
- результаты исследования влияния величины зазора, скорости
проскальзывания и кесткости падающего участка характеристики трения
на амплитуду упругого момента;
- методика определения неблагоприятного сочетания факторов,
повышающих вероятность возникновения пиковых нагрузок в кинемати
ческих линиях прокатных станов;
- практические рекомендации по создании ПБУ ГО блюминга.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Т~. Разработана-математическая модель ЭП блюминга, учитывающая реальный вид характеристики трения, зазор, процессы в очаге деформации, нелинейность регуляторов, многомассовость.
2. Разработаны алгоритмы и программы, позволяющие рассчитать
нестационарше процессы при различных комбинациях начальных условий,
включая двухслитковую прокатку.
-
Получены зависимости, связывающие значения величины упругого момента с величиной скорости проскальзывания, зазора и угла наклона падающего участка характеристики, трения. ,
-
Предложена методика определения пиковых значений упругих моментов при неблагоприятном сочетании параметров ЭП.
-
Обосновано представление длинной. кинематической линии прокатного стана трехмассовой ЭМС.
-
Разработана методика определения оптимального коэффициента усиления- системы управления Эй блюминга, обеспечивающего условия демпфирования упругих колебаний в трехмассовой ЭМС.
Практическая ценность работы. Разработаны методика, алгоритмы "программы расчета на ЭВМ динамических процессов при буксовании валков блюминга, определяющих неблагоприятное сочетание параметров, которые приводят к снижению надежности работы прокатного оборудования. Даны рекомендации по обеспечению надежности работы ЭП в процессе эксплуатации. Разработано устройство распознавания и устранения буксования валков, эффективность работы которого проверена на . действующем электрооборудовании.
Реализация результатов. Научные и технические решения "диссертации учитывались в практических штопорных разработках при модоракзь-ции электрооборудования Криворожского блюминга 1300 (блюминг-2) и Коммунарского блюминга 1250. Созданное в результате настоящей работы ПБУ внедрено на обжимном стане 950 Запорожского завода "Днеп-роспецсталь". Разработанные в ходе теоретических исследований методики и программы применяются на вычислительном центре кафедры "Автоматизированные электромеханические системы" ХТМ для использования в учебном процессе и проведения научно-исследовательских работ. Общий экономический эффект от внедрения предложенных методов и устройств составил, более 230 тыс. руб., доля соискателя - ПО тыс. руб.
Апробация работы. Научные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на республиканской науч-
у)
но-технической конференции "Современный металлургический электропривод. Автоматизация и САП?- промышленных установок" (Харьков,1986 г.), всесоюзной научно-технической конференции "Разработка и внедрение ACS7U в прокатном производстве" (Москва,1987 г.), 4-той научно-тех-шічвсксй конкуренции "Автоматизированные электропривода прокатных станов" (Свердловск,1990 г.), техническом совете Запорожского ПО "Преобразователь" (Запорожье,1991 г.), техническом совете в ОГЭ завода "Днепроспэцсталь" (Запорожье,1991 г.), научно-технических конференциях ХПИ и на семинарах Научного совета АН УССР "Динамиканелинейных электромеханических систем" (Харьков,1983, 1985, 1989 г.г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 пе-чатных работ.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения; списка литературы из 125 наименований и приложений с материалами внедрения. Работа содержит 131 страницу основного машинописного.текста, 11 таблиц, 55 рисунков.
