Многодвигательный электропривод суперкаландра

Многодвигательный электропривод суперкаландра

Реферат

 

Многодвигательный электропривод суперкаландра, использующийся во взаимосвязанных системах отделочных агрегатов по обработке полосовых материалов. Устройство содержит задатчик интенсивности, задатчики натяжения обрабатываемого полотна, датчики радиусов рулонов раската и наката, электропривод раската, содержащий тормозной генератор (ТГ), автоматическую систему регулирования (АСР) ЭДС ТГ, АСР тока якоря ТГ, датчик и регулятор натяжения, электропривод каландра, содержащий электродвигатель, датчик скорости и АСР, скорости, электропривод наката, содержащий электродвигатель, АСР ЭДС и тока якоря двигателя, датчик и регулятор натяжения. Электропривод имеет устройства компенсации инерционных масс (УКИМ) с полосно-заграждающими активными фильтрами, входы которых соединены с выходом датчика скорости каландра, их выходы подключены к первым входам УКИМ, вторые входы которых соединены с датчиками радиусов рулонов раската и наката. Достигаемый технический результат - повышение точности регулирования натяжения бумажного полотна, помехоустойчивости и надежности работы в переходных и квазистационарных режимах функционирования агрегата. 2 ил.

Изобретение относится к технике автоматического регулирования.

Известен автоматизированный многодвигательный электропривод суперкаландра с индивидуальными секционными тиристорными преобразователями /1/.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является многодвигательный электропривод суперкаландра, состоящего из раската, каландра и наката, содержащий задатчик интенсивности, задатчики натяжения обрабатываемого полотна в промежутках раскат-каландр и каландр-накат, датчики радиусов рулонов раската и наката, а также электропривод раската, который содержит тормозной генератор (ТГ), автоматическую систему регулирования (АСР) ЭДС ТГ, вход которой соединен с задатчиком интенсивности, а выход - с обмоткой возбуждения ТГ, АСР тока якоря ТГ, датчик натяжения и регулятор натяжения, причем выход датчика связан со вторым входом регулятора натяжения, первый вход которого подключен к выходу задатчика натяжения раскат-каландр, а выход - к первому входу АСР тока якоря ТГ, электропривод каландра, содержащий электродвигатель, датчик скорости на его валу, АСР скорости, первый вход которой соединен с задатчиком интенсивности, а второй вход - с датчиком скорости, и электропривод наката, состоящий из электродвигателя, АСР ЭДС этого электродвигателя, вход которой соединен с задатчиком интенсивности, а выход - с обмоткой возбуждения электродвигателя, АСР тока якоря двигателя, датчика натяжения и регулятора натяжения, причем выход датчика связан со вторым входом регулятора натяжения, первый вход которого подключен к выходу задатчика натяжения каландр-накат, а выход - к первому входу АСР тока якоря двигателя /3/.

Недостатком прототипа является недостаточная по технологическим условиям точность поддержания заданного натяжения отрабатываемого бумажного полотна в периоды пуска и торможения суперкаландра и при возмущающих воздействиях на каландре (изменение момента сопротивления и др.), что обусловлено влиянием механических инерционностей раската и наката на динамику взаимосвязанной через полотно системы, а также влиянием пульсаций сигналов датчиков и высокочастотных помех.

Задачей изобретения является создание электропривода, обеспечивающего повышение точности регулирования натяжения бумажного полотна, помехоустойчивости и надежности работы в переходных и квазистационарных режимах функционирования агрегата.

Поставленная задача решается тем, что многодвигательный электропривод суперкаландра содержит задатчик интенсивности, задатчики натяжения обрабатываемого полотна в промежутках раскат - каландр и каландр-накат, датчики радиусов рулонов раската и наката, а также электропривод раската, содержащий тормозной генератор, автоматическую систему регулирования (АСР) ЭДС ТГ, вход которой соединен с задатчиком интенсивности, а выход - с обмоткой возбуждения ТГ, АСР тока якоря ТГ, датчик натяжения и регулятор натяжения, причем выход датчика связан со вторым входом регулятора натяжения, первый вход которого подключен к выходу задатчика натяжения раскат-каландр, а выход - к первому входу АСР тока якоря ТГ, электропривод каландра, содержащий электродвигатель, датчик скорости на его валу, АСР скорости, первый вход которой соединен с задатчиком интенсивности, а второй вход - с датчиком скорости, и электропривод наката, состоящий из электродвигателя, АСР ЭДС этого двигателя, вход которой соединен с задатчиком интенсивности, а выход - с обмоткой возбуждения электродвигателя, АСР тока якоря двигателя, датчика натяжения и регулятора натяжения, причем выход датчика связан со вторым входом регулятора, первый вход которого подключен к выходу задатчика натяжения каландр-накат, а выход - к первому входу АСР тока якоря двигателя.

Новым по сравнению с прототипом является то, что многодвигательный электропривод суперкаландра имеет устройства компенсации инерционных масс (УКИМ) с полосно-заграждающими активными фильтрами, входы которых соединены с выходом датчика скорости каландра, а выходы подключены к первым входам УКИМ, вторые входы которых соединены с датчиками радиусов рулонов раската и наката, а выходы УКИМ связаны соответственно со вторыми входами АСР токов якоря ТГ и двигателя наката.

Введение вышеуказанных новых элементов по сравнению с прототипом обеспечивает значительное повышение точности регулирования натяжения обрабатываемого полотна и необходимую помехоустойчивость системы, что в конечном итоге позволяет увеличить скорости агрегатов, повысить их производительность, надежность работы и качество отделки бумаги.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого показана функциональная схема многодвигательного электропривода суперкаландра, а на фиг. 2 - структурная схема УКИМ (а) и частотная характеристика полосно-заграждающего фильтра (б).

Многодвигательный электропривод суперкаландра, состоящего из раската 1, каландра 2 и наката 3, содержит задатчик 4 интенсивности пуска - торможения агрегата, задатчики 5 и 6 натяжения бумажного полотна в промежутках раскат-каландр и каландр-накат, датчики 7 и 8 радиусов (диаметров) рулонов раската и наката. Электропривод раската 1 состоит из тормозного генератора 9, автоматической системы 10 регулирования ЭДС тормозного генератора, обмотки 11 возбуждения тормозного генератора 9, автоматической системы 12 регулирования тока якоря тормозного генератора, датчика 13 натяжения и регулятора 14 натяжения полотна в промежутке раскат-каландр. Электропривод каландра 2 содержит электродвигатель 15, датчик 16 скорости и автоматическую систему 17 регулирования скорости. Электропривод наката 3 состоит из электродвигателя 18, автоматической системы 19 регулирования ЭДС, обмотки 20 возбуждения электродвигателя 18, автоматической системы 21 регулирования тока, датчика 22 натяжения и регулятора 23 натяжения полотна в промежутке каландр-накат. Система электропривода снабжена также двумя устройствами 24₁ и 24₂ компенсации инерционных масс и активными полосно-заграждающими фильтрами 25₁ и 25₂.

Сигнал динамической компенсации U_дк на выходе каждого УКИМ, пропорциональный потребляемому динамическому току, определяется формулой где K_от - коэффициент передачи обратной связи АСР тока; r_рн, r_р - начальный и текущий радиусы рулона; r_рв - радиус рабочего вала, на который наматывается рулон; J, J_рв - моменты инерции электродвигателя (генератора) и рабочего вала; i_р, _p - передаточное число и КПД редуктора между электрической машиной и рабочим валом; K, _н - конструктивный коэффициент электрической машины и начальный магнитный поток; l_р - длина рулона; m_об - удельная масса обрабатываемой бумаги; p = d/dt.

Уравнение активности полосно-заграждающего фильтра где K_ф - коэффициент передачи фильтра; T₁, T₂ - постоянные времени; - коэффициент демпфирования.

Построенная на основании формул (1) и (2) структурная схема УКИМ с фильтром изображена на фиг. 2, а. Слагаемые, стоящие в квадратных скобках формулы (1), моделируются нелинейным звеном 26 с характерной седлообразной характеристикой, производная dU_аф/dt моделируется дифференциатором 27, а произведение полученных составляющих - с помощью блока 28 произведений.

На фиг. 2, б представлена требуемая амплитудная характеристика W_аф активного полосно-заграждающего фильтра. Частота режекции фильтра 1/T₁ выбирается равной частоте упругих колебаний _у механической системы каландра 2, что обеспечивает их надежное подавление на входе УКИМ. При выбранной характеристике полосно-заграждающего фильтра обеспечивается также необходимое подавление высокочастотных пульсаций выходного сигнала датчика скорости (тахогенератора). Вместе с тем при K_ф = 1 полосно-заграждающий фильтр пропускает низкочастотные, в частности оборотные, колебания каландра, что позволяет использовать полученную информацию в УКИМ 24 с целью снижения колебаний натяжения бумажного полотна.

УКИМ 14 и активный полосно-заграждающий фильтр 25 могут быть построены на базе микропроцессорного комплекта КР1810 или на аналоговых микросхемах. В качестве электрических машин 5, 15 и 18 могут быть применены машины постоянного тока серии 2П или 4П, в качестве датчиков 13 и 22 натяжения - стандартные прессдуктроные датчики давления, в качестве датчика 16 скорости - импульсный датчик скорости серии ПДФ или тахогенератор постоянного тока, в качестве датчиков 7 и 8 радиусов рулонов - поворотные сельсинные датчики, а задатчики 4, 5, 6, регуляторы 14 и 23 натяжения, АСР 10 и 19 ЭДС, АСР 12 и 21 тока и АСР 17 скорости могут быть выполнены на базе унифицированных цифровых или аналоговых модулей (серия УБСР).

Электропривод суперкаландра работает следующим образом. С помощью задатчика 4 интенсивности задают темп разгона и торможения электропривода каландра 2 (главного привода), определяющего скорость всего агрегата. Назначением системы являетая поддержание заданного натяжения бумажного полотна как в режимах разгона - торможения, так и при установившейся скорости агрегата. Поддержание заданного натяжения полотна в режиме постоянства скорости агрегата осуществляется с датчиков 13 и 22 натяжения и регуляторов 14, 23 натяжения. Указанные устройства реализуют регулирование по отклонению и подавляют возможные технологические возмущения (вариации параметров обрабатываемого полотна, изменение моментов сопротивления раската и наката и др.).

С помощью УКИМ 24₁ и 24₂ осуществляется регулирование по возмущению - изменению скорости каландра 2 путем формирования сигнала динамической компенсации U_dki (динамического тока) раската 1 и наката 3 с целью компенсации влияния их моментов инерции на процессы регулирования натяжения полотна в периоды пуска-торможения агрегата, а также при возмущениях на каландре 2 (изменение момента сопротивления, дисбаланс рабочих валов и др.). Таким образом, предлагаемая система электропривода суперкаландра имеет комбинированное управление по отклонению и по возмущению (комбинированная система регулирования).

Формирование динамического тока УКИМ 24₁ и 24₂ происходит следующим образом. Выходной сигнал датчика 16 скорости поступает на активные полосно-загражающие фильтры 25₁ и 25₂, где осуществляется подавление упругих колебаний _у и высокочастотных пульсаций и выделение достаточно гладкого сигнала, пригодного для дифференцирования. Таким образом фильтры обеспечивают необходимую помехоустойчивость АСР 12 и 21. Сигнал с выхода каждого полосно-заграждающего фильтра 25₁ и 25₂ поступает на собственное дифференцирующее звено 27 и далее на блок 28 произведений, где перемножается с выходным сигналом нелинейного звена 26. Выходной сигнал УКИМ 24₁ и 24₂ U_dki подается на входы АСР 12 и 21 тока раската 1 или наката 3, создавая динамический ток. Необходимые значения динамического тока вырабатываются как в периоды пуска - торможения агрегата, так и при колебаниях скорости каландра 2, вызванных возмущающими воздействиями, что обеспечивает форсированную подрегулировку скоростей раската 1 и наката 3 в направлении поддержания заданного натяжения обрабатываемого полотна в промежутках раскат-каландр и каландр-накат.

Изобретение может быть использовано в многодвигательных взаимосвязанных электроприводах постоянного тока отдельных агрегатов по обработке полосовых материалов, в частности суперкаландров бумагоделательного производства.

Источники информации, принятые при составлении заявки: 1. Барышников В.Д., Куликов С.Н. Автоматизированные электроприводы машин бумагоделательного производства. - Л.: Энергоатомиздат, 1982, с. 132-135.

2. Шестаков В. М. Автоматизированные электроприводы бумаго- и картоноделательных машин. - Л.: Лесная промышленность, 1978.

3. Материалы фирмы "Asea Brown BOVERI, ABB Drives'. - ABB, 1994.

Формула изобретения

Многодвигательный электропривод суперкаландра, содержащий задатчик интенсивности, задатчики натяжения обрабатываемого полотна в промежутках раскат - каландр и каландр - накат, датчики радиусов рулонов раската и наката, а также электропривод раската, содержащий тормозной генератор, автоматическую систему регулирования ЭДС тормозного генератора, вход которой соединен с задатчиком интенсивности, а выход - с обмоткой возбуждения тормозного генератора, автоматическую систему регулирования тока якоря тормозного генератора, датчик натяжения и регулятор натяжения, причем выход датчика связан с вторым входом регулятора, первый вход которого подключен к выходу задатчика натяжения раскат - каландр, а выход - к первому входу автоматической системы регулирования тока якоря тормозного генератора, электропривод каландра, содержащий электродвигатель, датчик скорости на его валу, автоматическую систему регулирования скорости, первый вход которой соединен с задатчиком интенсивности, а второй вход - с датчиком скорости, и электропривод наката, состоящий из электродвигателя, автоматической системы регулирования ЭДС этого двигателя, вход которой соединен с задатчиком интенсивности, а выход - с обмоткой возбуждения электродвигателя, автоматическую систему регулирования тока якоря двигателя, датчика натяжения и регулятора натяжения, причем выход связан с вторым входом регулятора, первый вход которого подключен к выходу задатчика натяжения каландр - накат, а выход - к первому входу автоматической системы регулирования тока якоря двигателя, отличающийся тем, что он имеет устройства компенсации инерционных масс с полосно-заграждающими активными фильтрами, входы которых соединены с выходом датчика скорости каландра, их выходы подключены к первым входам устройств компенсации инерционных масс, вторые входы которых соединены с датчиками радиусов рулонов раската и наката, а выходы устройств компенсации инерционных масс связаны соответственно с вторыми входами автоматических систем регулирования токов якоря тормозного генератора и двигателя наката.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2