Бесконтактное устройство для индикации наличия металла в клети прокатного стана

Бесконтактное устройство для индикации наличия металла в клети прокатного стана

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик

< 1738705

<-)

"" А Й4ф),g.ôß (61) Дополнительное к авт. свид-ву

1 (22) Заявлено 1008,77 (21) ?517791/22-02 51 М К„2 с присоединением заявки М

В 21 В З7/ОО

Государственный комитет

СССР но аелам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 050680. Бюллетень HP 21

Дата опубликования описания 05.0630 (53) УДК 621.771, .06.62-52 (088,8) (72) Автор изобретения

В . М. Трущенко

Ростовское отделение Государственного ордена

Трудового Красного Знамени проектного института Тяжпромэлектропроект имени Ф.В. Якубовского (71) Заявитель (54) ВЕСКОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИНДИКАЦИИ НАЛИЧИЯ

ИЕТАЛЛА В КЛЕТИ ПРОКАТНОГО СТАНА

Изобретение относится к устройствам автоматического управления прокатными станами, в частности сортовьэеи с закрытыми калибрами листоI I выми, блюмингами, слябингами, с индивидуальным и групповым электроприводом валков и предназначено для использования в качестве датчика, фиксирующего моменты захвата и выброса металла из клети.

Известно устройство для фиксации моментов захвата и выбрОса металла иэ валков реверсивного обжимного прокатного стана, содержащее трансформатор, полярйзованное реле, вы- 15 прямителй, стабилитроны, потенцирметры. Трансформатор подключен к зажимам дополнительных полосов и компенсационной обмотке двигателя, а реле через диоды, потенциометры,ста- 20 билитроны — к вторичной обмотке трансформатора. Устройство срабатывает от сигнала, пропорционального производной тока якоря прокатного двигателя при крутом фронте нараста- 25 .ния тока в режимах захвата и выброса слитка, и не срабатывает при меньшей скорости нарастания тока в режимах чисто динамических (раэгон, торможение), на холостом ходу (1). 30

Оцнако в современных системах автоматического регулирования с оптимизацией контуров управления некомпенсируемая постоянная времени контура тока мала (Т„ = 0,01), поэтому разность B скорости нарастания кривых тока при захвате металла и разгоне вхолостую невелика. Поэтому возможны ложные действия устройства.

В системах без оптимизации контура управления током устройство может не зафиксировать захват металла при пологой форме конца слитка и соответствующей ей малой крутизне фронта нарастания тока при захвате.

Известно также устройство, -использующее месдоэы для индикации наличия металла в валках стана (2) °

Существенньйи недостатком этого устройства является то, что измеритель давления — месдоза работает в тяжелых условиях, подвергаясь воздействию больших механических усилий, воды, масла, пара, тепловой радиации слитков и т.д., что снижает надежность в эксплуатации. Частой причиной выхода иэ строя месдоэ является снижение изоляции элементов тенэометрической схемы.

738705

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигае мому результату является устройство, содержащее датчики тока якоря и частоты вращения главного прокатного двигателя, два операционных усилителя, пбтенциометры производных тока якоря и частоты вращения двигателя со средними точками, логическую схему с элементами ИЛИ-НЕ, И, Память.

В Этом устройстве момент захвата металла валками фиксируется по сочетанию сигналов положительного направления якорного тока +1 и отрицательной производной частоты вращения — йш/dt, момент выброса металла из валков по сочетанию сигналов отрицательной производной якорного тока — d3/dt и положительной производной частоты вращения + du)/dt (3).

Существенный недостаток этого устройства состоит н отсутствии фиксации захвата металла валками в процессе разгона и выброса его в процессе торможения, так как в этих случаях сигнал производной — йщ/dt при набросе нагрузки компенсируется приращением + да/dt при разгоне, а сигнал производной t ФЦГЖ при выбросе металла — приращением — ЙЮ/dt при торможении.

Кроме того, при треугольном графике частоты вращения привода устройство не фиксирует выброса металла и потому, что необходимый для этого сброс Памяти сигнала + Йа/dt разгона йе происходит ввиду отсутствия установившегося режима. Эти недостатки ограничивают область применения устройс1ва непрерывными прокатными станами, захват и выброс металла в которых происходит на установившейся скбрости, Чтобы получить устойчивый сигнал — йа/dt. на установившейся скорости, .необходима значительная статическая нагрузка, поэтому устройство нечувствительно к малым обжатиям.

Цель изобретения — устранение указанных недостатков для обеспечения надежной работы устройства независимо от типа стана (непрерывный, реверсивный, сортовой, с индивидуальным или групповым приводом валков и т.д.) и режима его работы (захват и выброс металла в процессе разгона, торможения или установившегося режима прокатки) с повышением точности фиксации захвата металла при малых обжатиях.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены две цепи: фиксации сигнала наличия металла в валках и фиксации моментов разгона и торможения приводов валков.

Первая цепь состоит из блока рассогласования нагрузок валков, двухполупериодного выпрямителя и нелинейного элемента (порогового, релейного и

d0

Фиксация захвата металла при раз" гоне и установившейся скорости обеспечивается сочетанием сигнала d 3q/dt с инверсным сигналом рассогласования токов двигателей нижнего и верхнего валков, не зависящих от скоростных режимов. 1

Сигнал d3<.ddt =, 0 свидетельствует об окончании заполНения очага де-. формации металлом ..

Сигнал рассогласования токов (крутящих моментов) электроприводов является результатом асимметрии нагрузки валков, возникающей по электромеХаническим, технологическим причинам(к первым относятся: различия в окружной скорости валков, различие в диаметрах валков при одинаконых окружных скоростях и др.; ко вторым— асимметрия начальных условий захвата (угол входа в валки, кривизна полосы и т,д,), вес свободных концов раската, неравномерность механических,др.), вход которого подключен через выпрямитель к выходу блока рассогласонания нагрузок, а входы последнего — к датчикам нагрузки валков клети (датчикам тока, тензодатчикам, тордукторам и т.д. — для станов с индивидуальным электроприводом валков; то же, кроме датчиков тока,для станов с групповым приводом). Вторая цепь состоит из двух логических элементов

И и одного элемента Память.

Датчики нагрузки (датчики тока в рассматриваемом случае) присоединены к входам блока сигнала рассогласования нагрузок валков. Выход элемента

ИЛИ-ИЕ, подключенный к отрицательному полюсу потенциометра производной частоты вращения двигателя соединен с первыми входами дополнительных элементов И, вторые входы которых .подключены: первого элемента И вЂ” к

2О отрицательному полюсу потенциометра производной тока непосредственно, а нторого элемента — к этому же полюсу потенциометра через инвертирующий элемент ИЛИ-НЕ. Третий вход второго элемента И подключен к выходу дополнительного элемента Память, вход которого подключен к выходу логического элемента И, на котором сигнал 1 появляется при разгоне привода.

Выход первого элемента И подключен

ko входу отключения дополнительного элемента Память и осуществляет сброс

Памяти при сочетании сиГналон

d 2q/dt = 0 и инверсного сигнала

- ЙЩ/dt на выходе элемента ИЛИ-HE.

Выход второго элемента И подключен ко входу отключения элемента Память и осуществляет сброс Памяти при сочетании инверсных сигналов - -" - †.

Ю l Clou

СЙ cft

4О и сигнала 0 на выходе дополнительного элемента Память, который фиксирует этим сигналом момент начала торможения.

738705 свойств раската по толщине„различие .в условиях трения (неодинаковая шероховатость валков), неравномерное распределение окалины) с нижней грани слитка печная окалина быстро отливается) и т.д. Влияние электромехани- 5 ческих факторов поддается регулировке. Возможности воздействия на технологические .факторы ограничены.

В производственных условиях все причины действуют одновременно и независимо друг от друга.

Известно, что неравномерность распределения нагрузок между валками даже при наличии системы выравнивания велика в начальный период прокат- 15 ки (0,3-1,5 с после захвата), что обеспечивает возможность практического использования этого явления.

Неравномерность распределения крутящих моментов между валками возрастает при уменьшении обжатия, что дает возможность повысить чувствительность устройств фиксации наличия металла в валках.

На фиг. 1 изображена электрическая принципиальная схема предлагаемого устройства1 на фиг. 2 — кривые якорных токов 4, Э и частоты вращения ы приводных двигателей при трапецеидальном графике скорости; на фиг. 3 — то же, при треугольном ЗО графике скорости;на фиг. 4 — то же, при захвате и выбросе металла на . установившейся скорости..

Устройство (фиг.l) содержит дат-. ° .чики 1 и 2 нагрузки (тока), датчик 35

3 напряжения (частоты вращения), блок

4 сигнала рассогласования нагрузок валков, дифференциальные операцион» ные усилители 5 и б с фильтрами 7 и

:8, выпрямитель 9 двухполупериодный, 40

|нелинейный элемент 10, потенциометры

-:ll и 12 со средней точкой, соединен,ной с общей точкой системы,логические элементы 13...17 функцйи ИЛИ-НЕ, элементы 18....23 Функции И, эле- ;45 менты 29 функции Память.

Выходы датчиков 1 и 2 подключены к входам блока 4 рассогласования нагрузок валков, выход которого через выпрямитель 9 и нелинейный элемент 10 соединен с входом элемента

l3 ИЛИ-НЕ.

Выход датчика.,1 подключен также ко входу дифференциального усилителя 5, парафазный выход которого соединен с потенциометром 1.1 производной тока якоря двигателя нижнего валка. Положительный полюс потенциометра 11 подклочен ко входам элемента 14 ИЛИ-НЕ и элемента 18И.Второй вход элемента 18 И соединен с . 60 выходом элемента 13 ИЛИ-HE. Отрицательный полюс потенциометра 11 подключен ко входам элементов 15 ИЛИ-НЕ, 20 И и 23 H. Выход датчика 3 под,ключен ко входу дифференциального б5 усилителя б, парафазный выход которого соединен с потенцибметром 12.

ПоложитеЛьный полюс потенциометра 12 подключен ко входу элемента: 6 ИЛИ-НЕ и к второму входу элемента 20 И. Отрицательный полюс потенциометра 12 подключен ко входу элемента 17 ИЛИ- НЕ.

:,Ìåæäó входами и вторыми выходами уси,лителей 5,6 включены соответственно фильтры 7,8. Выход элемента 14 ИЛИ-НЕ соединен с первым входом элемента

19И, второй вход которого соединен с выходом элемента 16 ИЛИ-HE. Выход элемента 16 ИЛИ-НЕ соединен также с первым входом элемента 21 И. Выход элемента 15 ИЛИ-НЕ соединен со вторым входом элемента 21И и первым входом элЕмента 22 И. Выход элемента 17 ИЛИ-НЕ соединен со вторыми входами элементов 22 И.и 23 Й. Выход элемента 19 И соединен с входами включения элементов 26, 27 и

28, 29 Память. Выход элемента 20 И соединен с входоМ отключения элемента 26, 27 Память, выход которого подключен к третьему входу элемента

21 И. Выход элемента 18 И соединен с входом включения элемента 24, 25

Память. Выход элемента 23 И соединен с входом отключения элемента 28;

29 Память, выход которого подключен к третьему входу элемента 22 И. Выходы элементов 21 И и 22 И соединены с входом отключения элемента 24, 25 Память. Выход элемента 24, 25

Намять является выходом устройства.

Дополнительные выходы элементов 26, 27 Память И 28; 29 могут быть использованы в системе автоматизации электроприводов прокатного стана при необходимости фиксации моментов разl гона, торможения и установившейся скорости валков клети.

При групповом электроприводе валков в качестве датчика нагрузки, вместо датчиков тока, могут быть применены тензодатчики, тордукторы и др °

Устройство работает следующим образом.

На блоке 4 выделяется сигнал,пропорциональный рассогласованию токов якорей двигателей Дl, Д2 нижнего и верхнего валков, который за выпрямителем 9 имеет положительный знак, независимо от знака сигнала, яа выходе блока 4.

Уровень сигнала при холостом ходе двигателей недостаточен для прохождения через нелинейный (пороговый) элемент 10, но появляется на выходе этого элемента при захвате металла валками, так как захват металла сопровождается усилением разбаланса нагрузок и повышением уровня сигнала (см.фиг.2,3,4,A).

На фиксированном усилителе 5 выделяется сигнал, пропорциональный

738705

30 производной тока якоря двигателя, а на усилителе С вЂ” сигнал, пропорциональный производной частоты вра щения двигателя. С помощью потенциоетроэ 11 и 12 выделяются разнополярые сигналы, пропорциональные произ- 5 водным тока и частоты вращения двигателя нижнего валка. Отстрьйка от

" йульcàöèé в якорном токе и частоте вращения производится фильтрами 7 и

8.в цепях обратной связи усилителей S и б.

Сйгналы производных тока й3„/dt—

d J

d

13...17 ИЛИ-НЕ, и поступают на логические элементы 18...23 И и 24, 25;

26, 27; 28, 29 Память.

Сигнал наличия металла (Захват ) появляется в виде 1 на выходе элемента Память 24, 25 .при сочетании сигнала d 3„/dt = О, характеризующего окончание процесса заполнения очага деформации металлом, и инверсного сигнала рассогла- 25 сования токов двигателей валков, достигающего максимального значения в процессе захвата при тех же условиях (см.фиг. 2;3,4,А) . Такое сочетание сигналов соответствует сигналам 0 на двух входах элемента 18И, на выходе которого появляется сигнал 1, поступающий на

- вход включения элемента 24...25

Память и запоминается им. Сигнал рас- 3g согласования, Фоков, определяемый разбалансом статических токов нагруз-. ки при захвате металла вследствие неравномерного распределения суммар.ного момента прокатки между валками, 40 не зависит от того, происходит ли захват при разгоне или установившейся скорости. Действие устройства не нарушается. наличием регулятора выравнивания нагрузки.

Сигнал выброса металла из валков появляется э виде 0 на выходе элемента 24,25 Память при наличии сигнала 1 на входе отключения этого элемента, поступающего с выхода элемента 21И при выбросе металла на установившейся скорости или с выхода элемента 22И при выбросе в процессе торможения.

В процессе разгона на входы элемента 19И поступают инверсные сиг- зз налы, " и + —" (см. Фиг234, о t зона В), что соответствует появлению двух сигналов 0 на этих входах. При этом на выходе элемента 60

19 И появляется сигнал 1, поступающий на вход включения элемента

26 ..27 Память, и запоминается -им.

С выхода элемента 26...27 Память этот сигнал 1 подается на первый, Я вход элемента 21 И. В конце разгона в процессе выхода на установившуюся скорость на втором и третьем входах элемента 21 И появляются инверсные сигналы — — и + — (см. Фиг.4 (Я J d-oJ сК orat зона С), которым соответствуют два сигнала 0 на этих входах. Однако на выходе элемента сохраняется сигнал 0 ввиду наличия сигнала 1 на первом входе.

После окончания выхода на установившуюся скорость на входы элемента 20 И поступают сигналы- †=О и+ — = О (см.фиг.4, зона Д) При этом сигнал 1 с выхода элемента

20 И поступает на вход отключения элемента 26, 27 Память, сигнал 0 с выхода этого элемента поступает на первый вход элемента 21 И, на втором и третьем входах которого в это время имеются сигналы 1 от инверсных сигналов - — и †=0 сЯ Qlgj (см.фиг.4, зона D) .

alt При выбросе металла на установившейся скорости сохраняется сигнал 0 на первом входе элемента 21И и возникают сигналы 0 на втором и третьем входах этого элемента, соответствующие повторно появляющимся инверсным сигналам Ирои(Мм 0 (Я1 alt (см. Фиг.4, зона F) . При этом на выходе элемента 21И появляется сигнал г <ю

1, поступающий на вход отключения элемента 24, 25 Память, на выходе которого возникает сигнал 0 выброса металла.

При выбросе металла в процессе торможения полюса потенциометров меняют полярность и на третьем входе элемента 21 И появляется сигнал 1

1 соответствующий инверсному сигналу Ы (см.фиг.2,3,. зона С) . На выхоГ

dlt де элемента 21 И будет сигнал 0, но на выходе элемента 22.И при этом возникает сигнал " 1, который осуществляет отключение элемента 24, 25 Память.

В процессерразгона.сигнал 1 с выхода элемента 19 И;:кроме элемента 26, 27 Память, ;.поступает на вход включения элемента 28, 29 Память, запоминается им и посТупает на первый вход элемента 22 И. В момент начала торможения на втором и третьем входах элемента 22 И появляются инверсйые сигналы - †"и- "

738705

40

При установившемся темпе торможения на входы элемента 23 И поступают сигналы — d0„/dt = 0 и инверсный — dw)/dt (см. Фиг. 2,3, зона Ь2, которым соответствуют два сигнала 0 на этих входах. При этом сигнал " l с выхода элемента 23 И поступает на вход отключения элемента 28, 29 Память, сигнал 0 с выхода этого элемента поступает на первый вход элемента 22 И, на вто- о ром входе которого в это время имеется сигнал 0, соответствующий сМи, инверсному сигналу — †а на третьС2 е ем входе сигнал 1, соответствующий инверсному сигналу -d3„/dt = 0 25 (см. Фиг.2,3, зона L) .

При выбросе металла в процессе торможения к имеющимся сигналам 0 на первом и втором входах элемента

22 И добавляются сигнал 0 на 20 третьем входе, сооответствующий повторно появляющемуся инверсному сигсИ налу - -у- (см.фиг.2,3, эона (Д .

При этом на выходе элемента 22 И появляется сигнал 1, поступаю- 25 щий на вход отключения элемента 24, 25 Память, на выходе которого возникает сигнал 0 выброса металла.

При треугольном графике частоты вращения привода работа устройства 30 при захвате и выбросе металла аналогична описанной выше для захвата в процессе разгона и выброса при торможении.

Из вышеизложенного следует, что 35 захват металла фиксируется сигналом 1 ", а выброс металла — сигналом 0 на выходе элемента 24, 25 Память ° Кроме того, устройство фиксирует процессы разгона сигналом 1 и выхода на установившуюся скорость сигналом " 0 на выход элемента 26, 27 Память, а также процессы разгона сигналом 1- и торможения сигналом 0 . на выходе элемента 28, 29 Память. Все эти сигналы могут быть использованы в системе автоматизации электроприводов прокатного стана .

При применении устройства для прокатных станов с индивидуальным электроприводом валков в качестве датчиков. нагрузки. целесообразно -исl пользование наиболее простых и надежных датчиков тока, но возможно применение и датчиков крутящего момента.

При применении устройства для прокатных станов с групповым электроприводом валков возможно применение только датчиков крутящего момен- 60 та, например, тензодатчиков, тордукторов и т.д.

Сигнал рассогласования нагрузок валков может быть получей в виде разности токов приводных двигателей 65 ьЗ= ;= или разности моментов шпинделей валков ьй = И.(— М, а также в виде отношения этих величин и т.д. i где 3 i И момент на

Т, шпинделе нижнего валка, N — момент на шпинделе верхнего валка.

В зависимости от характера сигнала блок рассогласования нагрузок может содержать, например, пропорциональный операционный усилитель с фильтром в обратной связи, причем парафазный выход усилителя соединен с выпрямителем 9, а вход через с"мматор присоединен к датчикам 1,2 нагрузки; множительно-.делительное устройство, входы которого соединены с датчиками 1 2 нагрузки валков, а его выход через фильтр присоединен к выпрямителю 9 и т.д.

Использование новых элементов линий Фиксирования сигнала Захват и Фиксирования моментов разгона и торможения позволяет расширить область применения устройства для прокатных. станов всех классов, включая реверсивные станы как с индивидуальным, так и с групповым электроприводом валков. Кроме того., данное

:устройство, в котором сигнал производной скорости заменен сигналом разности или.отношения якорных токов электродвигателей или крутящих моментов на шпинделях валков, более чувствительно при малых обжатиях,так ак разность крутящих моментов валков обратно пропорциональна величине обжатия. Это, в свою очередь, обес печивает повышение точности Фиксации положения металла в клети не только реверсивных, но и непрерывных станов; сокращение машинного времени за счет автоматического перевода стана со скорости захвата металла к большей основной скорости.прокатки;. сокращение времени прокатки металла с переменной скоростью при разгоне и, следовательно, уменьшение отхода металла и повышение производительности стана. Устройство. уменьшает необходимость вмешательства оператора в процесс прокатки, повышая эффективность автоматизации..Кроме того, оно позволяет выдавать:в систему автоматизации дополнительный сигнал о начале торможений, импользуемый для формирования оптимальной скорости выброса металла, что сокращает время возврата металла в клеть после каждого пропуска и, следовательно, также сокращает машинное время прокатки, Формула изобретения

1. Бесконтактное устройство для индикации наличия металла в клети прокатного стана, содержащее датчики

738705

12 нагрузки валков и частоты вращения двигателя, выходы которых через опе. рационные дифференциальные усилители с фильтрами в обратной связи и через потенциометры производных нагрузки и частоты вращения, средние точки 5 которых соединены с общей точкой системы, соединены с логической схемой, например, с бесконтактными элементами .ИЛИ-НЕ, Й два триггера выход одного из которых является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью надежной фиксации моментов захвата металла валками при ,разгоне и выброса при торможений, повышения точности фиксации при малых обжатиях в любых скоростных режимах, в него дополнительно введены последовательно соединенные второй датчик нагрузки, блок сигйала рассогласоваИия нагрузки валков, двухполуПериодный выпрямитель и нелинейный зле- . .20 мент, а также два элемента И и третий триггер в логической части схемы устройства, входы триггеров соединены с выходами элементов И, входы которых через элементы ИЛИ-НЕ и неПосредствен- 5 но соединены с полярными выходами потенциометров и нелинейного элемента, а выходы триггеров через элементы И соединены с входом отключения второго триггера. Эо

2.,устройство по п.l, о т л и ч аю щ е е с я тем, что при применении на прокатных станах с групповым электроприводом валков, в качестве

У датчиков нагрузки используются любые датчики крутящего момента, например, тензодатчики.

3, Устройство по п.l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что при применении на прокатных станах с индивидуальным электроприводом валков, в качестве датчиков нагрузки используются преимущественно датчики тока.

4. Устройство по п.l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок рассогласования нагрузок содержит пропорциональный операционный усилитель с фильтром в обратной связи, причем парафазный выход усилителя соединен с выпрямителем, а вход его через, сумматор присоединен к датчикам нагрузки.

5. Устройство по п.l; о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок рассогласования нагрузок содержит множительно-делительное устройство, входы которого подключены к датчикам нагрузки, а выход через фильтр соединен с выпрямителем.

Источники -информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 412959, кл. В 21 В 37/00, В 21 С 51/00, 1972.

2. Дружинин Н.Н. Непрерывные станы как объект автоматизации. М., Металлургия, 1975, с. 29.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 443693, кл. В 21 В 37/00, Н 02 P 5/50, 1972.. Ъ

7387О5

Составитель Ю. Рыбьев

Редактор T. Портная Техред Я . Вирчак Корректор С. Шекмар

Заказ 2992/1 Фираж 986 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 — ЪР

Фйлиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4