Способ ограничения динамических нагрузок мехатронных систем клети толстолистового прокатного стана

Abstract

Обоснована актуальность разработки систем управления, обеспечивающих ограничение динамических моментов электроприводов реверсивной клети толстолистового прокатного стана при ударном приложении нагрузки. Актуальность заключается в том, что возникающие динамические нагрузки приводят к преждевременному износу технологического оборудования и возникновению аварийных ситуаций во время операций прокатки. Рассмотрены алгоритмы управления, обеспечивающие предварительный выбор зазоров в шпиндельных соединениях и компенсацию динамической ошибки регулирования скорости при захвате металла. Разработан способ управления электроприводами, объединяющий преимущества этих технических решений. Представлена функциональная схема системы управления, поясняющая реализацию способа. Разработана математическая модель электромеханической системы валков с учетом упругих связей в механических передачах. Представлены результаты моделирования переходных процессов скорости и момента электропривода в режиме захвата заготовки при реализации известных и разработанного способов управления. Предложен усовершенствованный алгоритм управления, согласно которому снижение скорости после захвата осуществляется с заданным отрицательным ускорением. Приведены результаты моделирования, подтвердившие техническую эффективность алгоритма. По результатам моделирования дано обоснование оптимального темпа замедления электропривода. Представлены осциллограммы скоростей и моментов электроприводов реверсивной клети стана 5000, полученные при реализации разработанного способа. В результате длительных исследований подтверждено улучшение динамических показателей по сравнению с аналогичными характеристиками в существующей системе электропривода. Ограничения динамических нагрузок достигается за счет предварительного выбора люфтов в валопроводах валков, а ограничения динамического момента - путем компенсации ошибки регулирования скорости. Сделан вывод о целесообразности внедрения разработанных технических решений. The paper forms the rationale for relevance of developing control systems ensuring limitation of dynamic torques in electric drives of the reversing plate mill stand at shock loading. Control algorithms are presented, which provide for preliminary selection of gaps in spindle joints and compensation of the dynamic error of speed maintenance at metal pickup. The electric drive control method, which comprises advantages of all these solutions, is developed. The functional diagram of the control system, which illustrates the method, is presented. The math model of the electromechanical cylinder system is developed, which considers elastic coupling in transmissions. The results of modeling the transient processes of the electric drive speed and torque at pickup when implementing the current and new control methods, are presented. The enhanced control algorithm is proposed; according to it, speed decrease after the pickup goes with the preset negative acceleration. Results of modeling which proved technical efficiency of the algorithm, are given. According to the modeling results, the optimal pace of electric drive slowdown was rationalized. Oscillograph charts of speeds and torques of the electric drives of the plate mill 5000 stand, obtained when implementing the developed method, are presented. After long-term studies, the improvement of dynamic parameters against the existing electric drive system was confirmed. The conclusion was made on the reasonability of implementing of the introduced solutions.