Нихотин А.Ю., доц. Жукова Н.В. Сравнительный анализ способов управления многодвигательным приводом прямоточного волочильного и профилегибочного станов. О 118. Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація, випуск 118: - Донецьк: ДонДТУ, ТОВ "Лебідь", 2007.-294с.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫМ ПРИВОДОМ ПРЯМОТОЧНОГО ВОЛОЧИЛЬНОГО И ПРОФИЛЕГИБОЧНОГО СТАНОВ

Нихотин А.Ю., группа СУА-02. Руководитель доц. Жукова Н.В.

Актуальной задачей современной металлопрокатной отрасли является получение продукции, соответствующей поставленным критериям качества, с минимальным расходом электроэнергии и материала, в максимально короткие сроки. Для решения данной задачи используются два подхода: изменение технологической схемы производства или усовершенствование оборудования (конфигурации, способа управления). Однако, изменение технологии не всегда посильно инженерам-разработчикам, поэтому в большинстве случаев останавливаются на модернизации оборудования.

Рассмотрим один из наиболее простых и эффективных с точки зрения экономических затрат метод: совершенствование системы управления. Для того, чтобы внедрить новшество, необходимо сравнить и проанализировать существующие методы автоматического управления.

Прямоточный волочильный стан и профилегибочный стан служат для обработки металла давлением, а также имеют схожие технологические схемы с точки зрения управления процессом. Проблемой является сбор информации о состоянии процесса, следовательно, технологический процесс получения гнутого профиля является малоинформативным из-за невозможности измерения основных энергосиловых параметров: силы профилирования, момента профилирования, натяжения полосы в соседних межклетевых промежутках и др.

Для сравнения способов управления электроприводами станов (на примере изготовления сварочной порошковой проволоки и порошковой проволоки для металлургических расплавов) проанализируем существующие САУ приводом прямоточного волочильного стана и профилегибочного стана, регулируемым по электромеханической мощности цепи якоря.

Различия между технологиями производства сварочной и металлургической порошковой проволоки в том, что сварочную проволоку производят на неприводном стане и редуцируют на приводном волочильном стане, а проволока для металлургических расплавов осуществляется на приводном профилегибочном стане. Конструкция прямоточного волочильного стана с противонатяжением такова, что проволока, пройдя через первую волоку, поступает на первый барабан напрямую, с него также напрямую, не образуя петли, идет на вторую волоку, с нее на второй барабан и т.д. Каждый барабан имеет индивидуальный привод с электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения. Принцип работы волочильного стана основан на выполнении равенства:

  (1)

где - скорость протягиваемого металла, - площадь его поперечного сечения.

В процессе прокатки это равенство нарушается вследствие износа волок. Для восстановления равенства (1) необходимо автоматически регулировать скорости промежуточных барабанов в течении всего цикла волочения. Существует два способа восстановления равенства, которые осуществляются путем последовательного и параллельного соединения якорей всех электродвигателей (функциональные схемы представлены на рис.1,2).

При последовательной схеме включения (рис. 1) в результате возрастания момента сопротивления на валу двигателя (воздействие внешних факторов), скорость его падает. При этом падает ЭДС двигателя, и начинает расти ток якоря, общий для всех двигателей. В результате у всех двигателей возрастут электромагнитные моменты (скорость уменьшится) и будет восстановлено равенство (1). Аналогично происходит увеличение скорости двигателей при уменьшении локальной нагрузки на одном из них.

Параллельная схема электроприводов (рис .2) отличается от предыдущей тем, что токи возбуждения двигателей прямо пропорциональны токам якорей, кроме того, присутствует малое начальное подмагничивание. В следствии наличия общего питающего напряжения на всех якорях, данная схема лишена преимущества саморегулирования моментов.

При управлении профилегибочным станом используется метод, разработанный и внедренный в источнике [1]. Суть данного метода в том, что в качестве управляющего параметра электроприводов используется электромеханическая мощность, являющаяся независимой величиной по отношению к применяемому механическому и электрическому оборудованию, а зависит только от энергоемкости технологической операции. Энергетический метод управления позволяет реализовать технологию прокатки проволоки в стационарном режиме посредством поиска оптимального распределения локальных мощностей электроприводов при сохранении на стационарном уровне суммарной мощности, потребляемой технологическим процессом. Особенностью данного метода есть то, что в условиях сохранения квазидинамического равновесия многосвязной электромеханической системы, осуществляется последовательная знакопеременная вариация локальных мощностей и определяется величина приращения суммарной мощности приводов остальных клетей на эту вариацию, что позволяет достичь оптимального уровня локальной мощности.

Таким образом, в системе управления технологическим процессом производства сварочной порошковой проволоки присутствует существенный недостаток по сравнению с управлением профилегибочным станом производства порошковой проволоки для металлургических расплавов. Этим недостатком является жесткость механической характеристики, который устраняется методом управления по электромеханической мощности. Исходя из произведенного выше анализа родственных технологических процессов можно прийти к выводу, что применение такого параметра как электромеханическая мощность необходимо использовать и при управлении технологическим процессом производства сварочной порошковой проволоки.

Перечень ссылок

1. Жукова Н.В. Система автоматизации управления непрерывным технологическим процессом производства порошковой проволоки: Дис... канд. тех. наук: .- Защищена 25.02.03; Утв. 15.06 03. – Ljytwr, 2003. – 215 с.
2. Зудкин С.М., Пружан А.Г., Алалыкин Г.С. Электропривод и автоматика волочильных станов. М., «Металлургия», 1977.208 с.