Устройство контроля провиса петли проката
мелкосортного стана
Куц В.Н., Косарев Н.П.
Донецкий государственный технический университет,
Факультет компьютерных информационных технологий и автоматики г.Донецк
Abstract
In article was described treatment of the device for control underweight of strip of the steel between two granaries on wire benches.
Значительным резервом экономии металла, уменьшения брака и продукции второго сорта, а также снижения затрат на переработку готового проката на машиностроительных и метизных заводах является повышение точности прокатных изделий.
Исследование станов [1] показало, что на многих сортопрокатных станах до 20% прокатываемых профилей по размерам выходят за предельные допуски обычной точности. Ни один из обследованных станов, снабженных традиционным оборудованием, не обеспечивает проката повышенной точности.
Исследованиями установлено, что основным фактором по степени влияния на точность проката, является влияние натяжения.
Основным способом повышения точности является применение автоматического регулирования натяжения проката или его полное устранение, при разработке которого важным фактором является контроль провиса петли в межклетьевом промежутке.
Для фиксации положения петли используются контактные, емкостные, индуктивные и фотоэлектрические датчики (оптические с механической разверткой и без развертки).
Практика применения различных конструкций датчиков провиса петли показала, что для этой цели наиболее подходят емкостные и фотоэлектрические датчики.
Наиболее технологичными являются датчики, вмонтированные в петлевые столы, из них наиболее стабильно работают емкостные датчики петли. Большое влияние на них оказывает загрязнение окружающей среды. Существующие емкостные датчики мостового типа с двумя пластинами частично компенсируют загрязнение окружающей среды, однако не позволяет эффективно поддерживать величину петли заданных размеров. Точность поддержания в лучшем случае оказывается на уровне 10%.
Фотоэлектрические датчики позволяют наиболее точно поддерживать размеры петли в заданных пределах, однако также подвержены влиянию загрязнения окружающей среды. Датчики этого типа также требуют точной установки поля зрения.
С учетом приведенного выше предлагается устройство контроля провиса петли проката мелкосортного стана (см. рис. 1),
где:
Д.Стр. - датчик строба;
Изм.Д. - измерительный датчик;
ТЭО - термоэлектрический охладитель;
У1, У2, У3 - усилители сигналов;
Т.Д. - температурный датчик;
УПС1, УПС2, УПС3, УПС4 - устройства преобразования сигналов;
МП - микропроцессор;
ЦАП - цифроаналоговый преобразователь;
УПТ - усилитель постоянного тока;
Инд. - индикатор.
Рисунок 1 - Структурная схема устройства
Устройство работает следующим образом. На измерительный датчик периодически попадает инфракрасное излучение от разогретого проката через оптическую систему, в состав которой входит вращающееся зеркало. Сигнал с измерительного датчика усиливается и поступает через устройство преобразования сигнала на микропроцессор. Для понижения уровня шумов измерительного датчика используется термоэлектрический охладитель. С помощью канала стробирующего импульса формируется опорный сигнал. Диаграммы результирующих импульсов показаны на рис. 2.
Микропроцессорный блок на основании фазы между измерительным сигналом и сигналом строба вычисляет величину провиса петли по формуле, которая в общем виде имеет вид:
, (1)
где:
K - коэффициент пересчета, рассчитываемый на основании требований к точности и быстродействию устройства;
X - искомая величина провиса петли;
t1 - фаза сдвига между стробирующим и измерительным импульсами;
t2 - период следования стробирующих импульсов.
Рисунок 2 - Графики стробирующего (Uстр) и измерительного (Uизм)
импульсов на выходе устройства преобразования.
Всякое тело, имеющее температуру, отличную от температуры абсолютного нуля, испускает излучение. Спектр излучения абсолютно черного тела может быть рассчитан с помощью формулы Планка (2).
, (2)
где
h = 6.625*10-34 Дж/град - постоянная Планка;
k = 1.3804*10-23 Дж/град - постоянная Больцмана;
c = 2.99793*108 м/с - скорость света;
- длина волны.
Спектр излучения проката можно рассчитать на основе эмпирических зависимостей коэффициентов серого тела для железа [3,4]. Таким образом, получаем спектр излучения проката в диапазоне температур от 900оС до 1200оС (см. рис. 3) применительно к условиям межклетевого промежутка.
Рисунок 3 - Семейство характеристик спектрального излучения проката
Полученные результаты были использованы при выборе фотоприемного устройства, а также при расчете канала согласования фотоприемника с микропроцессорным блоком.
Для контроля температурного режима используется бинарный датчик температуры, реагирующий на превышение максимально допустимой температуры. Так как данное устройство работает в составе системы управления скоростным режимом прокатки, то цифровая величина провиса петли посредством цифроаналогового преобразователя и усилителя постоянного тока преобразуется в унифицированный сигнал, необходимый для работы следующего блока системы.
В процессе работы микропроцессор циклически диагностирует свое состояние. Соответствующие бинарные сигналы выдаются в систему управления, а также дублируются на индикаторе.
Рассматриваемое устройство позволяет получить быстродействие не более 5 мс при точности 1.5% и угле сканирования 30о.
Выводы
Предложена структура и принцип действия устройства контроля провиса петли, обеспечивающая более высокие точность и быстродействие по сравнению с существующими аналогами.
Приведен расчет спектральных характеристик проката, которые могут быть использованы для выбора фотоприемного устройства и расчета канала согласования с микропроцессорным блоком.
Литература
1.А.Н.Иводитов,И.А.Тодер,Реконструкция и модернизация сортовых прокатных станов.М.:Металлургия. 1993 г.
2.Автоматизация непрерывных мелкосортных прокатных станов [А.Е. Праздников., В.С. Егоров и др.] - М.:Металлургия 1975 г.
3.Справочник конструктора оптико-механических приборов./под ред. М.Я.Крутера, В.А.Панова. - М.:Л: Машгиз. 1967 г.
4.Таблицы физических величин. Справочник./под ред. И.К. Кикоина М.:Атомиздат. 1976 г.