В настоящее время синхронизация положения ножей летучих ножниц с положением металла в линии стана на непрерывно-заготовочном стане (НЗС) 850/610/550 Енакиевского металлургического завода осуществляется в старт-стоповом режиме, при котором длина зачистки переднего конца определяется углом поворота барабана ножниц из исходного положения за время разгона из неподвижного состояния. Корректировка длины зачистки осуществляется путем внесения временной задержки после вхождения металла в предпоследнюю (11-ю) клеть группы 550. Разгон привода производится в режиме токоограничения при разомкнутых внешних контурах регулирования. Такой способ синхронизации при своей простоте реализации имеет следующие недостатки:
а) разгон и торможение привода осуществляется с предельными максимальными значениями ускорения и замедления, а соответственно с максимальными динамическими нагрузками на электрическое и механическое оборудование. Это приводит к ускоренному износу узлов линии привода.
б) при изменениях параметров электропривода (сопротивление якорной цепи при нагреве, изменение питающего напряжения сети и пр.) происходит изменение динамического момента, а соответственно и угла поворота барабана при разгоне, что приводит к изменению длины зачистки переднего конца раската. Компенсация таких вариаций длины зачистки осуществляется вручную оператором путем внесения изменений во временную задержку после поступления инициативного сигнала от привода 11 клети.
При динамической синхронизации ножниц возможно устранение указанных недостатков за счет того, что синхронизация положения барабана ножниц и переднего конца раската производится при работающем контуре регулирования положения барабана, а темпы разгона и замедления могут варьироваться в зависимости от начального рассогласования.
Затруднение в практической реализации этого способа синхронизации в условиях НЗС 850/610/550 ЕМЗ связано с малым расстоянием между предпоследней клетью стана и линией реза летучих ножниц, которое составляет 9,15 м. При скорости выхода металла из последней клети порядка 4,5 м/с, время на приведение ножей в требуемое положение составляет около 2 секунд. Кроме того, на летучих ножницах производится порезка заготовок длиной 6, 9 и 12 метров, причем изменение длины с шагом в 3 метра производится за счет переключения ступеней механического редуктора пропуска реза. При порезке на заготовки 6 метровой длины рез происходит при каждом втором обороте ножниц, при порезке на заготовки длиной 9 метров при каждом третьем, а при порезке на заготовки длиной 12 метров при каждом четвертом обороте ножниц. Таким образом, максимальное угловое рассогласование в последнем случае может составить до 4*2p радиан. Для оценки возможности реализации динамической синхронизации предельные значения темпов ускорения и замедления были приняты такими же как в старт-стоповом режиме (17 рад/с2). Расчет режимов синхронизации при различных начальных угловых рассогласованиях для различных длин металла дал следующие результаты:
1.Динамическая синхронизация при порезке металла на заготовки 6 метровой длины возможна на скоростях движения металла до 4,1 м/с, при порезке на 12 метровые заготовки на скоростях до 2,1 м/с.
2.Темпы ускорения замедления в зависимости от значения начального рассогласования меняются от 0 до 17 рад/с 2 .
3.Применение режима динамической синхронизации обеспечивает снижение расхода электроэнергии порядка 0,05 кВт*час на тонну прокатанного металла за счет снижения величины динамических токов, а соответственно и потерь.
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК НА ЕМЗ
1.1 Непрерывно-заготовочный стан "850-610-550" расположен на одной линии с блюмингом "1250" и состоит из 12 рабочих клетей.
Схема расположения основного оборудования стана приведена на рисунке…
Рабочие клети расположены группами:
I - из клетей 1, 2, 3, 4;
II - из клетей 5, 6, 7, 8, 9, 10;
III - из клетей 11, 12.
1.2 Раскаты сечением 300x300, прокатываемые на блюминге, после удаления головной и донной обрези, подаются в клеть №1 НЗС.
1.3 Для подачи прокатываемой заготовки к рабочим клетям между группами рабочих клетей установлены транспортные рольганги. Перед III группой рабочих клетей установлены маятниковые ножницы для обрезки передних концов заготовки перед подачей ее в клеть и для аварийного разреза заготовки при прокатке.
Перед клетью № 11 установлено кантующее устройство, поворачивающее заготовку для подачи ее в клеть на ребро.
За последней группой рабочих клетей установлены летучие ножницы для порезки прокатываемой заготовки сечением 80x80 и 100x100 мм на мерные длины. Причем возможна резка полосы на любую одну из трех мерных длин: 6, 9 и 12 м. Выбор длины порезки металла осуществляется оператором при остановленном механизме механическим путем, и обеспечивается за счет установки необходимого числа пропусков реза ножницами. Для получения шестиметровой заготовки - один пропуск реза (рез происходит через каждые два оборота барабанов), для девятиметровой - два пропуска реза (рез происходит через каждые три оборота барабанов) и для двенадцатиметровой - три пропуска реза (рез происходит через каждые четыре оборота барабанов).
Отрезанные заготовки от летучих ножниц отводятся транспортным рольгангом к пакетирующему рольгангу, где с помощью упора собираются в пакеты. На транспортном рольганге установлено клеймовочное устройство для клеймения заготовок во время их транспортирования.
За пакетирующим рольгангом установлены пять охладительных стеллажей, на которые транспортными рольгангами подаются пакеты заготовок.
За группой рабочих клетей "610" установлен цепной шлеппер, который служит для передачи раскатанных полос сечением 150x150 мм и 170x170 мм на обводной рольганг. На ножницах с усилием реза 800 т, установленных на обводной линии, производится порезка заготовки на мерные длины. Затем заготовка транспортируется к клеймовочной машине, где она клеймится в торец, после чего товарная заготовка передается цепным конвейером на одни из пяти холодильников, выходящих в адъюстаж, а заготовки для своих станов транспортируются дополнительной обводной линией к одному из двух холодильников, расположенных в западной части основного пролета.
С холодильников заготовки грузятся пратцен-кранами на вагоны и передаются на сортовые станы завода.
1.4 Разделение плавок на холодильнике производится мелом или варом, путем нанесения знаков в виде стрелок на последнюю заготовку предыдущей плавки и первую заготовку последующей, направленных в соответствующую сторону с указанием марки стали или номера места складирования. Ответственные за правильный поплавочный съем заготовок с холодильников: рабочий по уборке холодильников, сменный мастер адъюстажа и машинист пратцен-крана. Периодический контроль осуществляет контролер по передаче заготовки стану "250".
2 ПРОКАТКА МЕТАЛЛА НА НЗС "850-610-550"
2.1 Исходным продуктом для получения заготовки служат блюмы сечением 300x300 мм, прокатанные на стане "Блюминг 1250".
2.2 В прокатку на НЗС не допускаются раскаты:
- с температурой поверхности ниже 1020°С;
- с замоченными концами;
- с неполностью удаленными концевыми дефектами;
- подожженные;
- подрезанные и скрученные;
- длиной менее 4 м;
- с грубыми поверхностными дефектами (рванины, плены, трещины, закаты).
Допускаются в прокатку на НЗС слитки из СтЗ всех степеней раскисления с температурой поверхности не менее 1000°С.
2.3 Прокатка всех профилей производится по калибровкам.
Схемы калибровок должны быть вывешены на видных рабочих местах вальцовщиков НЗС.
2.4 Температура прокатки по замеру перед ножницами 1200 т должна быть не ниже 1050°С, перед клетью № 3 1020°С и перед клетью № 11 не ниже 900°С. Температура прокатки контролируется пирометрами, установленными перед ножницами 1200 т, перед клетью № 3, перед клетью № 11 НЗС и регистрируется на диаграммах по каждому раскату самопишущим прибором.
Температура прокатки перед ножницами 1200 т раскатов Ст3 всех степеней раскисления должна быть не ниже 1019°С, перед клетью № 3 - 1000°С, перед клетью № 11 не ниже 900°С.
2.5 Для прокатки заготовки сечением 170x170 мм, 150x150 мм и 100x100 мм, начиная с клети №3, имеется три параллельные линии калибров по ходу прокатки:
- правая линия предназначена для прокатки квадрата 100x100 мм. До клети № 9 дублирующих калибров не имеется, в клетях № 9 и № 10 имеется по одному дублирующему калибру;
- средняя линия предназначена для прокатки квадрата 150x150 мм, 9 и 10 клети - калибры транспортные;
- левая линия предназначена для прокатки квадрата 170x170 мм, 8-10 клети - калибры транспортные.
Для прокатки квадрата 80x80 и 100x100 мм в клетях №11 и №12 имеется по 4 дублирующих калибра.
2.6 Рабочая поверхность привалковой арматуры должна быть в таком состоянии, чтобы она не служила причиной образования поверхностных дефектов на раскате.
2.7 Вся вводная и выводная арматура устанавливается симметрично оси калибров валков. Вводная арматура состоит из желобов и вводных столов, выводная - из выводных воронок и валков для кантовки раскатов. После клетей №1, №3, №5 - №10 установлены кантующие валки, между клетями - промежуточные желоба.
2.8 Выработка кантующих поясков кантующих валков не должна превышать 1/3 высоты пояска.
2.9 Кантующие валки охлаждаются водой.
2.10 Шейки рабочих валков должны быть отшлифованы, и не иметь на своей поверхности рисок и задиров.
2.11 Шейки валков, подготовленных к перевалке, смазываются солидолом.
2.12 Во время работы шейки и галтели валков обильно смачиваются водой.
2.13 Устранение неполадок в работе арматуры стана производится согласно таблице 3 технологической инструкции.
2.14 Работа на неправильно настроенных валках или неправильно установленной привалковой арматуре и кантующих валках запрещается.
2.15 В течение смены должна систематически проверяться правильность крепления арматуры. Это следует делать при отсутствии раската.
2.16 В случае застревания раската в какой-либо из клетей групп "850" или "610", подача раскатов на группы прекращается. Стан останавливается, застрявший раскат режется и убирается.
2.17 В случае застревания раската в группе "550", следующий за ним раскат передается на обводную линию. Застрявший раскат режется и убирается.
2.18 После уборки застрявшего раската проверяется в толщина и ширина. Если они окажутся правильными, проверяется установка кантующих и выводных роликов и привалковой арматуры.
В случае необходимости перестраиваются рабочие валки, кантующие и выводные ролики, привалковая арматура.
2.19 Перед началом прокатки производится осмотр рабочих валков. Кроме того, наблюдение за их состоянием должно вестись в течение всей смены.
2.20 Не допускается работа при сильно выгоревших калибрах, когда профиль не получается или получается с дефектами прокатного происхождения.
2.21 Смена калибров, как правило, производится по износу калибров в начале смены.
Внеплановая смена калибров разрешается только в случае преждевременного износа калибра или образования на её поверхности раковин, трещин и грубой рябизны.
2.22 На калибры и подшипники рабочих валков, должна непрерывно подаваться вода. Недостаточное поступление воды или неправильная направленность струи воды способствует быстрому выгоранию и износу рабочей поверхности калибров, поломке валков и быстрому износу подшипников.
2.23 В случае перебоев в подаче воды на рабочие валки следует прекратить подачу раскатов и выяснить причину отсутствия воды.
2.24 При чрезмерном нагреве валков, в результате отсутствия подачи воды, последующая подача воды на них в большом количестве не допускается. Необходимо прекратить прокатку, затем медленно охладить рабочие валки.
2.25 В течение смены производится систематический контроль правильности заполнения металлом калибров, правильность размеров и качество поверхности готового профиля. Устранение дефектов профиля производится согласно таблице 4 технической инструкции.
2.26 Контроль качества готового профиля осуществляется на пробах.
2.27 Шаблоны для контроля готового профиля должны проверяться 1 раз в месяц, обязательно иметь клеймо ОТК. Пользоваться изношенными шаблонами и шаблонами без клейма ОТК категорически запрещается.
2.28 При неисправности или поломке механизма, неисправности электрооборудования стана следует немедленно поставить в известность сменного мастера или начальника смены.
2.29 Прокатка конструкционных марок сталей для подката производится в соответствии с требованиями технологической инструкции по производству подката для холодной высадки.
3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕТУЧИХ НОЖНИЦ НА ПРОИЗВОДСТВЕ
3.1 Назначение и классификация летучих ножниц.
Летучие ножницы предназначены для резки металла на ходу ("на лету") при его движении с большой скоростью. Во многих случаях работоспособность этих ножниц определяет производительность прокатного стана (например, непрерывного заготовочного).
Существуют следующие основные типы летучих ножниц: барабанные, рычажно-кривошипные, с плавающим кривошипом, планетарные и маятниковые. Будем рассматривать летучие ножницы Енакиевского металлургического завода, которые можно отнести к кривошипно-эксцентриковому типу.
Рассмотрим применение регуляторов пространственного положения ножей для ножниц, работающих в старт-стоповом режиме.
Получение первой мерной длины (отрезание переднего конца) обеспечивается пуском ножниц с исходного положения для каждой новой полосы или применением регуляторов пространственного положения ножей. Наибольшее распространение в настоящее время получил сельсинный регулятор пространственного положения ножей, который представляет собой сельсинную систему, включаемую в работу на время, обеспечивающее получение первой мерной длины, после чего регулятор из работы исключается. Опыт эксплуатации летучих ножниц показывает, что сочетание регулятора пространственного положения ножей для обеспечения отрезания переднего мерного конца с последующим разрезанием полосы на мерные длины по тахометрической системе является наиболее рациональным решением. Поэтому основным режимом работы ножниц является режим, обеспечивающий отработку пространственного положения ножей по сельсинной схеме управления, а разрезание на мерные длины - по тахометрической схеме управления.
Отработка пространственного положения ножей при сельсинной схеме управления в зависимости от угла рассогласования происходит с превышением или снижением скорости по сравнению с синхронной. Оптимальным графиком изменения скорости при отработке пространственного положения ножей является треугольный. Использование такого графика при скорости выше синхронной приводит к значительному превышению установленных мощностей машин. Обычно превышение скорости над максимальной рабочей берут порядка 25%.
При работе на максимальных рабочих скоростях отработка пространственного положения ножей за счет увеличения скорости также происходит с увеличенным временем за счет ограничения максимальной скорости привода. Применение регуляторов пространственного положения ножей, работающих только за счет снижения скорости ножниц, обеспечивает решение задачи при меньших мощностях двигателя и питающих генераторов. Ещё одним преимуществом регуляторов, работающих только за счет снижения скорости ножниц, заключается в том, что может быть обеспечено сокращение паузы между прокатываемыми полосами отработкой пространственного положения ножей при нахождении металла в ножницах при сохранении требуемой точности в отрезании первой мерной длины.
Таким образом, регулятор пространственного положения ножей путем снижения скорости привода позволяет сократить паузу между прокатываемыми полосами за счет окончания синхронизации со скоростью металла в ножницах.
При работе привода ножниц по заданию от тахогенератора, во время порезки металла на мерные длины, в систему управления поступает также сигнал управления с машины раскроя для коррекции размеров отрезаемой заготовки.
3.2 Работа летучих ножниц в старт-стоповом режиме.
Ножницы такого типа устанавливаются перед чистовой группой непрерывных тонколистовых и сортовых горячекатаных станов для отрезания переднего конца раската перед подачей ее в клеть, а также после чистовой группы клетей непрерывных сортовых станов, для разрезания выходящей заготовки из стана на мерные длины при работе на холодильник.
Цикл работы таких ножниц заключается в форсированном пуске ножниц перед каждым резом, обеспечении к моменту реза скорости ножей, равной скорости заготовки, разрезании заготовки, форсированном торможении привода и остановке ножниц в исходном положении. При этом в функции угла поворота ножей различают "реверсивный" и "нереверсивный" циклы работы ножниц.
Опыт эксплуатации летучих ножниц сортовых станов (работающих на холодильник) показывает, что технологически при больших скоростях прокатки необходимо обеспечивать разрезание металла практически при синхронной скорости движения полосы и ножей ножниц. Для летучих ножниц, работающих в режиме пуска без пропусков реза, разгон до полной скорости и торможение с полной скорости должны происходить менее чем за один оборот ножей ножниц. Это условие приводит к необходимости обеспечения максимальных ускорений, что требует систем привода, обеспечивающих максимальное заполнение токовой диаграммы двигателя, в переходных режимах при малой длительности последних. Согласование скорости ножей со скоростью заготовки производится с помощью тахиметрических схем управления, описанных выше. Точность отрезаемых длин обеспечивается пуском ножниц перед каждым резом из строго фиксированного положения. Остановка ножниц в фиксированном исходном положении обеспечивается снижением скорости ножниц до небольшой величины (ползучая скорость) и отключением привода в исходном положении с применением большого тормозного момента привода, фиксирующего остановку ножниц. Изменение режимов работы привода в функции угла поворота ножей производится контактами вращающегося путевого выключателя.
Таким образом, привод летучих ножниц такого типа должен обеспечивать:
1) разгон и торможение ножей ножниц до рабочих скоростей при заданных углах поворота ножей за время разгона;
2) надежную работу привода при большом числе включений двигателя;
3) фиксацию с большой точностью исходного положения ножей;
4) запас кинетической энергии движущихся деталей механизма и привода, достаточный для разрезания максимальных сечений при минимальной рабочей скорости.
Работа двигателя летучих ножниц, работающих в режиме пусков, по сравнению с работой двигателя летучих ножниц с непрерывным вращением ножей происходит в более тяжелых условиях. Действительно, двигатель летучих ножниц с непрерывным движением ножей форсированно отрабатывает только пространственное положение ножей. Такой режим в общем цикле прокатки одной полосы занимает до 10% времени, и поэтому в тепловом отношении двигатель не нагружен. Двигатель же летучих ножниц в режиме пусков непрерывно работает в форсированном режиме, что вызывает его нагревание и тепловой режим начинает ограничивать темп работы летучих ножниц. Известно, что для механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме, максимальные ускорения в переходном режиме обеспечиваются при оптимальном передаточном числе между двигателем и исполнительным механизмом. Расчет мощности двигателя носит поверочный характер, т. е. предварительно выбирается двигатель, а затем проверяется обеспечение приводом требуемых режимов. Таким образом, первой задачей при выборе мощности привода рассматриваемых летучих ножниц является определение оптимального передаточного числа для обеспечения минимальной продолжительности процессов пуска и торможения при заданных номинальном моменте Мн и маховом моменте двигателя GD2дв, установившейся скорости вращения ножей ножниц nн и моменте сопротивления на валу ножниц. Искомой величиной в этом случае является скорость вращения двигателя, определяющая величину передаточного числа.
Из приведенного анализа следует, что получение максимальных ускорений ножниц требует получения от двигателя максимальных моментов. Максимальный момент двигателя определяется перегрузочной способностью двигателя и коэффициентом заполнения токовой диаграммы. Решающее значение для заполнения токовой диаграммы двигателя имеет скорость изменения напряжения, прикладываемого к якорю двигателя. В системе Г-Д скорость изменения напряжения генератора определяется коэффициентами форсирования, действующими в цепи обмотки возбуждения генератора.
Обеспечение разгона ножниц до рабочей скорости и торможения ножниц с полной скорости на пути менее чем один оборот ножей приводит к необходимости обеспечения максимальных ускорений в переходных режимах, достигающих 1500 - 1700 об/мин/сек. Реализация таких ускорений в системах электромашинного управления становится практически невозможным из-за их инерционности и наличия большого количества релейно-контакторной аппаратуры. Внедрение систем ионного привода для реверсивной работы с числом включений более 1000 в час делает получение таких ускорений возможным.
Точность длины отрезаемых заготовок обеспечивается пуском ножниц перед каждым резом из строго фиксированного положения. При этом момент подачи импульса на пуск ножниц регулируется в зависимости от скорости движения заготовки изменением положения командоаппарата или с помощью электронного реле времени с регулируемой выдержкой.
Представим структурную схему системы управления летучими ножницами Енакиевского металлургического завода, работающих в старт-стоповом режиме.
Структурная схема системы управления ножницами приведена на рисунке3.
Рисунок 3 - Структурная схема системы управления лнтучими ножницами.
Приведем коротко работу схемы.
Блок сельсинов БС состоит из двух сельсинов, один из которых связан механически с валом ножниц через редуктор. Угловое положение ротора второго сельсина задается вручную и определяет точку останова ножниц по окончании реза. Роторные обмотки сельсинов соединены параллельно, а выходным сигналом является сигнал со статорных обмоток сельсинов. Далее сигналы поступают на ячейку генератор Г в которой они проходят через трансформаторы и к выходу первого сельсина накладывается сигнал с генератора импульсов, который вырабатывает сигналы прямоугольной формы. Затем оба сигнала поступают на фазочувствительный выпрямитель ФВУ в котором они преобразовываются. Выходом ФВУ является аналоговый сигнал, пропорциональный углу рассогласования сельсинов. Этот сигнал поступает на промежуточный усилитель ПУ1, в котором он усиливается и фильтруется.
Сигнал с ПУ1 поступает на блок ключей БК1, где находятся два ключа К1 и К3, туда же приходят еще два сигнала: с тахогенератора 12-ой клети ТГ12 и с машины раскроя. При разомкнутых ключах К1 и К3 (обмотки реле обесточены), на регулятор скорости поступают два сигнала: с ТГ12 клети и с машины раскроя, а при замкнутых ключах К1 и К3 (через обмотки реле протекает ток) только сигнал с сельсинов. При этом сигнал с ТГ12 сначала поступает на делитель Д1, а затем через гальваническую развязку ГР1 на блок ключей БК2, сода же приходит сигнал с блока ступенчатого регулирования скорости БСРС. С помощью ключевого элемента К2 выбирается один из сигналов. Далее через промежуточный усилитель ПУ2 сигнал поступает на БК1.
Напряжение с машины раскроя сначала поступает на гальваническую развязку ГР2, а затем на БК1. Управление ключами БК1 и БК2 осуществляется с помощью ячейки ввода ЯВ1. Срабатывание реле в БК2 и замыкании ключа К2 происходит в случае работы схемы в автоматическом режиме, при этом на промежуточный усилитель ПУ2 поступает сигнал с ТГ12. В противном случае, если схема работает не в автоматическом режиме, на ПУ2 поступает сигнал с БСРС. Работой БК2 управляет реле торможения KV6, которое в нормальном положении (при обесточенной обмотке якоря) заставляет сработать реле БК1 и схема работает по заданию с блока сельсинов. В случае срабатывания реле KV6, катушки реле БК1 обесточены и схема работает по заданию с ТГ12 и машины раскроя. Ячейка ввода ЯВ1 содержит в себе гальваническую развязку. Заданием на БСРС служит сигнал с ячейки ввода ЯВ2, входными каналами которой управляет командоаппарат УПР ручного режима работы.
Два сигнала с ключа БК1 поступают на вход регулятора скорости РС с ограничением. Сигналом обратной связи РС задает датчик скорости ДС, который можно представить с помощью делителя Д2 и гальванической развязки ГР3. На делитель поступает напряжение с тахогенератора ножниц ТГН. Выход с РС поступает на вход регулятора тока РТ. Сигнал обратной связи поступает с датчика тока заданием которого служит напряжение, снимаемое с токового шунта силовой цепи. Выход с регулятора тока поступает на СИФУ электроприводом летучими ножницами. Схема обеспечивает также шунтирование операционных усилителей РС и РТ в момент остановки привода или при превышении сигнала задания на РС в случае работы по сельсинной схеме, либо от тахогенератора 12-ой клети. Данную операцию выполняет блок шунтирования БШ, который обрабатывает сигнал с тахогенератора ножниц и сигнал приходящий с ключа К1 блока ключей БК1. Также входом для БШ служит сигнал с системы защиты и сигнализации СЗиС.
В работе системы управления электроприводом летучих ножниц можно выделить четыре основных режима:
1. Разгон привода и зачистка переднего конца раската. При этом инициативным сигналом является ток электродвигателя 11-й клети (момент столкновения полосы металла с валками клети). Сейчас в качестве инициативного сигнала может выступать импульс с фотоголовки установленной после 11-й клети на расстоянии одного метра.
2. Порезка раската на заготовки заданной длины. При этом привод ножниц работает синхронно с приводом 12-й клети с учетом корректирующих сигналов от оператора и машины раскроя.
3. Торможение привода в системе регулирования скорости. Инициативным сигналом является ток двигателя 11-й клети, если не было последнего реза заготовки на длину менее установленной. В случае осуществления последнего реза заготовки на длину менее установленной, то инициативным сигналом выступает ток двигателя 12-й клети.
4. Точный останов привода в заданном положении ножей в системе регулирования положения. Инициативным сигналом выступает сигнал с сельсинного блока, установленного на валу электропривода летучих ножниц.
Работа системы в первом режиме происходит следующим образом:
Сигнал тока с 11-й клети поступает на реле времени, после определенной выдержки времени (её величину в некоторых пределах может корректировать оператор) максимальное задание подается на систему управления и разгон привода происходит с максимальным ускорением под действием величины тока упора. При этом должны выполниться два условия:
- момент сведения ножей произошел при выходе барабанов ножниц на номинальную скорость;
- должна быть обеспечена зачистка переднего конца на 150 - 200 мм.
После этого привод переходит на работу во втором режиме.
Работа системы во втором режиме происходит следующим образом:
После осуществления зачистки переднего конца раската в качестве основного сигнала задания на систему управления служит напряжение тахогенератора 12-й клети на протяжении всего дальнейшего реза раската. В качестве корректирующих сигналов выступает задание с машины раскроя и задание оператора. Это необходимо, чтобы обеспечить порезку на заданные длины при изменении параметров электропривода (сопротивления якоря при нагреве, величины питающего напряжения).
Работа системы в третьем режиме происходит следующим образом:
После порезки раската на мерные длины обычно остается последняя заготовка меньшей длины (если не применять систему безостаточного раскроя), в этом случае возможны два варианта остановки привода:
1. По заданию от 11-й клети, если не производится последний рез. То есть последняя заготовка имеет длину до двух мерных для данного цикла. Например, если режут 6-ти метровые заготовки, то последняя может быть до 12-ти метров.
2. По заданию от 12-й клети, если осуществляется последний рез заготовки. В этом случае последняя заготовка получается длиной меньше чем все мерные для данного цикла.
Выбор первого либо второго режима осуществляется вручную оператором, причём торможение привода в любом случае осуществляется с максимальным замедлением на величине тока упора.
Работа системы в четвертом режиме происходит следующим образом:
К этому моменту скорость электропривода ножниц уже значительно снизилась. Далее вступает в работу контур регулирования положением, собранный с использованием сельсинного блока. В этом случае на систему управления поступает сигнал рассогласования с сельсинов. В момент необходимой точки останова сигнал рассогласования должен равняться нулю, а привод должен остановиться.
Режимы разгона и торможения должны проходить за минимально короткие промежутки времени, так как интенсивность поступления полос раската очень высока. Возникают трудности зачистки переднего конца второго и последующих раскатов в результате того, что пуск привода происходит не с заданной точки останова ножей.
3.3 Задачи синхронизации летучих ножниц.
Для разрезания заготовки на мерные длины необходимо предварительно произвести зачистку переднего конца заготовки. В этом случае требуется, чтобы выполнялись два условия.
Первое заключается в необходимости в любой момент времени контролировать положение ножей на барабанах ножниц в пространстве. Для этого используют два сельсина с подвижным и неподвижным ротором, по сигналам рассогласования которых и можно судить о положении ножей.
Второе условие заключается в необходимости определить момент времени достижения полосы металла ножниц. Это можно выполнить, зная момент времени попадания металла в 11-ю клеть и дальнейшую скорость движения полосы по пути к летучим ножницам.
Возникает задача синхронизации положения ножей летучих ножниц в пространстве и положение разрезаемой полосы. Эта задача позволяет решить проблему зачистки переднего конца металла в заданном диапазоне 150 - 200 мм. Синхронизация осуществляется за счет определения момента времени пуска привода ножниц, чтобы к моменту реза электропривод вышел на рабочую скорость, а длина зачистки бруса составляла порядка 200мм. Правильное решение задачи синхронизации обеспечивает качественную порезку металла на мерные длины и снижает затраты. Сказанное справедливо для ножниц работающих старт-стоповом режиме.
Рассмотрим преимущества и недостатки работы летучих ножниц в старт стоповом режиме.
Главным преимуществом можно считать более упрощенную схему системы управления электроприводом. В качестве элемента контролирующего положение ножа используются сельсины, что уменьшает стоимость оборудование за счет применения аналогового принципа построения системы управления.
К недостаткам можно отнести значительные нагрузки на двигатель при пуске, что увеличивает износ оборудования. Зависимость кинематических параметров работы привода от напряжения питающей сети, а также от температурного режима двигателя, что приводит к появлению дрейфа нуля. Можно отметить также значительные потери мощности в якоре двигателя во время переходных процессов. Все это снижает стабильность и надежность работы электропривода, и может привести к аварийным режимам работы.
Рассмотрим возможность перехода из старт-стопового режима работы ножницами в непрерывный режим. Это можно осуществить, если использовать датчик положения ножа. В качестве такого датчика можно использовать, например, фотоимпульсный датчик скорости. Контролировать положение ножей осуществляется путем подсчета импульсов, каждый из которых соответствует повороту барабана ножниц на определенный угол. В зависимости от длины получаемой заготовки устанавливаем необходимое число пропусков реза, в этом случае угол реза может составлять 0 - 4p, 0 - 8p или 0 - 12p рад. Во время работы ножниц необходимо корректировать положение ножей в пространстве, путем кратковременного разгона или торможения электропривода ножниц. В результате мы получаем цифроаналоговую систему регулирования системой управления электроприводом. Можно в цифровом виде использовать два контура: контур скорости и контур положения, третий -самый внутренний контур будет аналоговым - контур тока. В результате мы получим более стабильную работу электроприводом и заданная точность порезки металла будет намного выше. Ещё необходимым условием в этом случае будет переход работы ножниц из старт-стопового режима в непрерывный, чтобы обеспечивать позиционирование привода на номинальной скорости.
Непрерывный режим работы летучих ножниц является более предпочтительным и имеет много преимуществ. Основными достоинствами являются: увеличение точности отрабатываемых перемещений, снижение потребляемой мощности за счет осуществления плавного пуска и торможения, а также исключение режимов работы под отсечку. Отработку пространственных перемещений можно производить при меньших ускорениях. В результате снижаются динамические нагрузки на оборудование, и уменьшается его износ.
Рассмотрим возможность перехода от страт-стопового режима работы летучих ножниц в непрерывный на ЕМЗ в случае реза прокатываемой полосы на 6-ти метровые полосы квадрата 80x80 и 100x100 мм. Рассмотрим несколько вариантов пространственного положения ножей в момент прихода полосы в 11-ую клеть и проверим возможность осуществления зачистки переднего конца путем подразгона и подтормаживания барабанов ножниц с учетом максимально возможных ускорений. Будем контролировать величину допустимых токов. Можно сделать вывод, что при заданных параметрах можно обеспечить переход ножниц в непрерывный режим в случае пропуска одного сведения ножей после захода металла в 11-ую клеть.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
В результате проведеной работы нам дествительно удалось перевести летучие ножницы на цифроаналоговый режим управления, что позволило повысить точность отрезания и правильность реза заготовок. Внедрение данной системы позволяет снизить потребление электроэнергии при переходе на непрерывный режим работы, а так же экономию металла путём снижения длины зачистки до 100 мм. В связи с большой стоимостью металлопроката (порядка 100 $ за тонну) снижение количества отходов значительно снижает затраты на переплавку обрези. Был проведен эконономический расчет, и была определена экономическая целесообразность внедрения новой системы управления. Итак было подсчитано, что месячная экономия состовляет порядка 77000 грн, в результате новое оборудование окупится через три с половиной месяца.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Афанасьев В. Д. "Электропривод автоматических летучих ножниц", М.-Л., Госэнергоиздат, 1962, 144с.
2. Целиков А. И. И др. "Машины и агрегаты металлургических заводов", М.: Металлургия, 1987г.
3. Иванникова И.А. "Бизнес-план инвестиционного проекта", практическое пособие, Москва, "Экспертное бюро", 1997 г.
4. Скворцов Н.И. "Как разработать бизнес-план предприятия", Киев, НКП "Прометей", 1994 г.
5. Техническая документация по летучим ножницам Енакиевского металлургического завода.
