УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ЗОНЫ ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ

Полезная модель относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов и сплавов и может быть использована для создания автоматических систем диагностирования технического состояния вытяжных роликов и звеньев их провода в зоне вторичного охлаждения установки непрерывной разливки металлов и сплавов.
Известно устройство диагностики состояния роликов отводящего рольганга и звеньев их приводов прокатных станов, содержащее датчики тока, количество которых соответствует количеству роликов, а выход каждого датчика соединен с входом преобразователя сигналов, выходы которых соединены с входом системы оцифровки сигналов, и систему визуализации информации, отличающееся тем, что устройство снабжено блоком анализа временных диаграмм изменения тока нагрузки электродвигателей, вход которого соединен с входом системы оцифровки сигналов, а выход с входом системы визуализации информации (патент РФ №52746, В21В 37/00).
Однако данное устройство не может быть использовано для диагностирования оборудования электропривода тянуще-правильного устройства МНЛ вследствие различия кинематической связи между роликом и электродвигателем, режимов и скоростей работы вытяжных роликов и звеньев их электроприводов в зоне вторичного охлаждения и отводящего рольганга прокатного стана, соотношения моментов инерции электродвигателей и роликов, а также характера связи ролик-слиток и ролик-полоса.
Наиболее близким аналогом заявляемого объекта является устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья содержащее электродвигатели вращения тянущих роликов зоны вторичного охлаждения МНЛ, систему регулирования упомянутых электродвигателей и вычислительный блок. По числу электродвигателей вращения тянущих роликов устройство содержит регуляторы момента и силовые резисторы. При этом функциональный вход каждого регулятора момента соединен с первым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов, а его функциональный выход соединен с первым выводом соответствующего силового резистора, второй выход которого соединен с первым выводом соответствующего электродвигателя вращения тянущих роликов. Второй вывод электродвигателей вращения тянущих роликов соединен со вторым выходом системы регулирования электродвигателей. Кроме того управляющий вход каждого регулятора момента соединен с соответствующим ему выходом вычислительного блока (патент РФ №15676 B22D 11/16).
Недостатком известного устройства является то, что в процессе разливки не осуществляется контроль технического состояния механической части электропривода тянущих роликов, а несвоевременное обнаружение неисправностей механической части электропривода тянуще-правильного устройства и оповещение об их существовании обслуживающего персонала может привести к возникновению аварийных ситуаций, остановке МНЛЗ и увеличению издержек производства.
Технический результат при использовании заявляемого устройства заключается в уменьшении времени ремонта оборудования тянуще-правильного устройства за счет определения вида неисправности в линии электропривода тянущих роликов - правильного устройства непосредственно во время работы МНЛ, а также увеличении качества непрерывнолитого слитка за счет снижения механических деформаций в теле слитка, вызванных проявлением различных дефектов механической части электропривода тянуще - правильного устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья с многороликовым механизмом вытягивания слитка и электродвигателями вращения тянущих роликов, содержащее по числу электродвигателей вращения тянущих роликов силовые резисторы и регуляторы момента, электродвигатели вращения тянущих роликов зоны вторичного охлаждения МНЛ, систему регулирования упомянутых электродвигателей и вычислительный блок, при этом функциональный вход каждого регулятора момента соединен с первым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов, а его функциональный выход соединен с первым выходом соответствующего силового резистора, второй выход которого соединен с первым выходом соответствующего электродвигателя вращения тянущих роликов, а управляющий вход каждого регулятора момента соединен с соответствующим ему выходом вычислительного блока, в отличие от ближайшего аналога дополнительно введены запоминающее устройство, дополнительный вычислительный блок, устройство визуализации, сумматор, и по числу электродвигателей вращения тянущих роликов датчики момента, при этом первый силовой выход датчика момента соединен с выходом электродвигателя, второй силовой выход соединен со вторым выходом системы регулирования, функциональный выход датчика момента соединен с соответствующим входом запоминающего устройства, а первый информационный выход запоминающего устройства подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен со вторым выходом запоминающего устройства, выход сумматора соединен со вторым входом дополнительного вычислительного устройства, первый вход которого соединен с первым выходом запоминающего устройства, кроме того, выход дополнительного вычислительного блока соединен со входом устройства визуализации и входом вычислительного блока.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
на фиг.1 изображена структурная схема устройства автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья;
на фиг.2 - изображены временные диаграммы типовых неисправностей механической части электропривода тянущих роликов МНЛ.
на фиг.3 - изображены частотные спектры типовых неисправностей механической части электропривода тянущих роликов МНЛ.
ЗС
i
i
0
Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья содержит электродвигатели 1 (фиг.1) вращения тянущих роликов 2 зоны вторичного охлаждения МНЛ, предназначенных для вытягивания слитка 3, систему регулирования 4 упомянутых электродвигателей 1, вычислительный блок 5, имеющий пять входов: вход задания на скорость вытягивания (U) слитка 3 и четыре информационных входа: о геометрических размерах отливаемой заготовки (В), температуре металла в кристаллизаторе (t), марке стали (МС) отливаемого слитка 3 и о техническом состоянии электропривода приводных роликов (ДиагМ), запоминающее устройство 9, имеющее число входов по числу упомянутых электродвигателе 1, сумматор 10, дополнительное вычислительное устройство 11 и устройство визуализации 12. По числу электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2 устройство содержит регуляторы момента 6, силовые резисторы 7 и датчики момента 8. При этом функциональный вход каждого регулятора момента 6 соединен с первым входом системы регулирования 4 электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2, а его функциональный вход соединен с первым выходом соответствующего силового резистора 7, второй выход которого соединен с первым выходом соответствующего электродвигателя 1 вращения тянущих роликов 2. Второй выход электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2 соединен с первым силовым входом датчика момента 8 второй силовой выход, которого соединен со вторым выходом системы регулирования 4, при этом информационный выход датчика момента 8 соединен с соответствующим входом запоминающего устройства 9. Кроме того, управляющий вход каждого регулятора момента 6 соединен с соответствующим ему выходом вычислительного блока 5. При этом информационные выходы запоминающего устройства 9 подключены ко входам сумматора 10, а выход сумматора 10 соединен со вторым входом дополнительного блока 11, кроме того, первый информационный выход запоминающего устройства 9 соединен с первым входом дополнительного вычислительного блока 11. Кроме того, выход дополнительного вычислительного блока 11 подключен к входу устройства визуализации и входу ДиагМ вычислительного блока 5.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Хxi
В соответствии с заданной технологией разливки до ввода затравки в кристаллизатор проводится прокрутка на холостом ходу электропривода зоны вторичного охлаждения на предполагаемой рабочей скорости литья заготовки посредством изменения задания на скорость Uзс на входе системы регулирования 4 электродвигателей 1. Сигнал о прокрутке электропривода зоны вторичного охлаждения МНЛ на холостом ходу поступает в запоминающее устройство 9 по каналу «ПРОКРУТКА». При этом электродвигатели вращения 1 тянущих роликов 2 преодолевают сопротивление только сил трения в линиях привода «электродвигатель - тянущий ролик», чему соответствует приложенный к валу электродвигателя 1 момент холостого хода M регистрируемый датчиком момента 8. Значения моментов холостого хода соответствующего электродвигателя 1 поступают на соответствующие входы запоминающего устройства 9, где сохраняются в виде таблицы.
0
Мi
После выполнения технологических операций: ввода затравки, вытягивания слитка из кристаллизатора и сталкивания затравки в конце зоны вторичного охлаждения технологические параметры отливаемой заготовки В, t и МС вводят в вычислительный блок 5, в котором производится расчет и вывод напряжений задания на моменты U для всех регуляторов момента 6 электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2 зоны вторичного охлаждения МНЛ.
В процессе работы МНЛ с датчиков моментов 8 электродвигателей 1 поступает информация о величине мгновенных значений момента нагрузки на валу электродвигателей 1 на соответствующие входы запоминающего устройства 9. В запоминающем устройстве 9 создается массив текущих значений моментов нагрузки электродвигателей тянущих роликов.
Hi
ХХi,
После накопления в запоминающем устройстве 9 информации о моментах нагрузки электродвигателей 1 тянущих роликов 2 за последние 600 секунд работы МНЛ, массивы мгновенных значений моментов нагрузки М электродвигателей 1 поочередно поступают на первый вход сумматора 10, на второй вход которого поочередно поступают значения моментов холостого хода М сохраненные в отдельной таблице запоминающего устройства 9.
ЗС
Сумматор 10 по выражению  выполняет расчет полезного момента электродвигателя 1 для каждого приводного ролика 2. Массивы моментов вытягивания поочередно поступают на вход дополнительного вычислительного блока 11. Если приводной ролик 2, электродвигатель 1 и линия привода, соединяющая их валы, исправны, то при постоянном задании на скорость U слитка, полезный момент приводного электродвигателя является постоянным, при этом среднее значение полезного момента больше нуля.
Появление в линии привода роликов неисправностей таких как: прогиб тянущего ролика, периодическая буксовка ролика по слитку, износ уплотнительных муфт в навесном редукторе, разрушение зубчатой передачи в навесном редукторе, приводит к появлению периодических колебаний полезного момента приводного электродвигателя различной формы, в зависимости от типа неисправности (фиг.2 а, б, в, г).
При прогибе бочки тянущего ролика в спектре частот изменения полезных моментов нагрузки тянущих роликов присутствует гармоника с частотой равной оборотной частоте ролика (фиг.3 а), рассчитанной по следующему выражению:, где V - скорость разливки [м/мин], D - диаметр ролика [мм].
обор
Износ уплотнительных муфт в навесном редукторе проявляется в спектре частот изменения полезных моментов нагрузки тянущих роликов, как увеличение амплитуды гармоники с частотой равной удвоенной оборотной частоте 2×f ролика (фиг.3 б).
обор
обор
Периодическая буксовка ролика по слитку проявляется в спектре частот изменения полезных моментов нагрузки тянущих роликов как увеличение амплитуд гармоник с частотами равными оборотной частоте f и удвоенной оборотной частоте 2×f ролика, при этом в каждом периоде колебания присутствуют интервалы времени, в которых полезный момент нагрузки электродвигателя равен нулю (фиг.3 в).
В процессе износа шестерней в навесном редукторе на секции или выработке смазывающего материала в спектре частот изменения моментов нагрузки тянущих роликов появляется гармоника с частотой равной частоте зубозацепления шестерней в редукторе определенной по выражению: , где n - число зубцов шестерни редуктора (фиг.3 г).
Для диагностирования данных неисправностей в дополнительном вычислительном блоке реализованы следующие математические операции: расчет коэффициента вариации KV, определение периода колебания Т полезного момента методом нормированного автокорреляционного анализа, спектральное преобразование, определение максимального и минимального темпа изменения полезного момента.
В результате математической обработки массивов текущих значений полезного момента электродвигателей в дополнительном вычислительном блоке 11 по заданному алгоритму определяется тип неисправности, при этом данные о типе неисправности по информационному каналу передаются в блок визуализации 12 и в вычислительный блок 5, в котором в соответствии с типом неисправности механической части электропривода тянущего ролика определяется оптимальный режим работы электропривода тянущего ролика.
В блоке визуализации выполняется графическое представление данных о типе неисправности электропривода тянущего ролика 2.