Разработка системы управления электроприводом отводящего рольганга широкополосного стана горячей прокатки 2000 ОАО «ММК»

Список литературы

1. Хачатрян С.А. Проблемы надежности конвейерного транспорта угольных шахт. СПб. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). 2004, 182 с.

2. Козярук А.Е., Рудаков В.В. Совершенствование систем электропривода конвейерного транспорта // Горное оборудование и электромеханика 2009 №4. С. 23-27.

3. Соболев В.В., Артеев В. А. Выбор системы транспорта для проектируемой шахты "Воркута" // Тр. 5-й межрегион. научно-прак. конф. «Освоение минеральных ресурсов Севера. Проблемы и решения», 2007.

M. Cheremushkina, V. Soloviev

Construction of system of diagnostics of conveyor transport

Theoretically substantiated necessity of construction of monitoring and control systems for tape conveyor, as restored technical object is proved. Means and structure of diagnostics system of conveyor transport are considered.

Keywords: conveyor lines, goods traffic, reloading point, tape.

Получено 06.07.10

УДК 62-83:621/.69

Н.В. Швидченко, старший преподаватель, (3519) 22-72-79, shvinikolai@yandex.ru,

С.И. Лукьянов, д-р техн. наук, проф., проректор,

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ОТВОДЯЩЕГО РОЛЬГАНГА ШИРОКОПОЛОСНОГО СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ 2000 ОАО «ММК»

Разработана математическая модель электропривода секции отводящего рольганга стана 2000 листопрокатного цеха №10 ОАО «ММК». С помощью модели на стане 2000 листопрокатного цеха №10 ОАО «ММК» проведены исследования скоростных режимов электроприводов роликов отводящего рольганга. Разработаны технологические требования к электроприводу роликов отводящего рольганга с позиции снижения интенсивности износа бочек роликов. Разработаны функциональная схема и алгоритмы управления электроприводами роликов отводящего рольганга.

Ключевые слова: исследования скоростных режимов электроприводов роликов отводящего рольганга, технологические требования, функциональная схема и алгоритмы управления электроприводами роликов.

Отводящий рольганг (ОР) непрерывного широкополосного стана горячей прокатки (НШСГП) предназначен для транспортирования горяче-

катаной полосы от последней прокатной клети до моталки и охлаждения ее до температуры смотки. ОР типового НШСГП 2000 ЛПЦ №10 ОАО «ММК» состоит из девяти роликовых секций: первые три секции располагаются до первой группы моталок, остальные шесть - после. Первая группа моталок используется для смотки тонких полос, вторая - для смотки толстых полос. Распределение роликов по секциям ОР приведено в таблицу.

Таблица 1

Распределение роликов по секциям отводящего рольганга

№ секции 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Кол-во роликов 9 0 0 8 8 8 8 8 8

На рис. 1 представлена циклограмма работы секции ОР типового стана 2000 ЛПЦ №10 ОАО «ММК», на которой приняты следующие условные обозначения: Узс - задание на скорость секции ОР, м/с; УП - скорость полосы, м/с; НМ7КЛ - сигнал наличия металла в 7-й прокатной клети; НМмот ~ наличие металла в моталке.

У3с, м/с

1 , 1 —1

нм7КЛ ____ — —

1

НМм< >!

1. и 15 ь ¡16 и Л с

0 20 40 60 80 100 120 140 1бЬ 180 200

Рис. 1. Временная диаграмма изменения задания на скорость секции ОР

Для надежного приема головной части полосы при входе раската в чистовую группу моталок выполняется разгон роликов ОР до заданного значения опережения скорости последней прокатной клети (рис. 1 - моменты времени t3). Транспортирование до момента захвата полосы моталкой выполняется роликами рольганга с установленным опережением скорости последней прокатной клети. После захвата полосы моталкой (рис. 1, моменты времени /V, 16) выполняется согласование окружных скоростей последней прокатной клети, моталки и задания на скорость роликов рольганга с целью снижения износа бочек роликов и улучшения качества поверхности листа. В момент выхода полосы из 7-ой прокатной клети (рис. 1, моменты времени />, /р) выполняется торможение роликов рольганга до заданного значения отставания от окружной скорости мотал-

ки с целью уменьшения петлеобразования и улучшения качества смотки конца полосы.

На ОР типового стана 2000 ЛПЦ №10 ОАО «ММК» применяется индивидуальный безредукторный привод роликов от электродвигателей постоянного тока. Электропривод каждой секции отводящего рольганга выполнен по групповой схеме силового питания всех электродвигателей от единого тиристорного преобразователя. Система управления электроприводом каждой секции отводящего рольганга построена по принципу подчиненного регулирования параметров с внутренним астатическим контуром регулирования тока и внешним статическим контуром регулирования ЭДС.

Устойчивое транспортирование полосы зависит от надежной работы роликов рольганга. Одной из причин замены роликов является значительный износ бочек роликов (10...12 мм/год) [1].

На стане 2000 ЛПЦ №10 ОАО «ММК» ежегодно замене по причине износа подлежат до 100 роликов ОР. По данным службы главного механика ЛПЦ №10 ОАО «ММК» на рис. 2 приведены значения износа роликов первых двух секций ОР за четыре месяца с 11.01.2005 по 17.05.2005. Из рис. 2 следует, что износ роликов носит весьма неравномерный характер-вдоль технологической линии ОР и достигает значительных величин на отдельных роликах (№74, 75 ... 23 мм (рис. 2,б)).

В1 49 1М Щ 119

Л!; рплнкп

Рис. 2. Данные по износу диаметров роликов ОР: а - за 11.01.2005; б - за 17.05.2005

Неравномерный износ роликов приводит к нарушению выставки роликов вдоль технологического полотна. Замена роликов на стане осуществляется участками до 40 роликов (выделенные участки - рис. 2). При этом наряду с изношенными происходит замена и малоизношенных роли-

ков (рис. 2, а). Таким образом, повышенный износ нескольких бочек роликов может привести к замене целого участка ОР.

В результате экспериментальных исследований доказано, что причиной значительной интенсивности и неравномерности износа бочек роликов ОР является неравномерное рассогласование скоростей роликов и полосы вдоль технологической линии ОР.

Групповая схема силового питания электродвигателей роликов ОР не позволяет выполнять индивидуальное регулирование скоростей электроприводов роликов. Целью работы является разработка системы управления электроприводом отводящего рольганга широкополосного стана горячей прокатки, позволяющей снизить износ бочек роликов за счет уменьшения рассогласования окружной скорости роликов и полосы.

К электроприводу ОР предъявляются общие технологические требования:

1. С целью исключения петлеобразования и не допущения поперечного смещения полосы и ударов переднего конца полосы о боковые линейки рольганга в режиме транспортирования головной части листа до моталки электроприводом ОР должны создаваться значительные продольные растягивающие усилия в головной части полосы.

2. После захвата полосы моталкой натяжение полосы осуществляется приводом моталки и чистовой прокатной клети. В данном режиме работы ОР к электроприводу предъявляется требование по минимизации усилий на контакте ролика с полосой с целью снижения износа бочек роликов и улучшения качества поверхности листа.

3. После выхода заднего конца полосы из последней катающей клети с целью уменьшения петлеобразования и улучшения качества смотки конца полосы электропривод ОР должен обеспечить создание растягивающих (тормозящих) усилий.

Для исследования скоростных режимов электроприводов роликов ОР разработана математическая модель электропривода секции ОР стана 2000 ЛПЦ №10 ОАО «ММК»:

МДВ = МХХ + МС + МТР + МЛАМ + М ДИН ,

где Мхх - момент холостого хода электропривода ролика - обусловлен потерями на трение в подшипниках ролика под действием веса ролика и потерями в двигателе, Нм; МС - момент сопротивления - обусловлен потерями на трение в подшипниках ролика под действием веса полосы, приходящейся на один ролик, Нм; МТР - момент транспортирования - обусловлен потерями на трение на контакте ролик-полоса под действием веса полосы, приходящейся на один ролик, Нм; МЛАМ - момент, обусловленный потерями на разгон электроприводом ролика воды, попадающей из души-рующих устройств на бочку ролика, Нм; МщН - динамически момент электропривода, Нм.

Доказана адекватность разработанной модели экспериментальным данным. В качестве экспериментальных параметров приняты токи нагрузки секции ОР и токи нагрузки отдельных электродвигателей роликов первой и второй секций ОР.

С помощью разработанной модели на стане 2000 ЛПЦ №10 ОАО «ММК» проведены исследования скоростных режимов электроприводов роликов ОР при прокатывании различных сортаментов полос. Получены следующие результаты:

1. При прокатке «тонких» полос (до 3.4 мм) в режиме транспортирования головной части листа при штатном задании на опережение рольгангом скорости последней катающей клети привода работают в режиме буксовки ролика по полосе со значительным превышением скорости последней.

2. При смотке «тонких» полос на ближнюю группу моталок большинство роликов ОР работают на небольших скоростях скольжения. Усилия на контакте роликов с полосой могут изменяться при этом в широких пределах. Таким образом, работа сил трения и, соответственно, интенсивность износа может достигать значительных величин.

На основании результатов проведенных исследований разработаны уточненные технологические требования к электроприводу роликов ОР с позиции снижения интенсивности износа бочек роликов:

1. Минимизация рассогласования окружных скоростей бочек роликов и полосы в режиме транспортирования головной части «тонких» полос.

2. Минимизация усилий на контакте ролик-полоса в режиме смотки полосы моталкой до момента выхода хвостовой части из последней катающей клети путем поддержания требуемого момента на валу электродвигателя:

МДВ = МХХ + МС + МЛАМ + МДИН .

Разработана методика минимизации рассогласования окружных скоростей бочек роликов и полосы в режиме транспортирования головной части «тонких» полос:

1) в режиме работы электропривода ролика ОР на холостом ходу создается массив токов холостого хода измеренных на различных скоростях ОР. На этих же скоростях создается массив токов нагрузки при включении нижних клапанов ламинарного охлаждения;

2) при выходе полосы из последней прокатной клети выполняется расчет моментов, составляющих статическую нагрузку электроприводов роликов ОР (1), на основании данных по типоразмеру полосы и схеме ду-ширования;

3) по механической характеристике определяется требуемое значение напряжения опережения /и с позиции минимизации рассогласования скоростей;

4) с помощью индивидуальных регуляторов скорости выполняется регулирование напряжения на якоре электродвигателей роликов ОР в соответствии с требуемыми значениями.

Разработаны функциональная схема (рис. 3) и алгоритмы управления электроприводами роликов ОР в режиме транспортирования головной части листа и в режиме смотки полосы моталкой [2,3]-

электроприводом секции ОР:

ТП -тиристорный преобразователь; РТ-регулятор тока;

РЭ - регулятор ЭДС; ДТ- датчик тока; ДН - датчик напряжения; РН-регулятор нагрузки; ВУ-вычислительноеустройство

На ОР стана 2000 ЛПЦ №10 ОАО «ММК» внедрен алгоритм регулирования скорости 2-й секции ОР, в соответствии с которым, при выходе полосы на 2-ю секцию ОР задание на опережение скорости клети снижается со своего штатного значения до значения, рассчитанного на математической модели для данного сортамента.

Внедрение разработанного алгоритма позволило уменьшить рассогласование скоростей образующих бочек роликов и полосы в режиме транспортировании головной части 12 % прокатываемых полос. Ожидаемый экономический эффект от внедрения данного алгоритма за счет снижения затрат на замену изношенных роликов второй секции составляет 600 тыс.руб./год.

С целью определения возможности регулирования нагрузки в режиме сопровождения полосы в цепи якоря пяти электроприводов роликов второй секции ОР стана 2000 ЛПЦ 10 ОАО «ММК» внедрены индивидуальные регуляторы напряжения, работающие по принципу ШИМ. Промышленные испытания данных регуляторов в ручном режиме доказали

212

возможность плавного регулирования нагрузки в режиме сопровождения полосы и, соответственно, возможность поддержания требуемого момента (2) на валу электропривода в автоматическом режиме.

Внедрение разработанных алгоритмов на секциях ОР, расположенных до первой группы моталок, существенно снизит как интенсивность износа бочек роликов, так и неравномерность износа вдоль линии ОР, что позволит персоналу цеха реже выполнять замену роликов по выработке и снизит, соответственно, временные и материальные затраты цеха.

Список литературы

1. Механическое оборудование широкополосных станов горячей прокатки / В.Г. Макагон [и др.]. М.: Металлургия, 1969. 240с.

N. Shvidchenko, S. Lukiuanov

System engineering of management by the electric drive taking away рольганга a broadband camp hotproskating rinks 2000 Open Societies "ММК"

Mathematical model of the electric abducent roller mill in 2000 plate rolling shop № 10 JSC "MMK" is developed. With the help of the model on the mill in 2000 plate rolling shop № 10 JSC "MMK" studied the speeds of electric rollers abducent roller are studied. Technological requirements for the electric drive abducent roller from a position of reducing the intensity of wear of rollers is developed. The functional scheme and algorithms for control of electric rollers abducent roller are presented.

Keywords: researches of high-speed modes of electric drives of rollers taking away train of rollers, technology requirements, a function chart and algorithms of management of electric drives of rollers.

Получено 06.07.10

УДК 62-83:621/.69

Д.С. Шепталин, асп.,

ПРИВОД СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Рассмотрены возможности увеличение ресурса космического аппарата за счет создания системы его энергоснабжения от фотоэлектрической батареи повышенной надежности.

Ключевые слова: увеличение ресурса космического аппарата, система энергоснабжения, фотоэлектрическая батарея.

Выполнение поставленных перед малым космическим аппаратом (КА) (100 . 200 кг) задач и обеспечение надежности его работы невоз-