Введение
Глава 1. Экспериментальные исследования электротехнических систем чистовых групп станов 2000 и 2500 ОАО «ММК» при прокатке полос расширенного сортамента 22
1.1. Сортамент современных широкополосных станов горячей прокатки 23
1.2. Технология и оборудование стана 2000 ОАО «ММК» 28
1.2.1. Технологическая линия стана 2 8
1.2.2. Электрооборудование чистовых клетей 3 0
1.3. Скоростные и нагрузочные режимы электроприводов стана 2000
при прокатке трубной заготовки 31
1.3.1. Программы прокатки полос из трудно деформируемых марок стали 31
1.3.2. Экспериментальные исследования распределения нагрузок по клетям 32
1.3.3. Анализ работы системы автоматического регулирования скорости электроприводов чистовой группы стана 2000 33
1.4. Технология и оборудование стана 2500 ОАО «ММК» 37
1.5. Характеристика АСУ ТП чистовой группы стана 2500 41
1.5.1. Структура АСУ ТП 41
1.5.2. Функции системы управления скоростными режимами 43
1.6. Экспериментальные исследования электропривода с пропорциональным регулятором скорости 44
1.7. Результаты экспериментальных исследований точности регулирования геометрических размеров в чистовой группе стана 2500 49
1.7.1. Причины возникновения продольной разнотолщинности горячекатаных полос 49
1.7.2. Экспериментальная оценка отклонений толщины
1.8. Анализ продольной разнотолщинности полос в чистовой группе стана 2000 54
1.8.1. Временная диаграмма продольной разнотолщинности 54
1.8.2. Анализ причин возникновения разнотолщинности на головном участке полосы 55
1.9. Требования к точности регулирования натяжения и толщины при прокатке тонких полос 57
1.9.1. Требования к точности регулирования натяжения 57
1.9.2. Допустимые отклонения толщины 59
1.10. Задачи повышения устойчивости тиристорных
электроприводов клетей при прокатке труднодеформируемых полос 60
1.10.1. Экспериментальные исследования отклонения напряжения на секциях 10 кВ стана 2000 62
1.10.2. Анализ осциллограмм координат электропривода за цикл прокатки 65
1.11. Концепция улучшения энергетических показателей тиристорных электроприводов клетей прокатного стана 68
1.11.1. Энергетические показатели электроприводов стана 2000 68
1.11.2. Анализ составляющих запаса выпрямленной ЭДС 71
1.11.3. Принцип перераспределения запаса выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя электропривода клети 72
1.12. Выводы и постановка задачи исследований 7 5
Глава 2. Математическая модель взаимосвязанных электромеханических систем чистовой группы 80
2.1. Структура модели взаимосвязанных электромеханических систем двух межклетевых промежутков 81
2.2. Математические модели объектов регулирования 85
2.2.1. Допущения, принятые при математическом моделировании электро- и гидроприводов 85
2.2.2. Модель силовой части электропривода прокатной клети как объекта управления 86
2.2.3. Модель силовой части электропривода петле держателя 87
2.2.4. Модель силовой части привода гидронажимного устройства как объекта управления 89
2.3. Математические модели взаимосвязей электромеханических систем
2.3.1. Математическая модель полосы в межклетевом промежутке как объекта управления 91
2.3.2. Математические модели формирования моментов на валах двигателей клети и петледержателя 93
2.3.3. Математическая модель формирования опережения и давления металла при прокатке 94
2.4. Синтез регуляторов систем регулирования технологических параметров 95
2.4.1. Синтез контуров регулирования величины петли и скорости электропривода клети 97
2.4.2. Синтез контура регулирования натяжения полосы 101
2.4.3. Синтез контура регулирования положения гидронажимного устройства 102
2.5. Адекватность разработанной модели 107
Выводы 116
Глава 3. Совершенствование алгоритмов управления взаимосвязанными электромеханическими системами непрерывной группы широкополосного стана 118
3.1. Анализ системы косвенного регулирования натяжения 119
3.1.1. Функциональная схема САРНиП стана 2500 119
3.1.2. Структурная схема САР межклетевого натяжения 119
3.2. Совершенствование алгоритмов САРНиП стана 2500 123
3.2.1. Алгоритм вычисления задания момента петледержателя 123
3.2.2. Формирование сигнала задания на угол подъема петледержателя 128
3.3. Алгоритмы каскадной коррекции скоростей электроприводов клетей 133
3.3.1. Принцип передачи корректирующих воздействий 13 3
3.3.2. Коррекция скорости электропривода при ручном воздействии оператора 134
3.3.3. Алгоритм торможения чистовой группы при выпуске полосы 137
3.4. Исследования каскадной коррекции скоростей электроприводов клетей на математической модели 13 8
3.4.1 Моделирование режима коррекции скоростей электроприводов при перемещении гидравлического нажимного устройства 139
3.4.2. Моделирование режима коррекции при изменении скорости последующей клети 142
3.5. Функциональная схема и режимы С APT стана 2000 144
3.6. Совершенствование алгоритмов САРТ стана 2000 149
3.6.1. Структура замкнутой системы регулирования толщины 149
3.6.2. Динамическая коррекция толщины полосы 150
3.6.3. Измерение толщины полосы 152
3.6.4. Компенсация возмущающих воздействий 154
3.6.5. Анализ разнотолщинности при работе САРТ 155
3.7. САРТ с перераспределением обжатий по клетям чистовой группы 156
Выводы 159
Глава 4. Исследование взаимосвязи натяжения и толщины полосы в динамических режимах. система взаимосвязанного регулирования натяжения и толщины 161
4.1. Математическая модель взаимосвязи удельного натяжения и приращения толщины 162
4.2. Исследования взаимосвязи удельного натяжения и приращения толщины полосы на математической модели 167
4.3. Вычисление сигнала, пропорционального натяжению, по параметрам электропривода петледержателя 171
4.4. Экспериментальные исследования взаимосвязи удельного натяжения и приращения толщины полосы 174
4.5. Адекватность математической модели взаимосвязи 180
4.6. Исследование изменения удельного натяжения и приращения толщины полосы в динамических режимах 186
4.7. Способ и система взаимосвязанного регулирования натяжения и толщины полосы 190
4.7.1. Система взаимосвязанного регулирования натяжения и толщины полосы 190
4.7.2. Расчет контуров регулирования 195 4.8. Математическое моделирование динамических режимов за
цикл прокатки 197
4.8.1. Технологические параметры, принятые при моделировании 197
4.8.2. Прокатка переднего конца полосы 198
4.8.3. Прокатка заднего конца полосы 201
4.8.4. Обобщение результатов моделирования 203
Выводы 205
Глава 5. Системы управления электро- и гидроприводами, обеспечивающие снижение продольной разнотолщинности и улучшение условий захвата полосы 207
5.1. Компенсация статических отклонений скорости электропривода
клети 208
5.1.1. Принцип компенсации 208
5.1.2. Способ автоматической коррекции скоростей электроприводов клетей перед захватом полосы валками 210
5.1.3. Способ управления скоростным режимом с подразгоном после захвата 215
5.1.4. Программная коррекция скоростей электроприводов клетей 219
5.2. Техническая реализация контуров регулирования 219
5.2.1. Вычисление статической ошибки скорости 219
5.2.2. Разомкнутый контур компенсации статических отклонений скорости 221
5.2.3. Замкнутый контур компенсации статических отклонений 222
5.3. Исследование компенсации статических отклонений скорости с помощью математической модели 223
5.4. Способ и системы автоматического регулирования межвалкового зазора при прокатке головного участка полосы 229
5.4.1. Коррекция задания на толщину при прокатке головного , участка 229
5.4.2. Функциональные схемы разработанных систем 230
5.4.3. Система управления прокаткой в функции длины полосы 233
5.5. Математическое моделирование прокатки при регулируемом изменении межвалкового зазора 236
5.5.1. Задачи моделирования 236
5.5.2. Обоснование рациональных параметров коррекции межвалкового зазора Выводы 245
Глава 6. Разработка энергосберегающих электроприводов с переключающимися структурами. повышение устойчивости электроприводов клетей при отклонениях напряжения сети 247
6.1. Система двухзонного регулирования скорости электропривода чистовой клети 248
6.2. Способ зависимого управления потоком возбуждения с автоматическим регулированием выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя .252
6.2.1. Описание способа 252
6.2.2. Система двухзонного регулирования, реализующая разработанный способ 254
6.3. Разработка электропривода с переключающейся структурой, обеспечивающего снижение запаса выпрямленной ЭДС ТП в режиме разгона под нагрузкой 256
6.3.1. Способ управления, обеспечивающий снижение запаса выпрямленной ЭДС в режиме разгона электропривода под нагрузкой 257
6.3.2. Электропривод с переключающейся структурой с ограничением перерегулирования выпрямленной ЭДС в начальный момент ускорения под нагрузкой 258
6.4. Электропривод с переключающейся структурой, обеспечивающий снижение запаса выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя в течение цикла прокатки 262
6.5. Система управления возбуждением с автоматическим регулированием ЭДС в функции напряжения сети 264
6.6. Результаты теоретических и экспериментальных исследований разработанных электроприводов 267
6.6.1. Результаты математического моделирования 267
6.6.2. Исследования в лабораторных условиях 269
6.7. Результаты экспериментальных исследований разработанной системы ДЗРС в электроприводе клети стана 2000 275
Выводы 280
Глава 7. Экспериментальные исследования и промышленное внедрение разработанных технических решений. оценка технико-экономической эффективности 281
7.1. Характеристика системы управления скоростными режимами электроприводов, внедренной на стане 2500 282
7.2. Экспериментальные исследования электроприводов с компенсацией статической ошибки скорости 283
7.2.1. Прокатка с предварительным подразгоном электроприводов 283
7.2.2. Прокатка с подразгоном в момент захвата полосы 285
7.3. Экспериментальные исследования системы каскадного управления скоростными режимами электроприводов 286
7.3.1. Передача регулирующего воздействия по клетям 286
7.3.2. Коррекция скорости при возмущающих воздействиях 289
7.4. Экспериментальные исследования электроприводов с внедренной СУРС 291
7.4.1. Анализ осциллограмм за цикл прокатки 291
7.4.2. Анализ отклонений толщины 294
7.5. Оценка технико-экономической эффективности внедрения разработанной СУРС на стане 2500 296
7.5.1. Результаты внедрения 296
7.5.2. Принцип расчета экономического эффекта от внедрения разработанной СУРС 296 7.5.4. Расчет экономического эффекта от внедрения усовершенствованных алгоритмов управления скоростными режимами на стане 2000 299
7.6. Результаты экспериментальной оценки точности регулирования геометрических размеров полосы при внедрении алгоритма взаимосвязанного регулирования натяжения и толщины 300
7.7. Характеристика САРТ, внедренной на стане 2000 302
7.7.1. Алгоритмы системы 302
7.7.2. Структура контура косвенного регулирования толщины полосы 304
7.7.3. Коррекция по выходному толщиномеру 306
7.8. Экспериментальные исследования усовершенствованной САРТ
на стане 308
7.8.1. Исследование усовершенствованных алгоритмов САРТ 308
7.8.2. Прокатка с коррекцией толщины головного участка полосы 308
7.8.3. Результаты осциллографирования работы САРТ 311
7.8.4. Расчет ожидаемого эффекта от внедрения усовершенствованных алгоритмов САРТ на стане 2000 313
7.9. Результаты опытно-промышленных испытаний энергосберегающей системы двухзонного регулирования скорости, внедренной на стане 315
7.10. Оценка технико-экономических показателей внедрения системы ДЗРС 319
7.10.1. Результаты осциллографирования реактивной мощности 319
7.10.2. Обработка статистических данных 3 21
7.10.3. Расчет технико-экономической эффективности мероприятий по снижению запаса выпрямленной ЭДС 322
7.11. Оценка суммарной экономической эффективности от внедрения результатов диссертационной работы 325
Выводы 327
Заключение 330
Литература 334
