Wnioski dotyczące wyboru i projektowania układów regu

lacji grubości

Dzięki prostocie, dokładnóści i stosunkowo niskim kosztom inwestycyjnym, najczęściej stosowany jest, przy walcowaniu na zimno, bezpośredni pomiar grubości.

Wadą bezpośredniego pomiaru grubości jest występowanie, zależnego od prędkości walcowania, opóźnienia transportowego«

spowodowanego rozdzieleniem miejsca nastawiania i pomiaru.

Opóźnienie transportowe ogranicza stabilność układu regulacyj­

nego.

V układach z pośrednim pomiarem grubości opóźnienie trans­

portowe jest wyeliminowane. Jako wielkości nastawiane należy

wówczas stosować naciąg lub szybkodziałający (hydrauliczny) napęd nastawiania walców. Ze względu na uchyby systematyczne metody pośredniej, opartej na pomiarze odstępu i nacisku wal­

ców, konieczne jest okresowe wprowadzanie korekcji z układu bezpośredniego pomiaru grubości. W wyniku otrzymuje się skom­

plikowany układ, o stosunkowo małej dokładności pomiaru. Ten system pomiaru jest obecnie stosowany najczęściej na walcow­

niach ciągłych i na walcowniach grubej blachy.

Pośredni system pomiaru oparty na obliczeniu grubości wyj­

ściowej, na podstawie pomiaru grubości na wejściu walcarki i wydłużenia, okazuje się w praktycznej realizacji skompliko­

wany i również wymaga kontroli przez porównanie z pomiarem bezpośrednim.

Szereg zalet posiada regulacja z kompensacją najważniejsze­

go zakłócenia wejściowego, jakim jest odchyłka grubości metalu przed przepustem. W tym przypadku celowym jest nastawianie wzmocnienia -w gałęzi kompensacyjnej, na podstawie pomiaru gru­

bości metalu po przepuście. Ten sposób regulacji powinien zna­

leźć szersze zastosowanie, dzięki swej prostocie i zaletom.

Nastawianie jednej tylko wielkości ogranicza zakres regu­

la c ji, dlatego konieczne jest stosowanie regulacji złożonej, np. przez nastawianie odstępu walców i naciągów. W stanach przejściowych, gdy pracują obydwa układy, konieczna jest syn­

chronizacja ich pracy zapewniająca ograniczenie błędu grubo­

ści i uzyskanie żądanych parametrów stanu ustalonego.

Tak ze względów ekonomicznych, jak i ze względu na pewność ruchu, należy dążyć do możliwie prostych układów regulacyj­

nych. Szczególnie przy małych walcarkach konieczna jest bar­

dzo staranna analiza techniczna i ekonomiczna, ponieważ przy walcowaniu małych kręgów powstają duże straty podczas rozru­

chu i hamowania. Wówczas złożony układ regulacyjny może zna­

leźć uzasadnienie, pomimo zwiększenia kosztów inwestycyjnych.

Skuteczność regulacji grubości zależy w równym stopniu od samego układu regulacji, jak i od wejściowych odchyłek grubo­

śc i, od parametrów konstrukcyjnych walcarki oraz od działa­

nia układów regulacji naciągów i prędkości.

Wybór układu regulacji grubości zależy w sposób istotny od rozkładu odchyłek grubości wzdłuż metalu, maksymalnej wartości odchyłek, ich częstotliwości i gradientu, grubości końcowej i tolerancji.

Najczęściej wielkością nastawianą jest odstęp walców. Nie­

zależnie od rodzaju napędu, dobór optymalnej prędkości nasta­

wiania, przystosowanej do spodziewanych odchyłek grubości, to­

lerancji i programu walcowania odgrywa bardzo istotną rolę.

LITERATURA en Moyen d ’ un Calculateur. Internationale Eisenhüttenta­

gung, Düsseldorf 1965«

[7] Sims R.B.s Calculation of Roll Force and Torque in Hot Rolling Mills. Proc. Instn. Mech. Engr., 168 (1954).

[8] TTetjekow A .W .: Teoria raszczot i isledowanje stanow cho- łodnoj prokatki. Matałłurgia 1966.

[9] Górecki W .; Mniszek K .: Wyznaczenie i wpływ stałej sprę­

żystości klatki walcarki kwarto na samoczynne wyrównywa­

nie grubości taśm walcowanych na zimno. Prace Instytutów Hutniczych 19 (1967) nr 2.

[10] Hagel R.s Wpływ odkształceń sprężystych walcarki na dzia­

łanie układów regulacji grubości. Problemy Projektowe.

W druku.

[11] Lenze J .} Schliehpake G .; Schoele B.t Neuzeitliche Regel­

möglichkeiten für Schnellaufende Tandem Kaltwalzwerke.

Blech 1961 nr 11.

[12] Funke P.t Einfluss von Walzkraft, Walzgeschwindigkeit und Schmierstoffmenge auf die Masshaltigkeit des kalt­

gewalzten Bandes. Stahl u. Bisen 77 (1957) s . 874-881.

[13] Marrs S .S . x Recent developments and operating experience in Control of gage and setup of strip mills. Iron and Steel B ngr., 3 9 ( 1 9 6 2 ) .

[14] Briggs P .R .A .: Servo-control of strip thickness in rol­

ling mills. Automation Progress, Sierpień 1958.

[15] Sims R .B .t Briggs P .R .A .s Control of strip thickness in hot and cold rolling by automatic screwdown. Sheet Met.

Ind. 31 (1 9 5 4), s. 181.

[16] Biesiekierskij W .A ., Popow E . P . < Teoria sistem awtomati- czeskogo regulirowanja. Nauka Uoskwa 1966.

[17] Czeljustkin A .B ., Rozenman B .A .: Awtomaticzeskoje upraw- leńje prokatnymi stanami. Izd. Cwietnoj M et., Moskwa 1955.

[18] Byczków W.P.s Blektropriwod i awtomatizacja metałłurgi- czeskogo proizwodstwa. Vyd. Wysszaja Szkoła, Moskwa 1966.

[

19

] Fajnberg Ju .M .: Awtoregulirowanje pri chołodnoj prokatkie.

Metałłurgizdat, 1960.

[

20

] Campbell D .P .: Dynamika procesów. PWN Warszawa 1962.

[

21

] Grzybowski W .: Kompensacja-składowej dynamicznej i wpływu strat mechanicznych w nawrotnych walcarkach taśmy. Zeszy­

ty Naukowe AGH w Kiakowie, Elektryfikacja i Mechanizacja Gorniotwa i Hutnictwa nr 12 (1957).

todą stykową grubości taśm zimnowalcowanych. IMŻ, Spra­

wozdanie nr

735

^«

[

25

] Brodskij I . A . < Bkspluatacja priborow dla awtomaticzeskogo kontrolja tołszczyny lenty pri prokatke. Dokład na Wsie- sojuznom Sowieszozanii po Awtomatizacji Proizwodstwien- nych Processow, Magnitogorsk 1956.

[26] Grüner H

. 1

Untersuchungen Ober maschinenbedingte Einflüs­

se auf die Gleichmftssigkeit kalt gewalzter B&nder. Stahl u. Bisen 77 (1 9 5 7), nr

6

^.

[

27

] Albrecht G . : Verfahren und Geräte zur berührungslosen Bandstahl-Dickenmessung. Industrie - Anzeiger 78 (1956).

[28] Czeljustkin A .B .: Niepreriwnyj kontrol razmierow profilja

tung austretendem Walzgut. Patentschrift nr 977352, wyd.

styczeń 1966 NRF.

[32] Fibieg E . : Banddickenregelungen bei Kaltwalzwerken. AEG.

Mitteilungen 49 (1959) nr 12 oraz Blech 1961 nr 11.

[33] Lueg W ., Funke P .: Eine rechnerische Betrachtung über den Einfluss der Walzgeschwindigkeit auf Walzkraft und Band­

dicke beim Kaltwalzen. Stahl und Eisen 77 (1957), nr 20.

trol. AJEE Transactions Applications and Industry, mag 1959.

[39] Steinbrecher 0 .: Neuzeitliche Banddickenregelungen für Kaltwalzwerke. Bänder Bleche Bohre, 1966, nr 4.

i ich primienienie w awtomaticzeskich sistemach. Izd.

Maszinostrojenie, Moskwa 1966.

[44] Feldbaum A .A .: Wyczislitelnyje ustrojstwa w awtomaticzes­

kich sistemach. Fizmatgiz, Moskwa 1959.

[45] Hagel R .: Optymalizacja procesu walcowania blachy przez automatyzację. IMŻ Sprawozdanie nr R-1576.

[46] Wright W .G .: Modeling Steel milis on a digital Computer.

ców dla walcarki nawrotnej taśmyi zimnej. Sprawozdanie IMŻ, nr 1133.

[49] Hagel R1. : Układy numerycznego programowania w zastosowa­

niu do walcowni wstępnego przerobu. Praca doktorska, Gli­

wice, 1962.

[50] Kriz J . s Automatickę regulace tloustky pásu pri válcováni za studena. Hutnicke listy, 1966, nr 8.

[51] Hagel R . , Jońca J . , Kazior Z .: Pośrednie pomiary nacisków podczas walcowania. Prace IH 1959» nr 2.

[52] Hagel R.s Magnetoelasticke snimace pro mereni namahani.

Hutnicke listy, 1962, nr 2.

[56] Modelowanie Regulacji Nastawy Walców Walcowni Zgniatacz Huty Warszawa. Biprohut. Praca nr S 3001903.

[57] Porębski Jan: Określenie algorytmu dla układu sterującego procesem.walcowania na zimno. Praca doktorska AGH Kraków.

1966 .

STRESZCZENIE

Nowoczesne tendencje zmierzają do automatyzacji komplekso­

wej procesu walcowania, obejmującej całość czynności związa­

nych z produkcją na danym obiekcie. Stwarza to konieczność rozpatrywania walcarki jako całości, od procesów zachodzących w szczelinie walców począwszy, a na współpracy napędów i ukła­

dów regulacji kończąc.

W pracy autor przedstawia sposób identyfikacji walcarki ná- wrotnej, Umożliwiający ocenę działania wielkości nastawianych i zakłóceń w stanach ustalonych i nieustalonych. Posługując się wyprowadzonymi transmitancjami szczeliny walców i opisem matematycznym, opartym na linearyzacji równań opisujących pro­

ces walcowania, opracowano schemat blokowy walcarki ze sprzę­

żeniami zwrotnymi, pomiarem i kompensacją zakłóceń* Na podsta­

wie przedstawionego schematu blokowego, obliczono transmitan- cje walcarki, uwzględniające zarówno transmitancje szczeliny walców jak i transmitancje członów układów regulacji. Dalej uzupełniono schemat blokowy walcarki, rozszerzając go na napę­

dy bębnów. Ten schemat, wraz z obliczonymi transmitancjami dla naciągu, umożliwił analizę dynamiki naciągu i przeciwciągu, z uwzględnieniem wpływu zakłóceń występujących w procesie. Przed­

stawiony sposób identyfikacji walcarki autor zastosował do ana­

lizy i porównania znanych systemów regulacji grubości i do ba­

dania dynamiki procesu przy złożonej regulacji grubości. Wyni­

kające stąd ogólne wnioski, stanowią podstawę dla wyboru i pro­

jektowania systemów regulacji grubości walcarek nawrotnych.

Wnioski wynikające z analizy przebiegów błędu grubości i na­

ciągów podczas zmiany odstępu walców, z uwzględnieniem napędu o nastawianej i nienastawianej prędkości, zawierają nowe infor­

macje o działaniu złożonych układów regulacji grubości.

H3MEFEHHE H PEr301HPOBAHHE TQJMIHHH nQJIOCH B nPŒlECCE EEBEPCHBHOfl XOJIOflHOf? nPOKATKM

P e 3 D h e

B p a Ô O T e n p u B e x e H H c b h s h c y ą e c T B y r m H e b n p o n e c c e n p o i e a T X H w e x a y s j i e K T p H w e c K K U H h s j i e K T p o M e x a H H w e c K H M H B e i H ï X H a u x c o s - Hoft C T o p o H b i , h T s x H O J i o r m s c K H M H n a p a M e T p a M H c j p y r o f i C T o p o H H .

H a o c H O B a H H M T O M H o r o a H a Jiii3a T e x H O j i o m u n p o K a T K » p a3^{j ) a}6^o-

T 3 H 3 M a . e i i a T H ^ e c K a H m o n j i l n p o K a T H o r o C T a n a , K a n c a o i H o r o mho-

ronapaMeTpHoro ofíieicTa peryjmpoBaHHa. BsejeHu cooTBeTCTBeHHue

n e p e j a T O K H K i e $ y H K i i H H , p a 3 p a 6 0 T a n a 6jtok c x e i i a n p o K a T H o r o c T a n a c h3M e p e H H e m h K O M n e H c a n n e f l n o i i e x ,

I I o j i L 3 y H Cb M a T e M a r n é e C K O f l M o c e a b a ) n p o K a T H o r o C T a H a icaïc o 6 i - e K T O M p e r y j i H p o B a H M H n p o M 3 B e ;n e H a H a j i H 3 h c p a b B e H u e c h c t c m p e - r y j i H p O B a H H H t o j h r k h h n y T e u y c T a H O B K H H a T H x e H H Î f , n y T e M H a c T p o fl- K H M e X B a j i K O B o r o 3 a 3 o p a h n y T e M c o B M e c T H o r o p e r y a n p o B a H H a Ha- T H x e H H e m h M e x B a ji k o b h m s a s o p o M . O r j e j i B H O n o j B e p r H y T O a n a j i w a y B JiH H H H e T p a H c n o p T H o r o 3 a n a 3 S H B a H H a H a C H C T é M y p e r y j i n p o B a H H s . n p a H e n o c p e j C T B e H H O M H 3 M e p e H H H T o a ą H H H n o j i o c H .

I I p u B e ^ e H a H a j i H s K O C B e H H o r o H 3 M e p e H H H t o j h h h h h i n o j i o c Ł u

B w a c T H n o c B H m e H H o i ł j H H a M H K e n p o n e c c a n p o K a T K H p a c c M O T p è H O S e t t C T B H e CJI03KHHX C H C T e M p e r y j I H p O B a H H H T O Ä H H H H H S H H a M H ^ e C K H e n p o n e c c H n p o H c x o ^ H m i t e b o B p e M H n p o K a T K H c H a T H s e H H e M . n o x s e p - r H y T O a H a ; i H3y T a r n H B J ie H H H B H C T y n a r o m H e n p n c o B M e c T H O f l paCSoTe C H C T e m p e r y j I H p O B a H H H H a T a s t e H n e M h Me X B a ji k o b h m 3 a 3 o p o M , y K a3^H-

Bafl H a H e O Ö X O Ä H M O C T b C H H X p O H H 3 a n H H H S M e H e H H H MeaCBajI K O B o r 0 33^-

3 0 p a H H a T H X e H H H .

B H T o r e n p H B e j e H H y K a 3 a H H H n o B H Ô o p y h n p o e K T H p O B a m œ c h- C T em p e r y j I H p O B a H H H t o j i i u h h n h o j i o c h.

112

©

GAUGE MEASUREMENT AND CONTROL IN REVERSING COLD STRIP MILIS S u m m a r y

In the paper relationships between electrical and electro­

mechanical quantities and technological parameters are given.

Mathematical model of a rolling mill as a multivariable pro­

cess is presented on the basis of an analysis of rolling tech­

nology. Transfer functions are derived and an equivalent net­

work circuit of rolling mill with feedbacks, measurement and compensation of external random disturbances is described. On the basis of a mathematical model of single stand reversing mill, various automatic gauge control systems (screw control, tension control and combined methods) are analyzed and compa­

red. Time lag in thickness measuring systems is also conside­

red. An analysis of indirect thickness measurement systems is presented.

The chapter "Process dynamics" deals with theoretical appro­

ach to the problems of combined control systems (screw and ten­

sion) and dynamics of rolling with tension. The need of synchro­

nisation of screw and tension settings is pointed out. Recom­

mendations for selection and design automatic gauge controls systems are given.

Z E S Z Y T Y N A U K O W E P O L IT E C H N IK I Ś L Ą S K IE J

W dokumencie Pomiar i regulacja grubości taśmy w procesie walcowania nawrotnego na zimno (Stron 107-117)