Автоматизация проволочного стана 150

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  образовательное  учреждение высшего  профессионального  образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСТИТЕТ «МИСиС»

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ  И ИНЖИНИРИНГА

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ТРУБНОГО ПРОИЗВОДСТВА 
 
 
 
 
 
 
 
 

ДОМАШНЕЕ  ЗАДАНИЕ

на тему: Автоматизация проволочного стана 150 
 
 
 
 
 
 

Студентка                                                                                        

Преподаватель                                                                             
 
 
 
 
 
 
 

Москва 2011 
 

Содержание 

    1 Описание  объекта управления. Постановка  задачи автоматизации

    2 Постановка задачи для систем автоматизации прокатных станов

    3 Датчики  петли

    4 Список использованных источников 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1 Описание объекта управления. Постановка  задачи автоматизации

     Проволочный стан 150 предназначен для прокатки катанки и проката круглого сечения O4,5-22 мм с точностью ±0,05 мм из углеродистых и высоколегированных (в том числе труднодеформируемых) марок сталей и сплавов. На стане могут быть реализованы режимы контролируемой, нормализующей прокатки и термомеханической обработки. Температура конца прокатки может регулироваться в пределах 750-1 050 °С.

      Стан снабжен линиями для регулируемого двухстадийного охлаждения проката, механизированной линией уборки и пакетировки готовой продукции, оснащен автоматизированными системами управления прокатки и слежения за раскатом, а также локальными системами автоматического регулирования и управления технологическими агрегатами и механизмами. Максимальная скорость прокатки – 120 м/с, расчетная рабочая – от 23 до 110 м/с в зависимости от прокатываемого профиля.

      Непрерывный проволочный стан состоит из 13 горизонтальных клетей дуо, 4-х горизонтальных и 4-х вертикальных клетей дуо консольного типа, 2-х десятиклетьевых проволочных и 2-х двухклетьевых блоков низкотемпературной прокатки. Клети установлены последовательно в пять групп: черновую, 1 промежуточную, 2 промежуточную, чистовую с общим приводом (чистовой блок) и дополнительные две клети с общим приводом для осуществления низкотемпературной контролируемой прокатки. Прокатка ведется в две нитки в черновой и 1 промежуточной группах клетей и в одну нитку – в клетях 2 промежуточной группы, проволочного и низкотемпературного блоков. Схема расположения основного технологического оборудования стана показана на рисунке 1. 

     Рисунок 1 - Схема расположения технологического оборудования непрерывного проволочного стана 150 ММЗ

     1-загрузочые устройства, 2-загрузочный рольганг, 3-рольганговые весы, 4-печь для нагрева заготовок, 5-сталкиватель, 6-приемный рольганг с решеткой для заготовок, 7-родводящий рольганг, 8-усройство для гидросбива окалины, 9-трайбаппарат, 10-промежуточные разрывные ножницы, 11-стрелка, 12-черновая группа, 13-клети дуо 560, 14-клети дуо 500, 15-кривошипно-рычажные ножницы, 16-1-я промежуточная группа, клети дуо 360, 17-скрапные ножницы, 18-2-я промежуточная группа, 19-консольные клети дуо 280, 20-вертикальный петлерегулятор, 21-подводящая проводка с устройством для охлаждения раската, 22-трехручьевые универсальные ножницы, 23-горизонтальный петлерегулятор, 24-обрывные ножницы, 25-10-кл. чистовой блок 170/150, 26-линия водяного охлаждения проката, 27-трайбаппарат №1, 28-2-кл. низкотемпературный блок 190, 29-трайбаппарат, 30-виткоукладчик, 31-роликовый транспортер, 31-вентиляторная система охлаждения раската, 33-рольганг уборки витков, 34-устройство для сбора витков в моток, 35-загрузочная тележка, 36-крюковый конвейер, 37-инспекционный участок, 38-устройство для подпрессовки и увязки мотков, 39-весы, 40-разгрузочная тележка, 41-устройство для накопления и пакетирования мотков, 42-склад готовой продукции. Рабочая клеть дуо с горизонтальным расположением валков типоразмера 500*550 мм (клеть 9). Привод – от регулируемого двигателя постоянного тока через шестеренно-цилиндрический редуктор, универсальные шпиндели и муфты. Диаметр бочки валка – 590 мм; Длина бочки валка – 550 мм.

     Целью автоматизации является контроль провиса петли и регулирование скорости вращения валков. 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Постановка задачи для систем автоматизации прокатных станов

     К прокатке металла мелкого сортамента в последнее время предъявляются  повышенные требования к точности размеров проката . Это обьясняется требованием к конкурентноспособности продукции на внутреннем и мировом рынках. Исследованиями установлено, что наибольшее влияние оказывает натяжение металла в петлевом промежутке. Таким образом, ставятся повышенные требования к скоростному режиму прокатки.

     Наиболее  эффективно задача решается использованием прокатки с малым натяжением или  без натяжения.

     Прокатка  без натяжения вызывает проблему регулирования петель в межклетевых  промежутках.

    Основные  методы регулирования приведены  на рис.1.1 и 1.2 

Рисунок 1.1 - Регулирование петель в одно- и многониточных станах

Рисунок 1.2 - Один из возможных вариантов регулирования  петель в многониточных прокатных  станах

     При прокатке металла в некоторые  периоды естественного процесса изменения скоростей вращения двигателей относительная скорость вращения валков последующей клети может оказаться меньше скорости вращения последующих валков. вследствие этого возникает вероятность образования избытка свободного металла, то есть петли. Во всех случаях птля при прокатке не должна превосходить некоторой наибольшей величины, которую назовем предельно допустимой.

     По  эксплутационным соображениям петлю  желательно иметь достаточно малой, в частности и потому, что тогда  она более устойчива и уменьшаются  возможные удары хвостовой части металла, которые могут повлечь провреждения.

     При индивидуальном приводе валков предоставляется  возможность более гибкой и точной регулировкисоотношения скоростей  вращения валков смежных клетей, благодаря  чему облегчается возможность получения  более ограниченных размеров петли. Однако даже небольшое рассогласование скоростей вращения валков приводит к быстрому нарастанию петли и к значительному увеличению стрелы ее провиса или выгиба.

     При прокатке профилей с большой гибкостью (например плоского и круглого сечений), увеличение петли не приводит к появлению сколько-нибудь значительных сил сжатия свободного металла. В этом случае величина предельной петли определяется исходя из выбора практически рациональных размеров петледержателей или других приспособлений, служащих для накапивания петли. при этом необходимо принимать во внимание, что большая петля имеет собственную массу, которая может вызывать некоторое натяжение.

     Система регулирования петли является частью системы регулирования скоростного режима прокатки.

     Системы регулирования главных электроприводов  непрерывных и полунепрерывных  станов горячей прокатки различаются по двум признакам:

а) по способу  электрического воздействия на прокатный  двигатель;

б) по характеру  величин, подлежащих регулированию.

     Системы регулирования по способу электрического воздействия на прокатные электродвигатели можно свести к двум группам схем:

а) схемы с  регулированием напряжения источников питания;

б) схемы с  регулированием силы тока возбуждения прокатных двигателей;

в) схемы совместного  регулирования напряжения источника  питания и силы тока возбуждения прокатных двигателей.

     К первой группе относятся:

- системы поддержания  постоянства напряжения на шинах  параллельно включенных источников питания двигателей;

- устройства регулирования по схеме генератор-двигатель;

- системы с регулируемыми выпрямителями.

     Ко  второй группе принадлежат:

- системы с  непосредственным возбуждением  двигателей от регулируемых возбудителей;

- системы с  применением вспомагательных возбудителей в цепи возбуждения двигателей;

     По  характеру величин, подлежащих регулированию:

- системы автоматического  регулирования скорости валков  САРС;

- системы автоматического  регулирования величины петли  САРП;

- системы комбинированного  автоматического регулирования скорости вращения валков и величины петли САРСП;

- системы автоматического  регулирования размеров прокатываемого  металла;  

- системы полной  автоматизации. 

     Далее будем рассматривать только контур САРСП - комбинированной системы  автоматического регулирования скорости вращения валков и величины петли.

 
 

      Рисунок 1.3 - Блок-схема системы регулирования  скорости и петли (САРСП)

      Принцип действия системы в общем случае выглядит следующим образом: определенная величина угловой скорости w двигателя 2 задается либо величиной эталонного напряжения Uэ, либо уставкой выходного напряжения Uдс датчика скорости 3. Напряжения Uдс и Uэ сопоставляются в суммирующем блоке 4 и их разность Uу усиливается с помощью электронного усилителя мощности 7. Выходной ток Iр усилителя 7 подается в устройство управления 8. Последнее изменяет фазу включения a управляемого выпрямителя (таким образом, что приращение выпрямленного напряжения Uв, а следовательно и угловой скорости w двигателя 2 приводит к уменьшению величины разности Uу напряжений датчика скорости и эталонного.

      Размер  петли определяется напряжением Uдп, поступающим с датчика величины петли 6, изменяющего длину l петли  металла 5. Это напряжение в блоке 4 сравнивается с эталонным напряжением Uэ, которым задается необходимый размер петли. Разность этих напряжений Uу поступает на усилитель 7 и после усиления воздействует на устройство управления выпрямителем 8, заставляя выпрямитель 1 изменить выпрямленное напряжение Uв, а следовательно и угловую скорость w двигателя 2 в нужную сторону и на нужную величину. При этом абсолютная величина разности напряжений эталонного Uэ и датчика петли Uдп уменьшается.

      В системе регулирования скоростным режимом прокатки проволочного прокатного стана 150 выделим контур регулирования скорости и петли. Таким образом обобщенная схема (рисунок 1.3) примет вид (рисунок 1.4). 

Рисунок 1.4 - Структурная  схема контура автоматического  регулирования скорости и петли (САРСП).

На структурной  схеме (рисунок 1.4) приняты следующие  обозначения:

В - выпрямитель (тиристорный преобразователь);

Д - двигатель;

ДС - датчик скорости;

СН - сумматор напряжения;

ЭР - электронный  регулятор;

УУ - устройство управления выпрямителем;

П - петля;

ИП - измеритель петли;

ДП - датчик петли.

      Электронный регулятор ЭР и устройство управления выпрямителем УУ при этом можно объеденить в устройство управления выпрямителем. 

     Датчики петли 

     Для фиксации положения петли используются контактные, емкостные, индуктивные  и фотоэлектрические датчики (оптические с механической разверткой и без развертки).

     Практика  применения различных конструкций  датчиков провиса петли показала, что для этой цели наиболее подходят емкостные и фотоэлектрические  датчики.

     Наиболее  технологичными являются датчики, вмонтированные в петлевые столы, из них наиболее стабильно работают емкостные датчики петли. Большое влияние на них оказывает загрязнение окружающей среды. Существующие емкостные датчики мостового типа с двумя пластинами частично компенсируют загрязнение окружающей среды, однако не позволяет эффективно поддерживать величину петли заданных размеров. Точность поддержания в лучшем случае оказывается на уровне 10%.