автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка микропроцессорной системы ограничения пробуксовок на реверсивных станах горячей прокатки

Ч 2

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА и ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛПЩИ ЭНЕРГСТИЧЕСКИй ИНСТИТУТ

РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕШ ОГРАНИЧЕНИЯ ПРОБУКСОВОК НА РЕВЕРСИВНЫХ СТАНАХ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

Специальность 05.09.03. - Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание учонсЯ степени кандидата технических наук

На правах рукописи

ГУЗЕВ ВАЛЕРИЙ ВИКТОРОВИЧ

/

Москва - 1992

Работа вьпюлнена на кафедре Автоматизированного электропривода Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетического института.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент КОЗЫРЕВ С.К.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор АВДЕРС В.И.

кандидат технических наук, начальник НИЛ ШАТ КРУГЛЯНСКИЙ И.М. Ведущее предприятие - Карагандинский металлургический комбинат

Защита состоится 18 декабря 1992 года в аудитории М-214 в /час. ¿У^кин. на заседании специализированного Совета К-053.16.06 Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской революции энергетического института.

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 105835 ГСП, Москва, Е-250, Красноказарменная ул., 14, Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан /$ /■гсУт^У^1992 г.

Ученый секретарь Социализированного Совета К-053.16.06

к.т.н..доцент — Т.И.АНЧАРОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Ведущее место среда прокатных станов в металлургическом производстве занимают наиболее мощные, высокопроизводительные реверсивные станы горячей прокатки- слябинги и блюминги. По мере интенсификации процессов прокатки возрастает количество и степень воздействия на оборудование стана такого неблагоприятного явления, как буксования валков.

В процессе буксования валков в упругих многомассоаых системах индивидуального привода наблюдаются, вынужденные крутильные колебания с частотой 1020гц и резонансные явления,сопровождающиеся раскрытием многочисленных зазоров и упругими ударвми в схшнделшых устройствах. Большие динамические перегрузки приводят к аварийным поломкам оборудования стана: шпиндельных устройств, рабочих валков, станинных роликов, электродвигателей.

Изестные устройства контроля пробуксовок не обеспечивает: надежную защиту главного привода реверсивных станов горячей прокатки от буксования валков.

В диссертационной работе, на основе имитационного моделирования процесса буксования валков на модели главного привода горизонтальных валков и многочисленных эксперименталшых исследования показан характер развития процесса буксования валков, найдены параметры, по которым можно распознавать пробуксовки и предложены пути их устранения. Определены оптимальные пороговые значения этих параметров.

Цель работы. Целью настоящей работы является разработка системы ограничения пробуксовок на реверсивных станах горячей прокатки, обеспечивающей надежную защиту от буксования валков.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи: [. Анализ существующих способов и систем автоматического контроля

буксования валков; 3. Исследование процесса буксования валков на математической модели главного привода с целью выявлеш'.я условий возникновения и возможности его устранения; 5. Статистический анализ параметров фиксации пробуксовок и

определение их оптимальных пороговых значений: I. Разработка и внедрение устройства ограничения пробуксовок.

Методика проведения исследования.

В работе использованы результаты теоретических и экспериментальных исследования. Теоретические исследования проводились на математической модели главного привода горизонтальных валков слябинга. Экспериментальные исследования проводились на блюминге 1300 Нижнетагильского металлургического комбината (НТМК) и слябинге II5Q Карагандинского металлургического комбината (КарМК).

Научая новизна.

Новизна проведенных исследований заключается в следующем:

1.B результате моделирования процессов буксования валков на математической модели главного привода горизонтальных валков установлено, что в начальной стадии развития буксования валков при резком снижении величины момента сил трения на контактных поверхностях между слитком и одним из валков в течение I80-20Cmo наблюдается перераспределение нагрузок между приводными двигателями. При этом, срыв нагрузки на приводном двигателе буксуодего валка компенсируется увеличением нагрузки на более загруженном двигателе другого валка.

Если в начальной стадии развития пробуксовки перевести привод в режим торможения, то на определенной скорости буксование валков прекратится. Найдены зависимости величины скорости, на которой прекращаются буксования валков, от степени развития пробуксовки в момент подачи задания на торможение привода.

2.Предложена и испытана методика регистрации исследуемых параметров привода в реасиме буксования валков при помощи микропроцессорного устройства с дальнейшей обработкой информации на персональной компьютере.

3.Разработан и внедрен в промышленную эксплуатацию новый регулятор деления нагрузок, отличающийся от известных тем, что он действует лишь в сторону снижения скорости прокатных двигателей.

4.Разработаны алгоритмы и программное обеспечение микропроцессорной системы ограничения пробуксовок на реверсивных станах горячей прокатки с использованием методов статистической теории распознавания образов для решения задачи автоматического контроля буксования валков как случайного процесса.

5.Определены пороговые значения наиболее информативных параметров для обнаружения пробуксовок, обеспечивающих приемлемую вероятность

, правильного обнаружения пробуксовок и допустимую вероятность ошибочных решений.

Практическая ценность. В результате проведенных исследований создана и освоена в эксплуатации новая система ограничения пробуксовок главного привода слябинга 1150 Карагандинского металлургического комбината. Система обеспечивает автоматическое определение начальной стадии развития буксования валков и выдачу команды на перевод привода в реют торможения за время, не превышающее 0.04с с вероятностью правильного распознавания этого процесса, равной 0.96. Полученные в работе результаты и выводы могут быть использованы при решении подобных задач на всех реверсивных станах горячей прокатки.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

1.На научно-технической конференции "Проблемы вычислительной математики и автоматизации научных исследований", г.Алма-ата, октябрь, 1968г.

2.На научно-технической конференции "Автоматизация электроприводов и оптимизация режимов электропотребления", г.Красноярск, октябрь, 1991г.

3.На семинаре и заседании кафедры Автоматизированного электропривода МЭИ 18 октября 1992 года.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликованы три печатные работы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, кратко изложено содержание диссертации. В первой главе дается анализ технологических особенностей прокатки металла на слябинге с индивидуальным приводом валков и причин возникновения буксования валков. Показано, что основной причиной неустойчивого процесса прокатки является снижение коэффашиента трения на контактных поверхностях между слитком и валками. Проведен анализ известных систем и способов контроля буксований. Показано, что демпфирующая способность электропривода слябинга мала и

какое-лиОо воздействие со стороны двигателя на процесс демпфирования колебаний не эффективно. Проведен анализ работы типичного регулятора деления нагрузок, используемого в том числе и на слябинге 1150 КарМК. Выполнен обзор предшествующих работ.

Анализ существующих способов и систем автоматического контроля буксований показал, что действующие системы управления главными приводами реверсивных станов горячей прокатки не обеспечивают надежную защиту от буксования валков.

Основной причиной возникновения буксования валков является резкое снижение коэффициента трения на контактных поверхностях между слитком и валком. Изменение коэффициента трения в процессе прокатки слитка носит случайный характер и может быть вызвано множеством факторов. К ним прежде всего следует отнести:

- состояние поверхности и материал валков (разгар износ);

- масса, химический состав, прогретость прокатываемого слитка;

- скорость прокатки;

- промежуточная среда между- валком и слитком, которую составляют окисные пленки, вода, пар, загрязнения;

- величина обжатия за пропуск.

Поверхность прогретого металла всегда покрыта окалиной, а при прокатке в очаг деформации вовлекаются также вода и ее пары. Чем вьше температура и толще слой окалины на поверхности слитка, тем легче она отделяется в очаге деформации. При попадании окалины в контактную зону "валок -слиток" (особенно при прокатке с большими углами захвата) происходит резкое снижение коэффициента трения в 2-2.5 раза, что приводит к созданию широкой области неустойчивого . процесса прокатки и развитию буксования валков.

В процессе буксования валков в упругих многомассовых системах индивидуального привода наблюдаются вынужденные крутильные колобания с частотой 10-20ГЦ и резонансные явления, которые сопрововдаются раскрытием многочисленных зазоров и упругими ударами в шпиндельных устройствах. Коэффициент динамичности при этом может достигать 3-4 кратного значения. В работе показано, что демпфирующая способность электропривода мала (коэффициент электромеханической связи для верхней и шхней линий электропривода составляет соответственно 0.06 и 0.04) и какое-либо воздействие со стороны дютателя ра процесс демпфирования колебаний не аффективно.

Большие динамические перегрузки приводят к механическому износу и аварийным поломкам дорогостоящего оборудования. Так, на слябинге ИБО КарМК с начала текущего года по этой причине вышли из строя рабочий валок и два шпинделя, а стоимость одного шпинделя составляет около 10 млн.руб.

Воздействия от буксования валков мошо существенно ограничить, если обеспечить быстрое снижение частоты вращения прокатных двигателей. Снижение скорости приводит к прекращении буксования и восстановлению устойчивости технологического процесса. Этим приемом пользуются операторы при ручном управлении, так как в структуре действующих систем управления главным приводом, как правило, отсутствуют функциональные узлы, позволяющие контролировать буксования валков. Стремление хе операторов сократить число буксований вынувдает их ограничивать скоростные парамотры прокзтки и работать с большой напряженностью.

Таким образом, проблема защиты электромеханической системы главного привода от буксования валков является актуальной. Она включает в себя две основные задачи:

- предупреждение буксований:

- ограничение буксований путем своевременного их обнаружения и устранения.

В качестве мер для решения задачи предупреждения буксований гаюльзуют:

-нанесение на поверхность валков накатки или насечки; -удаление с поверхности слитка окалины; -обеспечение равномерного прогрева слитка;

-применение мехчютческих защит (предварительной и максимальной).

Однако, эта мероприятия лишь частично сокращают количество, ю не исключают развитие буксований.

В рамках решения задачи предупреждения буксований было [родложено устранить известный, в том числе и из исследовательских 1абот, проводимых сотрудниками кафедры АЭП МЭИ, принципиальный :едостаток типичного регулятора деления нагрузок (РДН), который опользуется и на слябинге 1150 КарШ. Этот недостаток заключается в ом, что РДН на ранней стадии развития пробуксовки увеличивает корость приводного двигателя буксующего валка и тем самым пособствует развитию буксования валков.

Для устранения этого недостатка разработан и сдан в опытно-промышленную эксплуатацию новый РДН, который действует только в сторону снижения скорости более загруженного приводного двигателя. За время опытно-промышленной эксплуатации предложенного РДН на слябинге 1150 количество буксований сократилось в среднем на 50i от их общего количества.

Однако, устранение этого недостатка типичного РДН хотя и сокращает количество, но не исключает развитие буксования валков. Таким образом, проблема ограничения пробуксовок остается актуальной.

Известен ряд работ, направленных на ограничение пробуксовок. Наиболее интересеные из них работы Гераймовкча И.Т., Перепелицы В.А., Кабиашвили P.P.

Известные устройства,направленные на ограничение пробуксовок с обнаружением их различными фотооптическими и тензометрическими датчиками, из-за их низкой чувствительности и недостаточной надежности в условиях воздействия на измерительные элементы датчиков значительной вибрации, высокой температуры, интенсивного парообразования, практического применения не нашли.

Выбор параметров для фиксации пробуксовок определяет слоашость аппаратной части устройства ограничения пробуксовок. Наиболее удобно для этого использовать электрические параметры, доступные для непосредственного измерения в процессе прокатки.

Существующие устройства с фиксацией пробуксовок по электрическим параметрам прокатки обеспечивают фиксацию ■ не более 50* пробуксовок и осуществляют при фиксации пробуксовки торможение привода до полной остановки, что усложняет работу оператора и увеличивает цикл прокатки.

Во второй главе представлены результаты исследования процесса буксования валков на математической модели главного привода горизонтальных валков, связанных между собой через металл. Показано, что развитие буксования валков в начальной стадии мотет быть прекращено тормоаением привода. Выделены наиболее информативные параметры прокатки для фиксации пробуксовок.

Систематически исследовать процесс буксования валков при прокатке на реверсивном стане крайне сложно, так как возникают они по неконтролируемым причинам и носят случайный характер. Практически

невозмозкно воспроизвести или записать их в одних и тех же условиях.

Изучить это явление позволяет математическая модель главного привода прокатного стана. Для выполнения научных исследования и построения математической модели Оыло использовано достаточно эффективное и универсальное средство - пакет прикладных программ Машинного Анализа и Синтеза Систем (МАСС).

В основу модели положено условие, так называемой, "простой прокатки", когда оба валка приводные, имеют одинаковые диаметры, окружные скорости и на слиток действуют только силы, приложенные к валкам. Принято также, что слиток по механическим свойствам однородный.

Математическое описание модели главного привода горизонтальных валков (ГП), связанных через металл состоит из математического описания электромеханической системы электропривода ГВ и известного из теории прокатки взаимодействия металла с валками в очаго деформации. Механическая часть главного привода представлена двухмассовой системой.

Во взаимодействии валков с металлом значительную роль играет коэффициент трения на контактных поверхностях меаду слитком и валком. Широко известна зависимость коэффициента трения цск от скорости относительного скольжения контактируемых поверхностей «у, которая была положена в основу взаимодействия валков с металлом. При увеличении лу величина коэффициента трения уменьшается.

Данная зависимость получена экспериментальным путем Куприным М.И. ¡1 приводится во многих литературных источниках, в частности я писсортациошшх работах Клепикова В.Б. и Паталахи В.И. Данная зависимость мояет быть представлена выражением (I), которое и пользовалось в математической модели.

цск = (хтеис • в-0-25(Ув-УМ)_ []_ | агоЪк(Ув-УМ)а], (I)

* ил

ф/д>1 X Я

^дэ: Цо= -д--коэффициент скольжения при ¿V = О;

И- радиус валка; величина обжатия;

ув- скорость валка;

ум- скорость металла;

рипах- максимальная величина коэффициента трения.

В результате имитации буксования валков на математической модели получены переходные процессы буксования валков. Процесс буксования валков можно разбить на две стадии. В начальной стадии развития буксования в течение 180-200мс наблюдается перераспределение нагрузок мевду двигателями, вызванное спадом тока приводного двигателя буксующего валка и практически таким же ростом тока на другом приводном двигателе. При этом скорость буксующего двигателя растет при снижении скорости ведущего, более загруженного приводного двигателя. Суммарный статический момент и скорость слитка практически не изменяются.

Если резерв сил трения на валке ведущего более загруженного приводного двигателя оказывается недостаточным для компенсации падения сил тре1ия на буксующем валке, то развитие буксования валков переходит в так называемый режим "двухстороннего буксования", когда происходит срыв нагрузки на более загруженном приводном двигателе и его скорость возрастает. Дальнейшее развитие буксования приводит к остановке слитка в валках.

Для выяснения соответствия полученной математической модели объекту исследования, было проведено сравнение результатов расчета на математической модели с экпериментальными данными процесса буксования на слябинге ИБО. В качестве критерия идентификации выбраны следующие параметры: -время начальной стадам развития пробуксовки; -величины параметров прокатки и интенсивность их нарастания; -амплитуда и частота колебаний.

Из сравнения результатов моделирования с экспериментальными данными при одинаковых начальных условиях установлено, что полученная модель главного привода ГВ, связанных мезду собой через металл, удовлетворяет решению поставленных задач.

Первой и определяющей задачей при разработке устройств автоматического кантроля буксования валков является выбор наиболее информативных параметров для фиксации пробуксовки. При этом следует иметь ввиду, что рациональный выбор параметров в значительной мере определяет уровень вероятности правильного распознавания буксования

валков.

Из полученных на модели переходных процессов при буксовании

валков очевидно, что наиболее информативными параметрами для фиксации буксования валков в началшой стадии их развития являются: разность токов (.1), их производных и разность скоростей (»№), которые

обладают достаточно высокой чувствительностью к изменению момента нагрузки при буксовании и изменяются в широких пределах. Поэтому предлояено их использовать для фиксации пробуксовок.

Если в начальной стадии развития пробуксовки снижать скорость двигателей, то через определенный промежуток времени она прекратится. Время, в течение которого происходит прекращение буксования, зависит от степени развития пробуксовки, т.е. от величин в момент подачи задания на торможение привода. За счот подачи в различные моменты развития пробуксовки задания на торможение получены зависимости времени устранения буксования ^уб) от этих величин. Данные зависимости приведены на рис.1а,б,в.

Величина скорости, при которой происходит устранение буксования (Щб) в процессе тормохения привода зависит от времени с момента возникновения буксования до начала тормохения (1:нт). На рисЛг приведены полученные зависимости величины скорости, на которой происходит устранение буксования в процессе тормохения привода, от времени с момента начала буксования до момента подачи задания на снижение скорости приводного двигателя.

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследования, описана система сбора статистической информации. По результатам обработки осциллограмм построены гастограммы распределения параметров прокатки. Получены оптимальные пороговые значения параметров фиксации пробуксовок.

Регистрация информации об исследуемых параметрах при буксовании валков сопряжена со значительными трудностями в силу случайного характера их появления при прокатке. Для записи параметров, характеризующих процесс прокатки и накопления статистической ннфорнащя об изменениях параметров прокзтки при возникновении буксования валков, была разработана система регистрации параметров (СРП).

Основные узлы и элементы СРП: унифицированное микропроцессорное устройство (УМУ-1) на базе процессора 1801Ш1; электроннолучевой осциллограф (ЭЛО); самописец (ЭС) и в качество накопителя на магнитной ленте - бытовой магнитофон (ЕМ). Вили разработаны две

Рис. I

программы:"Запись параметров прокатки при буксовании валков в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)" и "Просмотр зоны ОЗУ на осциллографе".

Программа "Запись параметров прокатки при буксовании валков в ОЗУ" обеспечивает регистрацию одновременно восьми параметров и позволяет варьировать как количество, так и состав регистрируемых параметров в зависимости от решаемой задачи. Буксование валков контролируется по текущим параметрам прокатки, которые записываются в оперативную память УМУ-1. Программа "Просмотр зоны ОЗУ на осциллографе" осуществляет выдачу содержимого записанной зоны памяти на ЗЛО, что позволяет проанализировать характер-процесса.

На вход УМУ-1 подаются сигналы с датчиков тока и датчиков скорости верхнего и нижнего привода ГВ. Производные токов вычисляются программными средствами в УМУ-1.

В процессе прокатки идет непрерывный контроль пробуксовок по текущим параметрам прокатки 1в, Изад, ив, т и

сигналу с устройства контроля пробуксовок (разработанного в заводской лаборатории КарМК), которые вводятся в СРП и записываются в ОЗУ. Фиксация пробуксовок в СРП осуществляется путем сравнения текущих параметров прокатки »1тек., -^тек., лТ/твк., с опытными пороговыми значениями этих параметров.

В СРП применен специальный алгоритм регистрации параметров прокатки. Запись параметров прокатки в ОЗУ осуществляется по "кольцу", т.е текущий параметр прокатки записывается в ячейку, заполненную самой первой в этом объеме памяти. Причем в ОЗУ сохраняется информация, записанная до фиксации в течение 5 секунд и 5 секунд после фиксации пробуксовки. Зафиксированный фрагмент прокатки просматривается и анализируется на осциллографе ЗЛО. Орагмент прокатки, представляющий интерес, записывается либо на ЕМ или ЭС. Для обработки записанной информации она передаётся по последовательному каналу в память персонального компьютера и выводится на печатающее устройство.

В процессе исследований на слябинге 1150 регистрировались и определялись следующие параметры: продолжительность буксования и время реакции оператора на буксование валков; порядковый номер прохода слитка, на котором наблюдалось буксовании валков; тип прокатываемого слитка; марка стали; количество буксований за смену.

В результате статистической обработки полученных осциллограмм и записей на мапштные кассеты построены полигоны распределения исследуемых параметров. Расчитаны их числовые характеристики.

Полигоны распределения аппроксимированы нормальным законом распределения:

I г (Х-гш)2

f(x)= -- • ехр--5—

t 2>Gx¿

где: х - исследуемый параметр, как случайная величина;

гох'Сх- математическое ожидание и србднеквадратическое отклонение соответственно параметра "х".

Для каждого случая вычислен критерий согласия х2 и допустимое XI2 его значенио при уровне значимости d= 0.05.

Анализ экспериментальных и теоретических данных, а также сравнения х2 и xl2 показывают, что гипотеза о нормальном распределении исследуемых параметров может быть принята в большинстве случаев.

Требуомое количество опытов определялось из условия: 10* доверительного интервала при доверительной вероятности 0.05. В результате обработки более 200 осциллограмм были построены гистограммы распределения максимальных величин «.I .«¡^.»w при прокатке без буксования валков и при буксовании валков.

Задача фиксации пробуксовок состоит в том, чтобы по результатам ограниченного числа измерений параметров наиболее правильно определять начальную стадию развития буксования валков.

Если в результате измерений получен вектор z{xl.z2,..то принимается гипотеза типа z, т.е. считается, что присутствует образ г-го класса при выполнении следующей системы неравенств:

¿1V,Wf<*'Ph> g^VVKx/Ph) ■ 0)

для всех q/z

где: Fh -вероятность появлония образов h-oro класса;

d^ -стоимость потерь при принятии репония о

присутствии образов Z-ro или q-ro класса соответствошю при фактическом присутствии образов

(2)

ъ-го класса;

г (х/(3ь)-многомерный закон распределения плотности

вероятностей для 11-го класса (многомерность функции Г(х/рл) определяется мерностью вектора "х",' т.е. количеством параметров); к -количество разделяемых классов.

Выражение (3) существенно упрощается при распознавании образов в двух классах (к=2) по одному параметру п=1 (одномерный случай распознавшем образов).

Распознавание пробуксовок в классах "I" и "2" (при прокатке без буксования валков- класс'Ч" и при буксовании валков- "2") по параметру мх" сводится к выбору порогового значения этого параметра, обеспечивающего достижение приемлемой вероятности правильного обнаружения образов класса "2м без превышения допустимых вероятностей ошбок. Ошибки первого рода- ложное срабатывание (образ класса "I" принимается за образ класса "2") и ошибки второго рода-пропуск сигнала (образ класса "2" принимается за образ класса "I") приводят к определенным потерям.

Необходимо выбрать такое значение "Хо", которое обеспечило бы в среднем минимум потерь при принятии решения о принадлежности измеренного "х" к классу "I" или "2". Для определения оптимального значения порога "хо" использована статистическая теория минимального среднего риска (критерий минимального среднего риска Бейса).

В результате расчета получены оптимальные пороговые значения контролируемых параметров для условий слябтгга 1150. На рис.2а,б,в показаны графики зависимостей характеристик распознающего устройства от пороговых значений параметров фиксации пробуксовки.

Такт образом, при фиксации пробуксовок по оптимальному пороговому значению разности токов (д1*=0.34) вероятность правильного распознавания пробуксовки (ру) составляет 793, лоаного срабатывания (Рлс) 15й и пропуска сигнала (тар) При фиксации

тробуксово;; по оптимальному пороговому значению разности производных гоков =7) вероятности правильного" распознавания пробуксовки доставляет 04%, локного срабатывания 17* и пропуска сигаала При фиксации пробуксовок по оптимальному пороговому значению разности зкоростей (<лу =0.17) рло 72:?, Рлс=» 14.? и тар= 1С«.

1 1 -

х 1 Ei

1 X

ßc 1 1

/ 1 ■ 1

1 ! fíf

1 i

i i ,

1 1

L_ t

1 1

Fac 1 1

1 !

l 1 Fnp

1

1

ю

Я)

jûû 80

"Г Fi/

у

1

1 1

\ S

у/

Fnp

/ 1

¿>/s ¿}/ss am am аае ¿У/

Рис.2

Из результатов моделирования (см.рис.1а,б,в,г) определены время, за которое происходит устранение пробуксовки при фиксации е8 по оптимальным пороговым значениям и величина скорости, на которой буксование прекращается. Исходя из этого, быстродействие МбОБ при {мксации пробуксовки по оптимальным пороговым значениям должно быть не ниже 0.04с.

С целью повышения надежности и обеспечения достоверной фиксации различных по характеру развития буксований предложено осуществлять многоканальный контроль с общим выходным блоком. Показано, что результирующая вероятность правильного распознавания буксования при этом составит 0.96.

В четвертой главе рассматривается разработанная микропроцессорная система ограничения буксования валков (МСОБ) и приводятся результаты опытно-промышленной эксплуатации системы на слябинге 1150 КарМК.

Результаты имитационного моделирования и экспериментальных исследований были использованы при разработке МСОБ на слябинге 1150. Система ограничения пробуксовок реализована с применением унифицированного микропроцессорного устройства (УМУ-1), разработанного на кафедре ЛЭП МЭИ.

Принципиальная схема системы управления главного привода 1В с МСОБ представлена на рис.За. Где: ' •

РСв.РСн- регуляторы скорости верхнего и гапяего электропривода ГВ; РТв.РГн- регуляторы скорости; РНв.РНн- регуляторы напряжения; ТВв.ГВн- тиристорные возбудители; Гв.Мв и Ля.Мн- генераторы и электродвигатели системы Г-Д; ДНв.ДКн- датчики напряжения; ДЭв.ДЭн-датчики эдс; ДТв.ДТн- датчики тока; СКАЛ- сельсшшый командоаппарат; ЗВУ - фазовыпрямительное устройство; УВ - управляемый выпрямитель; ЗИ - задатчик интенсивности.

Алгоритм работы МСОБ был реализован в виде программы микропроцессорного устройства, которая записана в ПГОУ и занимает ЗК байт. Время работы МСОБ по наиболее длинному циклу программы не превышает 1нс.

Блок - схема алгоритма рабочей программы представлена на рис.36. В МСОБ вводятся токи якоря с датчиков тока верхнего (ДТв) и нижнего (ДГн) приводных двигателей, скорости верхнего (с датчика ДСв) и нижнего (с датчика ДСн) привода. В процессе прокатки сликов в

__vi pc» pt. ph> jl™«

K HOTWIOW

MTTUttrVtM WVKO»

•(»JEOBa

üri

3

{ mcob jjmh

Im pc«

PT»

143« | U3el

üpr;. ¿lt*.

oga

BOOK-CXEMA A/JTOPKTMA PABOTU UCOS

L

IBSOl TCKDIUX {JAP AM ET PO» PPOKATKM I», in. V. .VM

fLAGxO

—31—

1

k&ECTH II ftUKMCdHTb

ail,dli.il!« »I.l»-I

dt dl dl

TT

"y

V>K'lion »VCOWjioi

T"

>

PLAG. 1

ÄA J

TOPMOXtHKt

D

<T W»,VB» 0 V

SCTABOkHTb ViAT TLAC» 1

»XOJA »AAATIHKA HBTtHCUftUOOTM

■lilbVl

1

W.,V« < W.B-

c.

Puo.s

МСОБ непрерывно осуществляется опрос этих параметров и вычисление их разностей. Программными средствами вычисляются значения разности токов »1, их производных и скоростей Если любой из трех

текущих параметров прокатки превысит соответствующее пороговое значение этих параметров, то устанавливается флаг фиксации пробуксовки и выдается управляющее воздействие на шунтирование входа задзтчика интенсивности. Торможение осуществляется до скорости, при которой буксование прекращается. После этого, шунтирование входа ЗИ снимается и оператор продолжает процесс прокатки.

В настоящее время алгоритм организован так, что торможение осуществляется до фиксированной скорости. Если- при этой скорости буксование не устранится, то торможение привода осуществляется до полной остановки. Такие случаи составляют 3? от всех пробуксовок.

Для оценки качества работы МСОБ в период опытно-промышленной эксплуатации количество срабатываний МСОБ фиксировалось механическим счетчиком, установленным в помещении дежурных электриков. При срабатывании МСОБ шунтируется вход ЗИ, у оператора на посту управления загорается сигнальная лампочка и параллельно выдаётся сигнал на механический счетчик.

Эффективность работы МСОБ оценивалась по показаниям механического счетчика, наблюдениям операторов и путем выборочной записи процесса буксования валков в оперативную память МСОБ с последующим анализом на экране осциллографа.

За время опытно-промышленной эксплуатации на основании золученной информации установлено, что МСОБ обеспечивает фиксацию и устранение не менее 95? буксовок от их общего числа.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Показано, что проблема защиты электромеханической системы зеверсианых станов горячей прокатки от буксования валков является ¡ктуальной, так как действующие системы управления и различные г'стройства контроля буксований не обеспечивают надеягную защиту от фобуксовок.

2. Разработан и сдан в опытно-промышленную эксплуатацию новый югулятор деления нагрузок, отличающийся от известных тем, что он действует лишь в сторону сгапсения скорости прокатных двигателей.

Эксплуатация этого регулятора показала, что число пробуксовок сократилось в среднем на 50? от их общего числа.

3.В результате исследования на математической модели процесса буксования валков определено, что время развитая буксования валков в начальной стадии составляет 180-200мс. Установлено, что если в этот период подать задание на торможение привода, то на определенной скорости буксование прекратится.

4.Применение статистического критерия минимального среднего риска Бейса позволило найти оптимальные пороговые значония параметров фиксации пробуксовок. Показано, что контроль буксования валков по этим значениям обеспечивает правильное распознавшие буксования с вероятность г£= 0.96.

5. Сформулированы требования к МСОБ по быстродействию. Она должна обеспечить быстродействие не ниже 0.04с.

6.Внедрение в промышленную эксплуатацию разработанной МСОБ на слябинге 1150 КарМК обеспечивает фиксацию и устранение 95* буксований валков от их общего количества.

Основные _ положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Фешин Б.Н., Гузев В.В. Имитационное моделирование многосвязных систем автоматического регулирования и режимов работы Промышленных объектов//Проблемы вычислительной математики и автоматизации научных исследований: Тез. докл. Респ науч. -техн. конф. октябрь 1988г. - Алма-ата, 1988. -С.56.

2.Гузев В.В, Кашицын A.B., Козырев С.К. Разработка микропроцессорной системы контроля и диагностики электроприводов слябинга и режимов работы стана// Автоматизация электроприводов и оптимизация режимов злектропотребления: Тез. докл. краевой науч. -техн. конф. октябрь 1991г. -Красноярск, 1991. --С. 17-18.

3. Гузев В.В.Система фиксации и устранения буксования валков на реверсивных станах горячей прокатки. -М., 1992. -24с. -Деп. в Черметинформацию, 20.06.92, N5878.

i;:.;:,, ÍCC\ u. Jó'W

in ¡mijmih н-и к............i ■ им.IM ! i