冷轧卷取机的张力系统控制

第24卷第4期2002年8月

电气传动自动化

ElectricDriveAutomation

Vol.24,No.4Au.,2002

文章编号:1005—7277(2002)04—0036—02

冷轧卷取机的张力系统控制

杜京义

(西安科技学院,陕西西安710054)

摘要:论述了冷轧卷取机张力控制系统,包括轧制速度给定、卷经计算、张力控制等基本方法,说明了该控制精度高、系统易实现。

关键词:轧卷取机;张力控制系统;动态补偿中图分类号:TG333.2+4

文献标识码:B

Tensionsyi

Univyechnology,Xi’an710054,China)

Abstract:yforcoolmillwinderisdescribed,coveringmillvelocity,coildiametercalculationandtensionThemethodhasthefeaturesofhighaccuracyandeasyreality.Keywords:coolmillwinder;tensioncontrolsystem;dynamiccompensation

1引言

为某铜带厂研制的四辊可逆冷轧机,其中卷取机系统需实现张力设定、静态张力电流、各种补偿电流的计算,断带保护、圈数计算及显示等功能。传动部分为:主轧机一台电机对应一套传动控制系统,左/右卷取机各有两台电机各自对应一套传动控制系统,开卷机一台电机对应一套传动控制系统。其系统框图如图1所示。

流程是:首先根据来料厚度和轧制厚度,进行卷取机单/双电机的选择,然后选择开卷工作方式,开卷机上卷,点动穿带至左卷取机,开卷机和卷取机建立张力,进行开卷轧制,全部开卷后选择右卷工作方式,带尾再穿入右卷取机建立张力进行轧制,其后,左右向反复轧制直到成品厚度。

3卷取机系统的张力控制

为保证轧制过程中,每一道次的前后张力恒定,控制系统主要有以下环节。3.1轧制速度给定

正常轧制时,轧制的线速度取决于主轧机的线速度VM设定,主机转速设定nM由下式计算

π(1)nM=60iVM DM

式中i为减速比,DM为支撑辊直径(支撑辊传

动)。对于卷取机,作为卷取状态工作时,其速度设定为:

(α)

π(2)nW=60iVM1+ D

2轧机的工艺流程

该轧机的来料厚度为1.5～3.2mm,最小成品

厚度为0.2mm,带材宽度为150～350mm,最大卷径为1200mm,最大卷重为1500kg,最高轧制速度为3m/s,张力范围3～90kN,根据不同轧制要求,通过选择单/双电机来实现张力切换。其主要工艺

式中D为带卷直径,a为超调量,一般取0.1～0.2,即卷取机的线速度超前主轧机的10%～20%,以保证当卷取机建立张力后,速度调节器的输出有处于开卷状态的卷取机系统,为一固定的卷取方向的速度设定值,这样其速度给定与速度反馈方向相同,使速度调节器输出处于深度饱和,而当断带时,开卷系统能提

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供最大的制动力矩快速停车,并以较低的速度反转,

以利于带材缠紧。

3.2卷径测量及计算

CM<=Ce< 0.105和Ce<=E n,考虑电机的效率

η得

IT=0.105TDn 2iEη

(6)

在可逆轧机中,轧制线速度给定、张力电流、

加/减速动态补偿电流等都与带卷卷径D有着直接关系,卷经计算的精确程度直接影响到张力系统的控制精度。轧机系统中在导向辊及卷取电机的轴上各装一台脉冲编码器,再不考虑打滑的情况下,由于导向辊与卷筒之间的带材建有张力,同一时间段内通过导向辊的带材长度和卷筒卷取的带材长度相等,因此得

D=Dde×nde n*i式中,Dde、nde、n、i、转速3.3,包括带材静态张力矩MT、动态加/减速力矩MA、摩擦力矩MR等,最终控制结果是使由MT所产生的张力T保持恒定。由于没有张力计,可采用间接张力控制实现恒张力控制。由动力学及电动机电磁转矩公式

MT=TD 2

M

电机

式中n为电机转速,E为电动机的反电势。

3.2.2加/减速动态电流IA

在轧机加/减速过程中,为了保持张力T不变,卷取电机必须给出动态补偿电流IA。

IA=K1

[GD02+K2(D2-D402)BδdtDD

(7)

δ式中,GD00、B、材

IA在计算中忽略了线速度微分的符号,在实际处理中还需加上相应的符号。卷取状态时,加速时取正IA,减速时取负IA;开卷状态时,减速时取正,加速时取负IA。3.2.3摩擦力矩电流IR

摩擦力矩的产生比较复杂,可将其分为静摩擦和动摩擦。静摩擦主要表现为卷筒由静止到转动过程的摩擦,轧制超薄带时,在刚开车时,进行补偿,启动后要去掉补偿值,具体值可在实践中摸索。动摩擦的来源包括电机的空载摩擦,它与电机转速有关;和在轧制线上各设备作用于带材的摩擦,它与实际线速度由一定的关系。

IR=I

静

=CM<I

电机

MT=i×M(4)(5)

由上式可得

T=2iCM<I D

可以看出,要维持张力T恒定由两种方法,一

D=常数;二是使I反比是I为一恒定值,使CM<

D。第一种方法只适合于卷径变化量小的于CM<

工况,系统都工作在弱磁状态,电动机的功率得不

到充分利用。第二种方法即最大力矩法,控制系统特性有两个工作段:

第一段:恒定最大磁场,即零速至基速的额定磁场段。此段电动机满磁工作,调电动机电枢电压调速,电流必须与卷径成成比例变化,电动机能输出最大力矩。

第二段:弱磁,即基速至最高速段。这段是弱磁调速,电动机的电势保持恒定,电枢电流与带材的

轧制线速度成比例。

电动机实际输出的电流ID包括产生静态张力T所需静态电流IT、克服加/减速动态力矩所需电流IA、克服摩擦力矩所需电流IR等。3.2.1静态电流IT

2iCM<,又因为由式(5)可得静态电流IT=TD

+I0(n)+I0(V)(8)

空载摩擦式中,I静、I0(n)、I0(V)分别静摩擦电流、

电流、摩擦电流。

4结论

采用间接最大力矩法控制卷取机张力系统,控制精度高,系统易于实现。我们将该设计方法应用到所研制的四辊冷轧机中取得了的了令人满意的控制效果。

参考文献:

[1]电气传动自动化技术手册.机械工业出版社,1992.[2]顾绳谷.电机及拖动基础[M].机械工业出版社,1984.

作者简介:

杜京义(1965-),男,山东淄博人,硕士,讲师,主要从事自动化控制系统的教学及科研工作。

收稿日期:2002-01-12

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1jf1.html