Моталки реверсивных станов холодной прокатки

Электропривод моталок реверсивных станов служит для намотки и смотки прокатываемой ленты и поддержания постоянного натяжения во всех режимах работы. Для постоянства натяжения необходимо, чтобы линейная скорость наматывания или разматывания полосы оставалась равной скорости выхода (входа) металла из валков, поэтому угловую скорость моталки надо менять в соответствии с изменением диаметра навивки и скорости прокатки.

Цикл работы двигателя моталки реверсивного стана включает заправку полосы, разгон, работу при скорости намотки и торможение. При исчезновении напряжения необходимо автоматически останавливать моталку и весь стан. Диапазон регулирования скорости составляет 1:30, а точность поддержания заданной скорости 3 %. Для выполнения всех этих условий требуется привод постоянного тока ТП-Д, регулируемый изменением напряжения якоря и потока возбуждения двигателя. Регулирование скорости, обусловленное изменением диаметра навивки, производится изменением потока, а регулирование, необходимое в связи с изменением скорости прокатки – изменением якорного напряжения.

Очень важно контролировать степень натяжения полосы. При прямом контроле используют специальные датчики натяжения, при косвенном – датчики тока, ЭДС и напряжения для проверки условия постоянства натяжения (мощности, расходуемой на натяжение): EI_Я=const. Может использоваться многодвигательный привод, причем якори двигателей могут запитываться как от общего преобразователя напряжения, либо от индивидуального.

Рис. 7.7. Электропривод моталки реверсивного стана холодной прокатки.

На рис. 7.7, а показана схема привода моталки стана 700, предназначенного для холодного проката полосы шириной 400 – 800 мм и толщиной 0,5 – 1,0 мм. Моталка приводится в движение двумя двигателями М1, М2 с независимым возбуждением мощностью по 70 кВт. Якори двигателей соединены последовательно и питаются от реверсивного тиристорного преобразователя ТП. При прокатке с малыми натяжениями один двигатель М1 механически отключается при помощи муфты ОМ; его якорь шунтируется контактором К. Обмотки возбуждения также соединены последовательно и питаются от нереверсивного преобразователя ТВ.

Регулятор натяжения полосы состоит из двух узлов: регулятора тока, воздействующего на напряжение якорных цепей, регулятора ЭДС, воздействующего на поток возбуждения. При этом регулятор ЭДС изменяет возбуждение пропорционально изменению диаметра рулона и обеспечивает выравнивание нагрузок двигателей, а регулятор тока поддерживает заданное натяжение полосы. Тем самым обеспечивается комбинированное (двухзонное) управление. Прокатку рулона осуществляют при постоянной линейной скорости. По мере увеличения диаметра навивки поток возбуждения увеличивается до номинального. Таким образом, в первой зоне регулирование скорости достигается изменением потока возбуждения. Ток якоря и ЭДС двигателей в этой зоне поддерживаются постоянными. Скорость двигателя уменьшится с ростом диаметра рулона.

Вторая зона управления – регулирование скорости двигателя изменением напряжения якоря.

На рис. 7.7, б приведена функциональная схема системы регулирования электропривода моталки. В системе используются два регулятора: тока РТ и ЭДС двигателя РЭ.

На вход РТ подаются сигналы: уставки натяжения Fн, обратной связи по току якоря от датчика тока ДТ и сигнал ограничения скорости ОС. Выходной сигнал РТ управляет реверсивным преобразователем ТПЯ обычным образом через СИФУ, изменяя его выходное напряжение и, как следствие, скорость двигателя. Выходной сигнал РЭ воздействует на тиристорный преобразователь возбуждения ТПВ.

При намотке рулона линейная скорость ленты увеличивается, вследствие чего возрастает натяжение и нагрузка на двигатель. Поскольку механическая характеристика привода не абсолютно жесткая, с увеличением нагрузки падает угловая скорость двигателя, что приводит к рассогласованию сигналов, поступающих от датчика ЭДС ДЭ и от тахогенератора клети ТГ. Сигнал рассогласования поступает на вход РЭ и в результате ток возбуждения увеличивается. Увеличение возбуждения снижает скорость двигателя. При этом ЭДС, ток и электромагнитная мощность якорной цепи остаются неизменными, что обеспечивает постоянство натяжения полосы. Регулятор натяжения по ЭДС работает до тех пор, пока магнитный поток не достигнет номинального значения, соответствующего заданному диаметру рулона D₀. Дальнейшее увеличение диаметра рулона уже не увеличивает поток двигателя вследствие режима насыщения РЭ. Намотка рулона диаметром более D₀ увеличивает натяжение, а следовательно ток якоря, поскольку скорость двигателя неизменна. При этом в работу вступает регулятор тока РТ. Ток двигателя увеличивается, ЭДС снижается, а мощность и натяжение остаются постоянными.

Узел ограничения скорости ОС действует при обрыве полосы как отрицательная обратная связь по скорости с отсечкой; он не дает скорости превысить максимально допустимое значение.

Нажимные устройства.

Нажимные устройства предназначены для изменения раствора валков с целью получения требуемого обжатия прокатываемой заготовки. Скорости перемещения рабочего валка у станов разных типов сильно различаются: от 40 – 200 (блюминг) до 0,01 – 0,02 мм/с (реверсивные станы холодной прокатки).

Электропривод нажимного устройства реверсивного стана горячей прокатки и ряда других станов работает в повторно-кратковременном режиме при частоте включений 1000 – 2000 в час.

На непрерывных листовых станах горячей и холодной прокатки привод нажимного механизма работает в режиме автоматического поддержания толщины полосы.

Нажимной механизм требует от привода быстрого разгона и замедления, чтобы не снижать общего темпа прокатки. Привод должен обеспечить стопорную (экскаваторную) механическую характеристику с целью защиты оборудования при работе на упор.

В большинстве случаев используется привод постоянного тока по системе ТП-Д. Так, в приводе нажимных устройств блюмингов используются двигатели постоянного тока мощностью до 640 кВт (700/1000 об/мин). На некоторых непрерывных сортовых и проволочных станах нажимной механизм работает в кратковременном режиме и здесь может быть применен привод переменного тока.

Механизмы нажимных устройств совершают строго определенные перемещения рабочего органа. Здесь требуется точная фиксация исходного или конечного положений двигателя. К системам регулирования положения предъявляется требование быстрой отработки заданного перемещения без перерегулирования, так как перерегулирование по перемещению может привести к ударам в механических передачах.

Для обеспечения высокой надежности и быстродействия в приводе нажимных устройств используется однозонное регулирование скорости путем изменения напряжения на якоре при Ф=const. В приводах таких механизмов применяются позиционные системы управления, т. е. системы с регулятором положения, с подчиненным регулированием параметров. С целью обеспечения быстрой отработки заданного перемещения используется нелинейный регулятор положения РП (рис. 7.8).

Рис. 7.8. Электропривод нажимного устройства.

Система управления здесь трехконтурная. Внутренний контур тока включает регулятор РТ и датчик UA; контур регулирования скорости включает регулятор РС и тахогенератор BR; внешний контур регулирования положения включает регулятор положения РП и датчик положения ВС. На вход системы подается задание u_зад для отработки заданной величины перемещения. Источником сигнала обратной связи по положению является датчик положения ВС, установленный на валу двигателя или механизма.

Наибольшее распространение здесь получила система подчиненного регулирования с цифровым контуром положения и аналоговым контуром тока и скорости.