森吉米尔轧机卷取机张力控制系统的研究

(整期优先)网络出版时间:2021-10-09
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森吉米尔轧机卷取机张力控制系统的研究

赵立本 杨晔 赵静波 刘晓强 刘新

首钢智新迁安电磁材料有限公司,河北迁安 064400

摘要:本文通过对森吉米尔轧机的卷取机张力研究,首先将卷取机张力控制转化为对给定转矩电流的控制,在此基础上,将给定转矩电流进行进一步分解,然后重点对其中的转矩稳态电流分量以及升降速附加电流分量进行了解析和推导,从而明确了森吉米尔轧机的卷取机张力张力控制的影响因素和参数。

关键词:森吉米尔轧机;卷取机张力;给定转矩电流

1 森吉米尔轧机卷取机张力参考控制系统

森吉米尔轧机也称为二十辊轧机,主要设备包括轧机和出入卷取机,入口卷取机和轧机、出口卷取机和轧机之间分别建立前后张力,张力设定值由生产二级系统给出,张力给定值与由张力计设备检测的反馈值TFB相减后通过张力控制环TATR控制(一般采用PI调节器),如果仅仅通过张力控制环进行张力控制的话,系统往往会产生震荡的不良现象,所以必须限制其调节的作用,可以通过在其输出端增加限幅来实现。

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上述公式可将张力转换成转矩61612377b546f_html_796f9a80358870d2.gif 和转矩电流IT.控制。

二十辊轧机出入口卷取机张力控制给定转矩电流由一级程序经过计算得到。转矩给定电流的计算如下:

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其中IREF为给定转矩电流,IT为转矩稳态电流, IACC为升降速附加电流,Im为机械消耗电流

2 转矩稳态电流计算

电机产生的转矩和机械转矩公式可得

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Gr为减速比,Φ为电机气隙磁通,Cm为转矩常数,D为钢卷直径,在稳定状态下,上述两式相等,得出 61612377b546f_html_4240de25a2475e74.gif

Gr为减速比,Φ为电机气隙磁通,Cm为转矩常数。

3 升降速附加电流计算

卷取机在升降速过程中,若不对其进行补偿,必然会出现张力的大幅波动,为了防止这种情况的出现,在升降速时必须对卷取机的给定电流进行补偿:61612377b546f_html_2f672f89846be41b.gif

则升降速附加电流为

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61612377b546f_html_b7ff78661cc12def.gif ——总转动惯量,τACC——升降速时间(s)

卷取机芯轴上钢卷转速 61612377b546f_html_106ce090b46d41b3.gif

v(t)是带钢的线速度,D(t)是卷取机芯轴上钢卷卷径,且升降速中二者都是时间的函数,即

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卷取机芯轴每旋转一圈,钢卷的卷径就在原卷径的基础上增加钢带的厚度(h)的2倍,得到卷径随时间变化的公式:

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4 总结

通过上述推导,二十辊轧机出入口卷取机电机给定转矩电流计算公式如下:

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=61612377b546f_html_72da3086130f4597.gif +61612377b546f_html_ab50112f6c59c083.gif +IM

参考文献

[1] 马小亮. 高性能变频调速及典型控制系统[M],北京:机械工业出版社,2010,288-300.

[2] 陈伯时. 电力拖动自动控制系统[M],北京:机械工业出版社,2000,51-64.


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