Электропривод подачи стана холодной прокатки труб тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Остроухов, Всеволод Викторович

• Остроухов, Всеволод Викторович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Остроухов, Всеволод Викторович

Оглавление

Введение

1 Научно-технические проблемы и задачи автоматизации станов холодной прокатки труб

1.1 Стан холодной прокатки труб ХПТ-450

1.2 Технологические требования, предъявляемые к электроприводам поворотно-подающей группы

1.3 Выбор типа привода механизма подачи

1.4 Определение требований к качеству регулирования, выбор метода управления и информационного обеспечения электропривода подачи

1.5 Функциональная схема САР электропривода подачи

1.6 Выводы

2 Математическая модель силового модуля электропривода подачи стана холодной прокатки

2.1 Математическая модель кинематической передачи с учетом упругой деформации элементов механизма

2.2 Математические модели электродвигателей, рекомендованных для электропривода подачи

2.3 Математическая модель преобразователя частоты с учетом задержки на переключение вентильных групп

2.4 Исследование динамики силового модуля частотным методом

2.5 Выводы

3 Увеличение точности и быстродействия электропривода подачи

3.1 Задача увеличения точности и быстродействия в позиционном электроприводе

3.2 Критерий оценки быстродействия электропривода подачи

3.3 Анализ связи параметров электромеханической системы с показателями быстродействия по экспериментальным осциллограммам

3.4 Анализ влияния возмущающих воздействий на точность позиционирования

3.5 Явление срыва трубы с оправки как возмущающее воздействие

3.6 Математические модели- срыва трубы с оправки

3.7 Выводы

4 Экспериментальные исследования на стане ХПТ-450

4.1 Математическая модель механизма подачи стана ХПТ-450

4.2 Редуцирование математической модели системы на основе анализа частотных характеристик

4.3 Исследование влияния параметров электродвигателя на качество процессов в электроприводе подачи

4.4 Рекомендации по выбору электродвигателя электропривода подачи

4.5 Экспериментальное исследование преобразователя частоты

4.6 Рекомендации по выбору преобразователя частоты

4.7 Определение пути повышения быстродействия электропривода подачи стана ХПТ-450 по экспериментальным осциллограммам переходных процессов

4.8 Зависимость времени позиционирования от выбора максимальной скорости и ускорения

4.9 Рекомендации по выбору максимальной скорости и ускорения

4.10 Экспериментальное исследование срыва трубы с оправки

4.11 Рекомендации по повышению точности позиционирования

4.12 Синтез управляющего модуля электропривода подачи

4.13 Моделирование электропривода подачи

4.14 Выводы

Заключение

Библиографический список

Приложение А Определение параметров математической модели

электропривода подачи стана ХПТ-450

Приложение Б Нормирование математической модели

Приложение В Исследование влияния параметров электродвигателя

на качество процессов в электроприводе подачи

Приложение Г Экспериментальное исследование преобразователя

частоты

Приложение Д Описание аппаратуры и приборов, примененных при

проведении экспериментов

Приложение Е Акты внедрения и дипломы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электропривод подачи стана холодной прокатки труб»

Введение

Актуальность темы. Станы холодной прокатки труб (ХПТ) предназначены для производства холоднокатаных труб из легированных и нержавеющих сталей. Эти трубы используются в авиации, атомной энергетике и автомобилестроении. Например, на Челябинском трубопрокатном заводе, на стане ХПТ-450П2 производят трубы-ланжероны для сверхтяжелого вертолета МИ-26.

При прокатке необходимо осуществлять подачу, поворот трубной заготовки и перемещение, поворот оправки. Эту задачу выполняет группа поворотно-подающих механизмов (ППМ). В существующих решениях величины подачи, поворота и перемещения жестко определяются параметрами конструкции ППМ. Недостатком такого решения является ограниченный диапазон изменения параметров прокатки, невозможность быстрого изменения параметров и низкая эксплуатационная надежность механизма. Преимуществом механического ППМ является строгая синхронизация всех механизмов с циклограммой главного привода.

Развитие техники позволило заменить механическую связь электрической с полной автоматизацией управления. Однако большие маховые массы электродвигателей и высокая динамика механизмов делают задачу совместной работы приводов достаточно сложной. Поэтому для создания электропривода требуется изучение динамики всего комплекса механизмов, определения оптимальных с точки зрения точности и быстродействия параметров механизма, а также синтез систем управления электроприводами, обеспечивающих требуемое качество управления этими элементами автоматизированной системы.

Вопросы технологии холодной прокатки труб рассмотрены в работах З.А. Коффа, М.И. Гриншпуна, Ю.Ф. Шевакина, А.И. Целикова, др.

Разработкой и исследованием металлургического электропривода занимались Д.П. Морозов, О.В. Слежановский, H.H. Дружинин, A.C. Филатов,

А.Г. Мирер, Б.Н. Дралюк, регулируемыми электроприводами переменного тока для металлургической промышленности A.M. Вейнгер, Г.Б. Онищенко, Р.Т. Шрейнер, И.Я. Браславский и др. Вопросы оптимизации быстродействия в позиционном и следящем электроприводе освещены в работах Ю.А. Борцова, Н.Д. Поляхова, В.В. Путова, В.Г. Кагана, И.Н. Исаева, Ю.П. Петрова и др.

Объектом исследования в работе является механизм подачи станов холодной прокатки труб. Исследование проводится на примере механизма подачи трубы стана ХПТ-450. Механизм подачи выбран потому, что к нему по сравнению с другими механизмами поворотно-подающей группы предъявляются самые высокие технологические требования, а стан ХПТ-450 -потому, что это самый крупный стан холодной прокатки, и многие его параметры и режимы работы предельные.

Целью работы является увеличение производительности, надежности и качества продукции станов холодной прокатки за счет совершенствования электропривода подачи трубы, обеспечивающего максимальное быстродействие и точность подачи, а также удобство в эксплуатации.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Определение требований к электроприводу поворотно-подающих механизмов.

2. Построение математической модели и изучение динамических свойств электропривода подачи трубы с целью обоснования выбора элементов и определения оптимальных с позиции повышения точности и быстродействия параметров.

3. Увеличение точности и быстродействия электропривода подачи трубы с на основании анализа возмущающих воздействий и экспериментальных осциллограмм.

4. Экспериментальная проверка полученных результатов на стане ХПТ-450 ОАО «Челябинский трубопрокатный завод».

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались основные положения теории автоматического управления, теории

электромеханического преобразования энергии, теории расчёта электрических цепей, теории электропривода, методы математического моделирования систем на ЭВМ, методы экспериментального исследования.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается совпадением с заданной точностью основных теоретических результатов и экспериментальных данных, полученных на действующем промышленном и лабораторном оборудовании, аргументированностью исходных посылок, вытекающих из основ электротехники, корректным использованием теории.

Научная новизна:

1. Предложена математическая модель механизма подачи в виде трехмассовой колебательной системы, учитывающая податливость винтов и трубы. Определены способы вычисления основных параметров модели.

2. Предложена математическая модель тиристорного преобразователя частоты с непосредственной связью, учитывающая задержку на переключение вентильных групп при раздельном управлении, с помощью которой получены частотные характеристики преобразователя и оценено его влияние на качество процессов управления.

3. Предложена методика декомпозиции электромеханической системы, основанная на частотных характеристиках, позволившая оценить влияние параметров механизма на качество процессов в системе, и сформировать рекомендации по выбору параметров силовых элементов.

4. Предложена математическая модель срыва трубы с оправки, с помощью которой определена количественная связь между разбросом величины подачи трубы и параметрами механизма, а также даны рекомендации по изменению передаточного числа редуктора для уменьшения разброса подачи трубы.

5. Предложен метод анализа экспериментальных осциллограмм для определения путей увеличения быстродействия электропривода, применение которого дало рекомендации по выбору максимальной скорости, ускорения и настроек регуляторов.

Научное значение работы заключается в следующем:

1. Предложена методика исследования влияния параметров механизма на качество процессов управления, основанная на частотных методах, применимая для широкого класса электромеханических систем.

2. Доказана эффективность метода последовательной частной оптимизации позиционного электропривода подачи трубы, основанного на экспериментальных переходных функциях электропривода, позволяющего понизить размерность решаемой задачи и связать результаты оптимизации с параметрами элементов конструкции.

Практическая значимость заключается: в обосновании выбора структуры системы регулирования и ее параметров; в формировании требований к параметрам силового механо- и электрооборудованиям электропривода подачи станов ХПТ-450.

Полученные результаты могут быть использованы при модернизации существующих станов ХПТ, а также при разработке новых. Предложенные методики исследования могут быть применимы для аналогичных электроприводов.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Математическая модель кинематической передачи электропривода подачи трубы, учитывающая упругие податливости элементов механизма.

2. Метод частотного анализа и его применение для оценки влияния параметров механизма на работу электропривода подачи стана ХПТ-450, рекомендации по выбору электродвигателя.

3. Метод анализа экспериментальных осциллограмм токов и скорости, его применение для увеличения быстродействия электропривода подачи трубы стана ХПТ-450, рекомендации по увеличению быстродействия за счет изменения максимальной скорости и ускорения электропривода.

4. Результаты анализа влияния возмущающих воздействий на точность позиционирования: модель срыва трубы с оправки и рекомендации по выбору

передаточного числа редуктора для уменьшения разброса подачи трубы стана ХПТ-450.

5. Результаты исследования динамики преобразователей частоты, рекомендации по выбору типа преобразователя.

6. Обоснование выбора типа электропривода, структуры системы регулирования, типа регуляторов и их параметров.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Рекомендации по выбору оборудования и разработанные структурные и функциональные схемы синхронного электропривода подачи приняты для использования:

1. При модернизации станов ХПТ-450П1 и ХПТ-450П2 ОАО «Челябинский трубопрокатный завод». Модернизация выполнена ООО НТЦ «Приводная техника» (г. Челябинск).

2. В учебном процессе Южно-Уральским государственным университетом на кафедре «Электропривод и автоматизация промышленных установок» при чтении лекций и проведении лабораторных работ по курсу «Системы управления электроприводов».

Внедрение подтверждено соответствующими актами.

В первой главе на основе обзора работ З.А. Коффа, М.И. Гриншпуна, Ю.Ф. Шевакина, В .Я. Осадчего, Р.Ш. Адамия решается задача определения требований к комплексу поворотно-подающих механизмов с целью обоснования требований к приводу, исследуются возможные варианты реализации механизма.

Во второй главе решается задача получения математического описания силового модуля электропривода подачи стана, определяются необходимые параметры модели, изучаются динамические свойства системы.

В третьей главе выполняется анализ возмущающих воздействий, действующих на систему, решается задача параметрической и функциональной оптимизации электропривода подачи с позиций достижения максимального быстродействия и точности.

В четвертой главе проводится экспериментальная проверка и уточнение полученных результатов на действующем промышленном и лабораторном оборудовании. В качестве объекта экспериментального исследования выбран механизм подачи трубы стана ХПТ-450. Стан ХПТ-450 - это самый большой стан холодной прокатки, и многие его параметры являются предельными, что представляет научный интерес. К механизму подачи по сравнению с другими механизмами поворотно-подающей группы предъявляются самые высокие технологические требования. Для проверки адекватности предложенных моделей и гипотез также проводится компьютерное моделирование системы и сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными, полученными на стане ХПТ-450.

1 Научно-технические проблемы и задачи автоматизации станов холодной прокатки труб

К настоящему времени в мире определились два основных производителя станов холодной прокатки труб (ХПТ): германская фирма Меер, которая сегодня входит в состав фирмы SMS Meer GmbH, и Электростальский завод тяжёлого машиностроения (ЭЗТМ), Россия. Фирма Меер, начавшая выпуск станов ХПТ в 1935 году, к настоящему времени является мировым лидером по технологическим параметрам, техническому уровню и качеству изготовления станов ХПТ. К 1996 году эта фирма выпустила 447 станов различных типоразмеров для прокатки. ЭЗТМ с начала производства (1958 г.) по 1996 г. выпустил 200 станов ХПТ, в том числе уникальные станы ХПТ-250 и ХПТ-450 [70]. Около 700 станов ХПТ в 30 странах являются ярким свидетельством широкой области применения процесса холодной прокатки.

Конкурентоспособность этого способа определяется также тем, что он является безотходным способом обработки металлов давлением. Холодная прокатка труб применяется как альтернатива волочению для малопластичных материалов, которые другими способами трудно деформировать. Кроме того, холодная прокатка, позволяет производить не только цилиндрические трубы, но и трубчатые изделия переменного сечения [38, 95].

С целью повышения производительности, надежности и расширения сортамента непрерывно совершенствуется технология процесса прокатки и улучшается конструкция станов ХПТ. Общая тенденция технического прогресса заключается в создании полностью автоматизированных трубных станов и агрегатов. Автоматизация трубного производства обеспечивает повышение производительности, ритмичную работу всех станов и механизмов, повышение точности прокатки труб и общей культуры производства [14, 30, 31,42].

Станы ХПТ классифицируют по нескольким признакам [83].

По максимальному наружному диаметру прокатываемых труб:

- станы малых типоразмеров (РН1 Уг\ РН2 '/г"; РНЗ 1/г\ ХПТ32; ХПТ55;

ХПТ75; ХПТ90);

- станы средних типоразмеров (ХПТ90П; ХПТ120П; ХПТ250);

- станы крупных типоразмеров (ХПТ450 и выше).

По типу прокатываемых труб:

- станы для прокатки труб постоянного сечения;

- станы для прокатки труб переменного сечения (ХПТ90П; ХПТ120П;

ХПТ450П).

С помощью холодной прокатки на валковых станах изготавливают трубы диаметром от 16 до 450 мм толщиной стенки от 0,4 до 35 мм из углеродистых и легированных сталей, а также из цветных металлов и их сплавов.

Обычно стан холодной прокатки труб представляет собой двухвалковый или трехвалковый стан с периодическим режимом работы, рабочей клети которого сообщается возвратно-поступательное движение при помощи кривошипно-шатунного механизма. Рассмотрим принцип холодной прокатки на примере двухвалкового стана.

Рабочие валки совершают в процессе прокатки возвратно-поступательное и качательное движение при помощи насаженных на их шейки шестерен, которые находятся в зацеплении с зубчатыми рейками, закрепленными на боковых стенках станины для рабочей клети. Процесс прокатки трубы, схема которого показана на рисунке 1.1, осуществляется на конической оправке 3, ввернутой в стержень 4, калибрами 1, закрепленными в вырезах валков 2 и имеющими по окружности ручей переменного сечения. Исходный размер ручья соответствует наружному диаметру заготовки 5, конечный размер - наружному диаметру готовой трубы 6.

В исходном положении рабочей клети трубная заготовка при помощи специального механизма перемещается в направлении прокатки на некоторое расстояние, называемое «подачей». При движении рабочей клети вперед происходит редуцирование поданного участка заготовки.

Редуцирование - это процесс обжатия трубной заготовки для получения заданного диаметра и толщины стенки готовой трубы [57, 115].

В процессе прокатки задний конец заготовки зажат и неподвижен в осевом направлении. В крайнем переднем положении рабочей клети (II-II, рисунок 1.1) происходит поворот прокатываемой заготовки вместе с оправкой на 60-90°. При обратном движении рабочей клети калибрами прокатанному участку трубы придается правильная форма окружности заданных размеров и обкатывается на оправке коническая часть заготовки переменного сечения, называемая рабочим конусом 7. Далее операции повторяются. На калибрах в начале и в конце ручья имеются выточки, называемые зевами, исключающие соприкосновение заготовки и трубы с калибрами при подаче и повороте [58].

1.1 Стан холодной прокатки труб ХПТ-450

Стан холодной прокатки труб ХПТ-450 является станом крупного типоразмера и предназначен для холодной прокатки труб с постоянной и переменной толщиной стенки, диаметром готовых труб от 150 до 450 мм из горячекатаных, прессованных или сварных заготовок в холодном состоянии углеродистых и легированных сталей, а также из цветных металлов и их

сплавов. Подобные трубы используются в атомной энергетике и авиации. Например, на стане ХПТ-450П2 Челябинского трубопрокатного завода производят трубы-ланжероны для сверхтяжелого вертолета МИ-26.

В станах ХПТ-450 используется трехвалковая клеть (рисунок 1.2), которая обеспечивает уменьшение налипания (наваривания) частиц прокатываемого металла на рабочий инструмент [71].

Рисунок 1.2 - Трехвалковая клеть стана ХПТ-450

Процесс холодной прокатки труб на стане ХПТ-450 является периодическим: трубу прокатывают частями по всей ее длине.

В соответствии с рисунком 1.3. рабочая клеть стана имеет кривошипно-шатунный привод и совершает возвратно-поступательное движение на катках по рельсам, при этом валки 1 обкатываются по концу трубы 2, посаженной на коническую оправку 3. При ходе вперед рабочей клети валки обжимают конец трубы и деформируют металл, уменьшая при этом диаметр и толщину стенки. После перемещения из одного крайнего положения в другое, рабочие валки реверсируются (ход назад) и возвращаются в исходное положение. Каждый такой цикл называется двойным ходом клети (валков). Производительность стана определяется количеством двойных ходов клети (валков) в минуту.

Электропривод поворота трубы

Электропривод Электропривод Электропривод подачи трубы поворота оправки перемещения оправки

Рисунок 1.3 - Функциональная схема стана ХПТ-450

За каждый двойной ход стана новая порция металла подается в зону деформации. Подача (осевое перемещение заготовки вперед) осуществляется механизмом подачи. Труба закрепляется на каретке механизма подачи 4 и перемещается вместе с ней. Каретка приводится в движение через кинематическую передачу приводными электродвигателями механизма подачи.

Механизм поворота трубы поворачивает трубную заготовку на 60-90° после каждого двойного хода клети для того, чтобы металл, заполнивший в предыдущем рабочем ходе выпуски калибра, раскатывался в круглом участке калибра при последующем рабочем ходе. Поворот трубы осуществляется двигателями переднего патрона трубы 5.

Толщина стенки определяется диаметром конусной оправки в зоне деформации: для изменения толщины стенки трубы необходимо менять диаметр оправки, т.е. смещать оправку из зоны деформации. При прокатке цилиндрических труб (труб с постоянной толщиной стенки) положение оправки не меняется. При прокатке конических труб (труб с заданным законом изменения толщины стенки) положение оправки необходимо менять.

При повороте трубы поворачивается и оправка. Для поворота оправки служит механизм поворота заднего патрона 6, зажимающего стержень с оправкой 7.

Таким образом, стан холодной прокатки можно представить в виде совокупности следующих механизмов:

- клеть стана с приводным двигателем;

- механизм подачи трубной заготовки;

- механизм поворота трубной заготовки;

- механизм перемещения оправки;

- механизм поворота оправки;

- вспомогательные механизмы для загрузки и разгрузки стана.

Автоматизация процесса прокатки на стане ХПТ-450 возможна только при

независимом изменении в широком диапазоне параметров прокатки: величины подачи .и поворота трубы, перемещения и поворота оправки. Это требует

использования индивидуальных приводов для каждого механизма поворотно-подающей группы.

Анализ литературных источников [37, 57, 58] показал, что производительность станов холодной прокатки часто ограничена производительностью механизмов подачи и поворота трубной заготовки и оправки, а качество готовой трубы зависит от них напрямую. Также известно, что от 10 до 40 % простоев станов холодной прокатки труб вызвано отказами механизмов подачи и поворота [36, 112].

Поэтому создание надежных и производительных электроприводов поворотно-подающего комплекса является актуальной научно-технической проблемой.

1.2 Технологические требования, предъявляемые к электроприводам поворотно-подающей группы

Периодичность деформации металла вызывает необходимость использования на станах ХПТ механизмов с прерывистым движением ведомых звеньев. Эти механизмы предназначены для осуществления определенных операций с прокатываемой заготовкой и инструментом. Как правило, эти операции совершаются не непрерывно, а в строго заданные моменты времени, увязанные с положением рабочей клети (чаще всего в заднем и переднем крайних ее положениях, когда рабочие валки образуют «зев» и освобождают заготовку. К таким механизмам относятся механизмы подачи и поворота заготовки, механизмы перемещения оправки, промежуточные патроны и др. В ряде случаев механизмы подачи и поворота заготовки объединяют в один так называемый поворотно-подающий механизм.

В соответствии с рисунком 1.4 на каждом цикле хода рабочих валков происходит одна «подача» и два «поворота» заготовки.

12 12 1 Рисунок 1.4 - Диаграмма работы поворотно-подающего механизма

Рабочая клеть стана ХПТ-450 может делать до 40 двойных ходов в минуту и более, что соответствует времени одного цикла около 1,5 с. Время, отведенное на «подачу», равно 1/6 длительности цикла и составляет около 0,25 с, что свидетельствует о тяжелом динамическом режиме работы этого механизма.

В почти аналогичных условиях находятся и другие механизмы стана, работающие прерывисто.

Производительность станов холодной прокатки пропорциональна величине подачи, а качество труб и прочность основных узлов стана, наряду с другими факторами, определяются стабильностью подачи и надежностью поворота заготовки. Поэтому механизмы подачи и поворота являются очень ответственными. Не менее важен и механизм перемещения оправки, от надежной работы которого зависит точность готовых труб переменного сечения.

Таким образом, механизмы с прерывистым движением ведомого звена по значению относятся к наиболее важным и ответственным, а по кинематике и конструкции - к самым сложным и чувствительным механизмам стана.

Основное требование, предъявляемое к этим механизмам, - точное срабатывание их в момент нахождения рабочей клети в районе крайних положений. Подача, поворот заготовки и перемещение оправки не могут происходить тогда, когда заготовка находится в валках. Поэтому все эти

операции осуществляются в момент раскрытия «зевов», что обеспечивается синхронной работой механизмов и привода рабочей клети.

Большое значение имеет точность величины перемещения ведомых звеньев механизмов подачи и перемещения оправки.

Неравномерность этого перемещения определяется по формуле [58]

Ат = тмакс ~ т,пин 100%, т

ср

где тмакс и тмин — максимальная и минимальная величина подачи; тср - средняя номинальная величина подачи, определяемая по формуле

/

тч,=->

п

где / - путь, проходимый патроном заготовки, на котором производится замер подачи (должен быть не менее 700-1000 мм); п - число двойных ходов рабочей клети, за который пройден путь /.

Опыт эксплуатации станов ХПТ показывает, что неравномерность подачи не должна превышать, по одним источникам 15% [58], а по другим 10% [37].

К механизму поворота предъявляется противоположное требование: для уменьшения местного износа калибров угол поворота заготовки должен быть различным (от 35-45 до 60-80°) [37].

Работа механизма подачи характеризуется также величиной попятного перемещения патрона заготовки (отдачей) под действием осевого усилия прокатки. Появление отдачи связано с наличием зазоров в кинематических цепях подачи, однако в зависимости от конструкции механизма подачи величина отдачи может быть различной. В настоящее время отсутствуют достаточно полные исследования, на основании которых можно было бы уверенно судить о влиянии величины отдачи на работу стана.

Существует мнение, согласно которому небольшая отдача благоприятно сказывается на процессе прокатки, так как некоторый отход патрона несколько уменьшает действие осевых усилий на заготовку, исключая тем самым возможность стыковывания труб. Наряду с этим есть предположения, что

значительная отдача, превышающая 3-5 мм, приводит к налипанию металла заготовки на оправку. Таким образом, отсутствуют какие-либо предпосылки к тому, чтобы считать отдачу недопустимой для работы стана, если величина отдачи находится в пределах 0,5-2,5 мм и остается постоянной на всей длине хода патрона заготовки, не влияя на равномерность подачи [58].

Важной характеристикой с точки зрения производительности станов, является также коэффициент работы поворотно-подающего механизма, определяемый отношением времени холостого хода ко времени рабочего хода валков (вперед и назад) ^ за полный цикл 1Р поворота кривошипного вала стана

Чем меньше указанный коэффициент, тем меньше теряется времени на подачу и поворот, тем больше остается времени на осуществление деформации металла. Это способствует повышению производительности станов вследствие возможного увеличения вытяжки или подачи за счет увеличения длины рабочего участка калибра [1].

Наконец, одним из важнейших является требование максимального уменьшения динамической нагрузки в кинематических цепях рассматриваемых механизмов, так как эта нагрузка, составляющая 60-95% полной нагрузки, определяет прочность звеньев механизмов. Для удовлетворения этого требования должны использоваться такие обычные способы, как уменьшение маховых масс, совершающих прерывистое движение, устранение зазоров и т. п. [37].

Из вышесказанного можно сделать вывод, что механизмы подачи и поворота являются самыми сложными и важными узлами станов холодной прокатки труб. От работоспособности и совершенства этих механизмов в значительной степени зависит работа всего стана и поэтому целесообразно рассмотреть и проанализировать различные типы конструкций поворотно-подающих механизмов, применяемых на действующих и вновь проектируемых станах.

Основные требования, предъявляемые к механизмам подачи и поворота, в общем виде можно сформулировать следующим образом. Поворотно-подающие механизмы должны обеспечивать:

а) периодическое, прерывистое вращательное и поступательное движение звеньев механизма подачи и поворота;

б) строгую синхронизацию подачи и поворота заготовки с положением рабочей клети;

в) оптимальное соотношение между холостыми и рабочими участками хода валков;

г) максимальное число двойных ходов клети в минуту;

д) равномерную подачу и неравномерный поворот трубной заготовки;

е) поворотно-подающие механизмы должны обладать небольшими маховыми массами.

Наиболее важными по совокупности требований являются механизмы подачи трубы и перемещения оправки, поскольку от стабильности подачи и точности перемещения оправки зависит качество готовой трубы.

1.3 Выбор типа привода механизма подачи

В настоящее время существует много конструкций механизмов подачи и поворота станов холодной прокатки труб, которые можно объединить следующих образом [54]:

- механические поворотно-подающие механизмы (механизмы с мальтийским крестом, механизмы редукторного типа и т.п.);

- гидравлические поворотно-подающие механизмы;

- поворотно-подающие механизмы с электроприводом.

Механические поворотно-подающие механизмы

Механизмы с мальтийским крестом применяются на всех станах роликового типа (ХПТР), а также на некоторых станах ХПТ валкового типа, предназначенные для прокатки особотонкостенных труб. Механизмы с

мальтийским крестом обеспечивают высокую стабильность подачи и быстроходность механизмов за счет малой инерционности звеньев механизмов.

При прокатке сравнительно толстостенных труб (со стенкой толщиной выше 0,8 мм), для которых неравномерность подачи в пределах до 15% не играет особой роли, предпочтительнее применять механизмы редукторного типа с ролико-храповичной муфтой, хорошо зарекомендовавшие себя в промышленных условиях [1].

На станах нового поколения производства ЭЗТМ, таких как ХПТ40-8, каждый механизм, осуществляющий подачу или поворот заготовки, снабжен планетарно-кривошипным преобразователем непрерывного вращения в прерывистое импульсное от индивидуального электропривода, вращение которого синхронизировано с главным приводом клети с помощью системы «электрический вал» [107].

К недостаткам механических поворотно-подающих механизмов следует отнести:

а) невозможность быстрого изменения величины подачи и угла поворота. Большинство механических поворотно-подающих механизмов используют ступенчатые трансмиссии для изменения величины подачи и поворота, реже вариаторы;

б) большое количество подвижных механических деталей. Как следствие, низкая надежность этих механизмов;

в) сложность конструкции, необходимость в высококвалифицированном обслуживании.

Гидравлические поворотно-подающие механизмы

Гидравлический привод в качестве исполнительного механизма широко применяется для подачи трубной заготовки в пилигримовых станах и в других агрегатах. Преимуществами такого привода являются [51]:

а) возможность реализации больших (практически неограниченных) рабочих усилий на плунжерах (поршнях) гидродвигателей при относительно малых их размерах;

б) значительное снижение маховых масс, что особенно важно для нормальной работы станов крупных типоразмеров;

в) простота воспроизведения исполнительными механизмами прямолинейного и вращательного движений, и как следствие, отсутствие сложных и громоздких передач;

г) возможность воспроизводить заданные законы изменения усилий, скорости и перемещения исполнительных органов. Это позволяет осуществлять автоматизацию работы машины.

Гидравлические механизмы в станах холодной прокатки труб могут быть использованы в качестве механизмов главного привода, подачи и поворота трубы в процессе прокатки, смещения оправки при прокатке конических труб, а также в качестве вспомогательных механизмов.

Гидравлический привод нашел применение для сообщения возвратно-поступательного движения клетей крупных станов холодной прокатки труб, в которых использование кривошипно-шатунного механизма нерационально. Примером может служить стан 18" немецкой фирмы Блисс. Применение гидропривода позволяет на этом стане изменять длину хода, что в свою очередь, делает возможным получение на стане конических труб большой длины. Кроме того, сам гидропривод автоматически уравновешивает подвижные массы, так как принятые для привода насосы обладают свойством обратимости. [58].

В некоторых крупных станах холодной прокатки труб для поворота и подачи .трубы использованы гидравлические механизмы. К ним например, относятся механизмы крупных станов фирмы «Meer», станов КПВ, а также спроектированные во ВНИИМЕТМАШ поворотно-подающие механизмы гидромоторного типа для станов холодной прокатки особотонкостенных труб больших диаметров [1].

Однако гидравлический привод обладает рядом серьезных эксплуатационных недостатков [7, 51]:

а) изменение вязкости применяемых жидкостей от температуры;

б) нагрев рабочей жидкости, что в ряде случаев требует применения специальных охладительных устройств и средств тепловой защиты;

в) утечки жидкости из гидросистем, которые снижают КПД привода, вызывают неравномерность движения выходного звена гидропередачи;

г) взрыво- и огнеопасность применяемых минеральных рабочих жидкостей;

д) невозможность передачи энергии на большие расстояния из-за больших потерь на преодоление гидравлических сопротивлений и резкое снижение при этом КПД гидросистемы.

Пневматический привод

Пневматический привод получил широкое применение во вспомогательных механизмах трубопрокатного производства для управления замками, сбрасывателями, клапанами и другими простейшими механизмами.

Однако использование пневматических механизмов ограничивается затруднениями, связанными с управлением их движением. В частности, для позиционных механизмов основной проблемой является выбор надежных тормозных устройств, гарантирующих точную остановку в пространстве и времени. Пневматические и механические (фрикционные и упругие) тормозные системы не могут обеспечить точной остановки больших масс в требуемом положении вследствие случайного разброса характеристик и наличия в пневматической системе остаточной потенциальной энергии [51].

Таким образом, в результате рассмотрения и анализа достоинств и недостатков различных схем приводов ППМ (механических, гидравлических, пневматических и электрических) показано, что электропривод обладает наилучшими эксплуатационными характеристиками, в первую очередь, надежностью и гибкостью в управлении, поэтому он рассматривается в качестве основного варианта [76].

Выбор типа электропривода механизма подачи трубы

Публикации о новейших разработках станов ХПТ подтверждают предположение о том, что в современных механизмах подачи и поворота все шире используется электропривод [15, 74, 86, 107].

Преимуществами применения электропривода в подобных механизмах являются [22, 106]:

а) возможность изменения величины подачи трубы или перемещения оправки во время прокатки без остановки агрегата;

б) возможность формирования сложных законов движения механизмов;

в) широкое использование современной вычислительной техники и средств автоматизации для управления механизмами;

г) высокая надежность электропривода и системы электроснабжения. Недостатком использования электропривода являются:

а) большие маховые массы электродвигателей. Как следствие, увеличивается потребляемая мощность механизмов, а при высокой динамике механизмов возникает проблема с механической прочностью двигателей;

б) ограниченная возможность работы электропривода «на упор», т.е. создания постоянного момента без вращения, что вызывает перегрев электродвигателя.

В • рамках синтеза силового модуля электропривода подачи проведем обоснование выбора типа электропривода и преобразователя частоты.

Основой современных регулируемых электроприводов являются двигатели постоянного тока (ДПТ). Системы автоматического регулирования (САР) электроприводов постоянного тока, построенные по методу подчиненного регулирования с последовательной коррекцией, обладают универсальностью и обеспечивают хорошие качественные показатели электропривода. В целом регулируемые электроприводы постоянного тока достигли высокой степени совершенства. Однако требования, предъявляемые к

электроприводе подачи станов ХПТ, выявляют недостатки, свойственные ДПТ [25]:

- ограниченные мощность и перегрузочная способность, а также темп изменения тока якоря, особенно в компенсированных ДПТ с массивной спинкой индуктора, что снижает быстродействие САР;

- затруднения в снижении момента инерции электропривода и повышении его быстродействия, вызванные ограниченным отношением длины якоря к диаметру;

- сложность в обслуживании.

Все указанные недостатки обусловлены наличием коллектора и процессом коммутации, поэтому рассмотрим возможность применения регулируемых электроприводов переменного тока на базе бесколлекторных асинхронных и синхронных электродвигателей, а также машин двойного питания (асинхронизированных синхронных машин).

Каждый из видов двигателей переменного тока имеет свою целесообразную область практического применения в регулируемых электроприводах. Для синхронного двигателя (СД) такой областью являются прежде всего электроприводы средней и большой мощности (с номинальным моментом свыше 3 кН м) с достаточно большим диапазоном регулирования скорости (более 2:1). СД имеет неоспоримые преимущества по сравнению с асинхронным двигателем: более высокие энергетические показатели (КПД, соБф), увеличенный воздушный зазор. В регулируемых электроприводах проявляются основные преимущества СД: повышенная управляемость, практически неограниченная единичная мощность, высокая перегрузочная способность, быстродействие САР, широкие возможности выбора габаритных размеров двигателя [24, 25].

Но наибольшее применение в промышленном электроприводе находят трехфазные асинхронные двигатели (АД). Преимуществом АД с короткозамкнутым ротором является их высокая надежность благодаря отсутствию коллекторного узла. В настоящее время для регулирования

скорости АД широко используются частотный способ управления, при котором производится согласованное изменение частоты и напряжения статора АД. Этот способ экономичен, обеспечивает достаточно широкий диапазон регулирования и в зависимости от типа применяемого преобразователя частоты позволяет перекрывать область как сверхнизких (до 10"1 рад/с), так и сверхвысоких (до 103 рад/с) частот вращения [84, 87-89, 99]. Однако особенность АД, связанная с передачей энергии на ротор двигателя через воздушный зазор, а также большая постоянная времени цепи ротора, ограничивают динамические характеристики асинхронного электропривода. Следует отметить, что крупный зарубежный производитель электроприводов -фирма ABB заявляет, что им удалось решить эту проблему в их реализации технологии DTC (Direct Torque Control - прямое управление моментом). Однако для проверки этих утверждений требуются независимые испытания [124], поскольку фирма не раскрывает деталей реализации своего электропривода.

Машина двойного питания (МДП) - это асинхронный электродвигатель с фазным ротором, у которого статорные и роторные цепи подключены к источникам питания трехфазным напряжением. При этом регулируемыми по частоте могут быть один или оба источника питания. Благодаря двухпоточности и возможности направить каждый из энергетических потоков (по цепи статора и по цепи ротора) в любом направлении этот электропривод получает ряд дополнительных возможностей в плане энергетики. Однако в настоящее время электроприводы с машинами двойного питания еще не получили широкого распространения [103].

Еще одним перспективным типом электропривода являются электропривод с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения (СРДНВ) [35, 39, 105]. Идея работы CP ДНЕ заключается в том, что часть обмоток статора выполняет функцию возбуждения, а другая создаёт поле реакции якоря, причём регулирование этих полей независимое, а, следовательно, появляется способ управления возбуждением

машины. Возможность реализации больших перегрузочных моментов при простой системе управления делает электропривод с СРДНВ серьезным конкурентом лучшим традиционным регулируемым электроприводам переменного тока. В настоящий момент в нашей стране и за рубежом ведутся работы по исследованию и разработке этого типа электропривода [105].

Проведенный анализ показывает, что наибольшими перспективами применения в поворотно-подающих механизмах станов ХПТ обладают электропривод с СД и СРДНВ. Однако в данной работе в качестве основного варианта рассматриваются СД, АД и ДПТ. Выбор объясняется наилучшими динамическими характеристиками СД и широким распространением ДПТ и АД в промышленности.

1.4 Определение требований к качеству регулирования, выбор метода управления и информационного обеспечения электропривода подачи

На основе проведенного анализа технологии холодной прокатки труб сформулируем следующие требования к качеству процессов управления в электроприводе подачи трубы [15, 37, 58]:

- перерегулирование по положению недопустимо;

- время регулирования (время одного перемещения) не должно превышать

г (11)

подачи г-, г ' Vх •1)

Л 6

где 1- максимальное число двойных ходов рабочей клети в минуту; 1/6 -время подачи (поворота) по отношению к времени цикла (одного двойного хода рабочей клети);

- статическая ошибка линейного перемещения не должна превышать 0,5 %. Первое требование связано с тем, что труба не соединена жестко с

кареткой подачи, и в случае перерегулирования вернуть трубу в требуемое положение будет невозможно.

Второе требование связано с невозможностью перемещения трубы после закрытия зева клети. Отношение времени подачи к времени цикла определяется

длиной участка раскрытия калибров. Обычно его стремятся уменьшить, чтобы длина рабочего участка, на котором происходит обжатие трубы, была наибольшей.

Традиционные методы'управления ДПТ и АД рассмотрены в [8, 103]. Однако высокие требования по быстродействию, предъявляемы к электроприводе подачи, не позволяют их использовать. Для высокодинамичного управления электроприводами переменного тока применяются два метода: векторный метод управления и метод прямого управления моментом [124].

Векторный метод управления (FOC - Field Oriented Control, англ.) основан на векторной математической модели электродвигателя и позволяет построить управление двигателем переменного тока аналогично управлению ДПТ [24, 84, 88].

Метод прямого управления моментом (DTC - Direct Torque Control, англ.) заключается в непосредственном управлении магнитными потоками и электромагнитным моментом двигателя с помощью выбора оптимального вектора напряжения (тока) зависимого инвертора напряжения (тока) [118, 124]. Метод прямого управления моментом позволяет достигнуть предельно возможного быстродействия электропривода, но поскольку метод жестко связан с принципом действия преобразователя частоты, то для общности результатов исследования будем рассматривать векторный метод управления.

Ранее было показано, что для обеспечения электроприводом подачи требований к качеству процессов управления наилучшим образом подходит синхронный электродвигатель. Электродвигатели переменного тока совместно с управляемыми преобразователями представляют собой сложные многосвязные нелинейные объекты управления. Полное математическое описание таких объектов оказывается довольно громоздким и неприменимым для инженерных методов синтеза систем управления. Вместе с тем в практике построения систем электроприводов переменного тока, получили распространение простые приемы синтеза систем управления, основанные на

принципах подчиненного управления и на использовании унифицированных настроек контуров регулирования, входящих в систему управления. Использование этих приемов позволяет не только просто выполнить синтез систем управления, но и создает обоснованную возможность упрощения математического описания электроприводов переменного тока, в частности возможность пренебрежения взаимосвязью ряда координат и параметров электроприводов [88].

Таким образом, по совокупности преимуществ и недостатков остановимся на векторном методе управления со схемой подчиненного регулирования.

В электроприводе подачи требуется высокая точность регулирования скорости и положения вала двигателя, для чего нужны соответствующие датчики: Размещение датчика линейного перемещения трубы непосредственно вблизи очага деформации металла невозможно, поэтому система замкнута по положению вала двигателя. Для реализации векторного метода управления СД требуется определение абсолютного положения вала электродвигателя [121].

Лучше всего для этого подходят фотоэлектрические преобразователи перемещения (ФПП) считывания и датчики на базе синусно-косинусных вращающихся трансформаторов (СКВТ) со следящими преобразователями [40, 55]. Отличительной особенностью ФПП считывания является то, что выходным сигналом служит непосредственно код. СКВТ устойчив к вибрациям и ударным нагрузкам, а также имеет широкий температурный диапазон. Он обеспечивает относительно высокое разрешение сигнала абсолютного положения внутри одного оборота. Но из-за того, что преобразователь содержат в себе замкнутый контур с ограниченной полосой пропускания, он вносит дополнительную задержку в системе управления, что может ухудшить динамические характеристики системы.

1.5 Функциональная схема САР электропривода подачи

На рисунке 1.5 представлена функциональная САР электропривода подачи трубы на базе синхронного электропривода с векторным методом управления [119, 120]. Регулируемые переменные электродвигателя показаны в системе отсчета, связанной с якорем. Сигналы заданий на ортогональные составляющие тока якоря ¡¡¡*, ц* являются выходными сигналами регулирующей части САР, синтезируемой в системе отсчета якоря.

Сигналы /> и гд*, преобразуются в задающие периодические сигналы га*, ц*, 1С* на входе регуляторов фазных токов (РФТ) с помощью координатных преобразователей ПК1 и ПК2 в соответствии с формулами прямого и обратного преобразования, которые в литературе носят названия преобразования Кларка (аЬс-а|3) и Парка-Горева (сЦ-сф) [23, 124].

Задатчик положения ЗП формирует сигналы заданий по положению 0* и скорости со* для регулятора положения РП. Регулятор положения имеет дополнительную инвариантную связь по сигналу задания скорости, увеличивающую точность системы без увеличения астатизма системы или коэффициента передачи регулятора положения [46, 94].

Выходной сигнал регулятора положения, после прохождения блока ограничения Б01, подается на вход подчиненного ему регулятора скорости РС.

Сигнал регулятора скорости разделяется на два канала: первый канал идет на вход регулятора момента (активной ц-составляющей тока якоря) РТя, а второй - на вход задатчика режима ЗР, определяющего задание регулятора реактивной составляющей тока якоря («¿-составляющая тока якоря) РТс1.

Ток возбуждения синхронного двигателя формируется регулятором РТ£, воздействующим на тиристорный возбудитель Задание на ток возбуждения может быть переменным, если, например, требуется реализация режима ослабления поля [25].

\к

Рисунок 1.5 - Функциональная схема САР электропривода подачи

ЗП - задатчик положения; РП - регулятор положения; БО - блок ограничения; РС - регулятор скорости; РТ - регулятор тока; РФТ -регулятор фазного тока; ПК - преобразователь координат; Х5Ъ - тиристорный возбудитель; НПЧ - преобразователь

частоты; ГШ - датчик скорости; ВС - датчик положения.

1.6 Выводы

1. Производительность и качество выпускаемой продукции станов холодной прокатки труб зависит от точности и быстродействия механизмов поворотно-подающей группы. Наиболее важными по совокупности требований являются механизмы подачи трубы и перемещения оправки.

2. Электропривод обладает наилучшими эксплуатационными характеристиками по сравнению с механическими, гидравлическими и пневматическими приводами, в первую очередь, надежностью и гибкостью в управлении.

3. Большие маховые массы электродвигателей и высокая динамика механизмов делают задачу совместной работы приводов достаточно сложной. Для достижения требуемого быстродействия и точности необходимо исследование выбора элементов и параметров системы, а также синтез систем управления, обеспечивающей требуемое качество управления.

4. С учетом особенностей технологии холодной прокатки сформулированы требования к качеству процессов управления в электроприводе подачи. Для реализации механизма подачи рекомендован синхронный электропривод с векторным методом управления.

2 Математическая модель подачи стана холодной прокатки

силового модуля электропривода

Силовой модуль является критичным элементом электропривода подачи трубы, и при повышенных требованиях к быстродействию системы, вопрос выбора элементов и параметров силового модуля выходит на первое место. Это особенно важно для электроприводов станов большого типоразмера таких как ХПТ-250 и ХПТ-450, где требуется обеспечивать высокую динамику механизмов при больших моментах инерции.

Силовой модуль электропривода подачи трубы состоит из преобразователя частоты, электродвигателя и кинематической передачи. Каждый элемент является самостоятельной сложной системой, требующей отдельного исследования. В работе рассматриваются преимущественно те аспекты динамики, которые способны оказать наибольшее влияние на работу электропривода подачи трубы.

Учет податливости конструкции механизма обоснован большой протяженностью кинематической передачи, а также отсутствием в научной литературе исчерпывающего исследования влияния податливости механизма на точность подачи трубы и на динамические процессы в электроприводе подачи станов холодной прокатки.

При выводе математической модели электродвигателя рассматривались три основных типа электродвигателей (постоянного тока, синхронный и асинхронный переменного тока), определенных как наиболее перспективные для реализации электропривода подачи трубы. Вопросом реализации электропривода подачи на базе синхронного реактивного двигателя занимаются в [105].

Динамика преобразователя частоты с непосредственной связью с учетом задержки на переключение вентильных групп обычно не рассматривается в специальной литературе. Но экспериментальное исследование на станах ХПТ-450 показывает, что именно это явление является препятствием для

увеличения быстродействия электропривода подачи трубы [72]. По этой причине исследование этого вопроса является актуальным.

Для дальнейшего исследования полученных математически моделей предлагается использовать частотный метод, поскольку он наглядно показывает взаимосвязь между выбором параметров системы и качеством процессов управления.

2.1 Математическая модель кинематической передачи с учетом упругой деформации элементов механизма

Механизм подачи станов холодной прокатки труб представляет собой сложную многомассовую систему с невыясненными в литературе величинами люфтов и податливостей.

С учетом многообразия конструкций, механизм подачи можно представить состоящим из электродвигателя, цилиндрического редуктора, винтовой передачи и трубы. Основной вклад в величину податливости вносит сжатие трубы и винтов механизма подачи. Влиянием скручивания валов и шестерней пренебрежем [28].

Расчетная кинематическая схема механизма подачи показана на рисунке 2.1. При анализе системы сделаны следующие допущения [16]:

а) силы и моменты, действующие в системе, приложены к сосредоточенным массам, которые не подвергаются деформации;

б) упругие звенья невесомы и характеризуются постоянной жесткостью связи;

в) деформация упругих звеньев линейна и подчиняется закону Гука [26]. Электродвигатель создает вращающий момент Мдв, который посредством

редуктора г1-гЗ и винтовой передачи создает осевое усилие на винт. Винт представлен в виде последовательного соединения упругого звена У31 и эквивалентной сосредоточенной массы т1. Труба представлена в виде упругого звена У32 и эквивалентной сосредоточенной массы т2.

Рисунок 2.1 - Расчетная кинематическая схема механизма подачи

Запишем основное уравнение механики для вращательного движения. Изменение угловой скорости вращения двигателя щв равно

л

л

сумм

где JCyMM - суммарный момент инерции механизма.

По закону Гука изменение усилия в упругом звене У31 пропорционально разности перемещения начала и конца б2 винта и коэффициенту жесткости С/

1 =

л

Скорость начала винта V) связана со скоростью вращения шестерни гЗ и с учетом коэффициента передачи гш винтовой пары равна

1т.

ъ

"вп ~ /2%

Скорость вращения шестерни гЗ связана со скоростью вращения двигателя через передаточное число редуктора

-ъ,

Изменение скорости конца винта (сосредоточенной массы т1) У2 по

второму закону Ньютона равно

(¿v 1 2- -Ю-Ъ),

(к т

где ^ - реакция упругого звена У32.

По закону Гука изменение усилия в упругом звене У32 пропорционально разности перемещений начала з2 и конца ^ трубы и коэффициенту жесткости С?

¿и

= С2(К-К).

Изменение скорости конца трубы (сосредоточенной массы т2) ¥3 по закону Ньютона пропорционально разности реакции ^ и силы сопротивления

^СОПР

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Остроухов, Всеволод Викторович

4.14 Выводы

В четвертой главе для проверки выдвинутых гипотез и получения практических рекомендаций по усовершенствованию электропривода подачи трубы проведено экспериментальное исследование на стане ХПТ-450.

Получены следующие результаты:

1. Предложена математическая модель силового модуля электропривода подачи стана ХПТ-450, определены параметры модели. К модели применен метод частотного анализа, который показал незначительность влияния процессов упругой деформации трубы на работу системы. Математическая модель упрощена за счет замены упругости трубы элементом с бесконечно большой жесткостью. Частотный анализ позволил сформулировать требования к наиболее важным параметрам силового механо- и электрооборудования. Конкретно для электропривода подачи стана ХПТ-450 рекомендовано применение асинхронных двигателей с улучшенными динамическими характеристиками серии 11А. Показано, что выбором типа двигателя даже в рамках серийных электрических машин можно увеличить быстродействие системы на 40%.

2. Экспериментальное исследование на лабораторном оборудовании не смогло подтвердить или опровергнуть гипотезу о влиянии задержки на переключение вентильных групп преобразователя частоты с непосредственной связью. Эксперимент показал, что цифровая система управления преобразователя вносит существенную фазовую задержку и не позволяет создать замкнутый контур регулирования тока с высоким быстродействием. Преобразователь частоты с непосредственной связью не удовлетворяет современным требованиям, предъявляемым к электроприводу подачи станов ХПТ, но сейчас нет промышленно-выпускаемых преобразователей частоты с требуемыми техническими характеристиками, поэтому требуется разработка и изготовление преобразователя по индивидуальному заказу.

3. Экспериментальное исследование на стане ХПТ-450 показало, что модель срыва трубы с оправки в виде неупругого удара более правдоподобна. Значение усилия срыва трубы с оправки уточнено по экспериментальным данным. Анализ модели процесса показал, что для снижения разброса величины подачи трубы желательно уменьшение передаточного числа редуктора. Уменьшение шага винта с 72 до 47 мм дает уменьшение разброса подачи трубы в два раза.

4. Применение метода анализа экспериментальных осциллограмм выявило существенную зависимость времени позиционирования от выбора максимальной скорости и ускорения. Исследование зависимости времени позиционирования от максимальной скорости и ускорения показало возможность снижения максимальной скорости на 40%, что дает существенный выигрыш в габарите электродвигателя, при этом время позиционирования увеличивается не более чем на 10%. Изменение максимального ускорения в пределах 10% процентов приводит к изменению времени позиционирования на более чем на 5%. Реальные возможности по уменьшению времени регулирования ограничены предельными динамическими усилиями в механизме.

5. С целью проверки предложенных моделей и принятых допущений проведено моделирование всей системы. Сравнение результатов моделирования с результатами экспериментов на стане ХПТ-450 подтверждает адекватность моделей и допустимость выводов, сделанных на их основе.

Заключение

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача -увеличение производительности, надежности и качества продукции станов холодной прокатки за счет усовершенствования электропривода подачи трубы, обеспечивающей максимальное быстродействие и точность подачи. Выполненные исследования позволяют отметить следующие основные результаты и сделать выводы:

1. На основе анализа динамических характеристик различных типов приводов для реализации электропривода подачи рекомендован синхронный электропривод с векторным методом управления. Сформулированы требования к качеству процессов управления в электроприводе подачи.

2. Для выбора элементов и параметров электропривода предложена математическая модель кинематической передачи механизма подачи, учитывающая податливость винтов и трубы, и модель преобразователя частоты, учитывающая задержку на переключение вентильных групп.

3. Для исследования динамики, выбора параметров и элементов силового модуля электропривода подачи трубы предлагается использовать метод частотного анализа. Применительно к данной системе, сохраняя научную строгость подхода, он оказывается весьма практичным и наглядным в своей простоте переходов к параметрам силового оборудования.

4. Для увеличения быстродействия электропривода подачи трубы предложен метод анализа экспериментальных осциллограмм скорости и тока якоря. Этот метод позволяет отказаться от сложного математического анализа и разбивает задачу многофакторной оптимизации на несколько однофакторных.

5. Для увеличения точности подачи трубы проведен анализ возмущающих воздействий электропривода. Анализ показал, что явление срыва трубы с оправки приводит к увеличению разброса величины подачи. Предложены модели процесса срыва трубы с оправки, дающие количественную связь между величиной разброса подачи и параметрами механизма.

6. Для проверки выдвинутых гипотез и получения практических рекомендаций по усовершенствованию электропривода подачи трубы проведено экспериментальное исследование на стане ХПТ-450. На основе предложенной математической модели силового модуля получена модель электропривода подачи стана ХПТ-450. Частотный анализ позволил редуцировать математическую модель системы и сформулировать требования к наиболее важным параметрам силового механо- и электрооборудования. Конкретно для электропривода подачи стана ХПТ-450 рекомендовано применение асинхронных двигателей с улучшенными динамическими характеристиками серии RA, применение которых позволит увеличить производительность стана ХПТ-450 на 40%.

7. Экспериментальное исследование преобразователя частоты показало, что преобразователь частоты с непосредственной связью не удовлетворяет современным требованиям, предъявляемым к электроприводу подачи, но сейчас нет промышленно-выпускаемых преобразователей частоты с требуемыми техническими характеристиками, поэтому требуется разработка и изготовление преобразователя по индивидуальному заказу.

8. Модель срыва трубы с оправки и величина усилия срыва уточнены по экспериментальным данным. Анализ модели показал, что для снижения разброса величины подачи трубы желательно уменьшение передаточного числа редуктора. Уменьшение шага винта с 72 до 47 мм дает уменьшение разброса подачи трубы в два раза.

9. Применение метода анализа экспериментальных осциллограмм выявило существенную зависимость времени позиционирования от выбора максимальной скорости и ускорения. Исследование этой зависимости показало возможность снижения максимальной скорости на 40%, что дает существенный выигрыш в габарите электродвигателя.

Представленные результаты могут быть использованы при модернизации существующих станов ХПТ, а также при разработке новых.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Остроухов, Всеволод Викторович, 2012 год

Библиографический список

1. Адамия, Р.Ш. Анализ конструкций подающе-поворотных механизмов станов холодной прокатки труб // Труды ВНИИМЕТМАШ: сб. науч. тр. №7. -М.: Отдел научно-технической информации и оформления, 1963. - С. 243-263.

2. Азимов, И.К. Оптимальные параметры автоматизированных позиционных приводов / И.К. Азимов, H.H. Дружинин // Автоматизированный электропривод / Под общ. ред. И.И. Петрова, М.М. Соколова, М.Г. Юнькова. -М.: Энергия, 1980. - С. 25-30.

3. Александров, А.Г. Синтез регуляторов многомерных систем / А.Г. Александров. -М.: Машиностроение, 1986. - 272 с.

4. Андреев, В.П. Основы электропривода / В.П. Андреев, Ю.А. Сабинин. - М.: Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 772 с.

5. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т.: Т2. / под ред. И.Н. Жестковой. -М.: Машиностроение, 2001. - 912 с.

6. Аптер, Э.М. Мощные управляемые выпрямители для электроприводов постоянного тока / Э.М. Аптер, Г.Г. Жемеров, И.И. Левитан, А.Г. Элькин. - М.: Энергия, 1975.-208 с.

7. Афанасьев, В.Д. Электропривод автоматических летучих ножниц / В.Д. Афанасьев. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. - 144 с.

8. Афанасьев, В.Д. Автоматизированный электропривод в прокатном производстве / В.Д. Афанасьев. - Л.: Металлургия, 1977. - 279 с.

9. Башарин, A.B. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов / A.B. Башарин, В.А. Новиков, Г.Г. Соколовский. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. - 392 с.

10. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. - СПб.: Профессия, 2004. - 752 с.

11. Беспалов, В.Я. Электрические машины / В .Я. Беспалов, Н.Ф. Котеленец. - М.: Академия, 2006. - 320 с.

12. Биргер, И.А. Расчет на прочность деталей машин: Справочник/ И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич. -М.: Машиностроение, 1993. - 649 с.

13. Биргер, И.А. Резьбовые и фланцевые соединения / И.А. Биргер, Г.Б. Иосилевич. - М.: Машиностроение, 1990. - 368 с.

14. Борисов, JIM. Улучшение качества труб путем модернизации распределительно-подающего механизма станов ХПТ / Борисов JI.M., С.А. Шайевич, H.H. Соловьев // Сталь. - 1970. - №1. - С. 59-61.

15. Боровик, A.A. Много двигательный электропривод стана холодной прокатки труб / A.A. Боровик // Электротехника. - 2010. №3 - С. 20-25.

16. Борцов, Ю.А. Автоматизированный электропривод с упругими связями / Ю.А. Борцов, Г.Г. Соколовский. - СПб.: Энергоатомиздат, 1992.-288 с.

17. Борцов, Ю.А. Автоматические системы с разрывным управлением / Ю.А. Борцов, И.Б. Юнгер.-Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. - 168 с.

18. Борцов, Ю.А. Тиристорные системы электропривода с упругими связями / Ю.А. Борцов, Г.Г. Соколовский. - Л.: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1979.- 160 с.

19. Борцов, Ю.А. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением / Ю.А. Борцов, Н.Д. Поляхов, В.В. Путов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1984. -216 с.

20. Борцов, Ю.А. Экспериментальное исследование параметров и частотных характеристик автоматизированных электроприводов / Ю.А. Борцов, Г.В. Суворов, Ю.С. Шестаков. - Л.: Энергия, 1969. - 103 с.

21. Быков, Ю.М. Непосредственные преобразователи частоты с автономным источником энергии / Ю.М. Быков. - М.: Энергия, 1977. - 144 с.

22. Бычков, В.П. Электропривод и автоматизация металлургического производства / В.П. Бычков. - М.: Высшая школа. 1966. - 478 с.

23. Важнов, И.А. Переходные процессы в машинах переменного тока / И.А. Важнов. - Л.: Энергия. Ленингр. отделение, 1980. - 256 с.

24. Вейнгер, А. М. Перспективы мощных регулируемых электроприводов переменного тока / A.M. Вейнгер // IV Международная (XV Всероссийская) конференция по автоматизированному электроприводу. - 2004, Магнитогорск, С. 32-37.

25. Вейнгер, A.M. Регулируемый синхронный электропривод / A.M. Вейнгер. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 224 с.

26. Вердеревский, В.А. Определение усилия подачи при холодной прокатке труб с тонкими стенками / В.А. Вердеревский, Р.Ш. Адамия // Труды ВНИИМЕТМАШ: сб. науч. тр. №13. - М.: Отдел научно-технической информации и оформления, 1964. - С. 21-25.

27. Вешеневский, С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. - М.: Энергия, 1977 г. - 432 с,

28. Волков, Д.П. Динамика электромеханических систем экскаваторов / Д.П. Волков, A.M. Каминская. - М.: Машиностроение, 1971. - 384 с.

29. Воронов, A.A. Основы теории автоматического управления: автоматическое регулирование непрерывных линейных систем /

A.A. Воронов. -М.: Энергия, 1980.-312 с.

30. Воронько, В.Г. Автоматизация станов холодной прокатки труб /

B.Г. Воронько, П.В. Дубин, Г.В.Крюков и др., // Сталь. - 1981. - №4. - С. 66-67.

31. Воронько, В.Г. Система автоматизированного управления станом холодной прокатки труб на безе микро-ЭВМ / В.Г. Воронько, П.В. Дубин, В.Е. Иванцов // Сталь. - 1985. №3. - С. 60-63.

32. Вулвет, Дж. Датчики в цифровых системах / Дж. Вулвет. - М.: Энергоиздат, 1981. - 200 с.

33. Герман-Галкин, С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в МАТЬАВ 6.0: Учебное пособие. - СПб.: Корона принт, 2001.-320 с.

34. Глумов, В.М. Некоторые особенности компьютерного вывода уравнений движения связки механических систем и их декомпозиция / В.М.Глумов, С.Д. Земляков, В.Ю. Рутковский, В.М. Суханов // Автоматика и телемеханика. - 2005. №5, - С. 83-96.

35. Голландцев, Ю.А. Вентильные индуктивно-реактивные двигатели / Ю.А. Голландцев. - СПб.: ГНЦ РФ - ЦНИИ «Электроприбор», 2003. - 148 с.

36. Гриншпун, М.И, Некоторые мероприятия по повышению долговечности станов ХПТ / Гриншпун М.И, Добкин И.И., Г.Ф. Куренков // Сталь. - 1967. - №4. - С. 348-352.

37. Гриншпун, М.И. Станы холодной прокатки труб / М.И. Гриншпун, В.И. Соколовский - М.: Машиностроение, 1967. - 239 с.

38. Данченко, В.Н. Совершенствование технологии и оборудования для холодной пилигримовой прокатки труб / В.Н. Данченко, Я.В. Фролов, В.Т. Вышинский // Сталь. - 2003. №4. - С. 48-54.

39. Дискретный электропривод с шаговыми электродвигателями / Под. общ. ред. М.Г. Чиликина. - М.: Энергия, 1971. - 624 с.

40. Домрачев, В.Г. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений: справочное пособие / В.Г. Домрачев, В.Р. Матвеевский, Ю.С. Смирнов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 392 с.

41. Дорф, Р. Современные системы управления / Р. Дорф, Р. Бишоп. Пер. с англ. Б.И. Копылова. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2002. - 832 с.

42. Дукмасов, В.Г. Состояние и развитие технологий и оборудования черной металлургии: справочное издание / В.Г. Дукмасов, Л.М. Агеев; под ред. Г.П. Вяткина. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. - 187 с.

43. Ермирлов, A.C. Двухуровневая система управления ориентацией деформируемых космических аппаратов с активной стабилизацией упругих колебаний конструкции / A.C. Ермилов, Т.В. Ермилова, В.Ю. Рутковский, В.М. Суханов // Автоматика и телемеханика. - 2008. №6. - С.26-40.

44. Жемеров, Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью / Г.Г. Жемеров. - М.: Энергия, 1977. - 280 с.

45. Зиновьев, Г.С. Основы силовой электроники / Г.С. Зиновьев. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - 672 с.

46. Ивахненко, А.Г. Кибернетические системы с комбинированным управлением / А.Г. Ивахненко. - Киев: Техшка, 1966. - 510 с.

47. Исаев, И.Н. Электропривод механизмов циклического действия / И.Н. Исаев, В.Г. Созонов. -М.: Энергоатомиздат, 1994. - 144 с.

48. Каган, В.Г. Электроприводы с предельным быстродействием для систем воспроизведения движения / В.Г. Каган. - М.: Энергия, 1975. - 240 с.

49. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода / В.И. Ключев. - М: Энергия, 1971. - 320 с.

50. Ключев, В.И. Теория электропривода / В.И. Ключев - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 560 с.

51. Кожевников, С.Н. Гидравлический и пневматический приводы металлургических машин / С.Н. Кожевников, В.Ф. Пешат. - М.: Машиностроение, 1973. - 360 с.

52. Коловский, М.З. Динамика машин / М.З. Коловский. - Л.: Машиностроение, 1989. -263 с.

53. Кононенко, Е.В. Электрические машины / Е.В. Кононенко, Г.А. Сипайлов, К.А. Хорьков. - М.: Высшая школа, 1975. - 279 с.

54. Конструкция, ремонт и обслуживание станов холодной прокатки труб / Кондратов Л.А., Чечулин Ю.Б., Богданов Н.Т., Макаркин Н.С. - М.: Металлургия, 1994. - 266 с.

55. Конюхов, Н.Е. Электромагнитные датчики механических величин / Н.Е. Конюхов, Ф.М. Медников, МЛ. Нечаевский. -М.: Машиностроение, 1987. - 256 с.

56. Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин. - М.: Высш. шк., 2001. - 327 с.

57. Королев, A.A. Механическое оборудование прокатных цехов / A.A. Королев. - М.: Металлургиздат, 1959. - 495 с.

58. Кофф, З.А. Холодная прокатка труб / З.А.Кофф, П.М. Соловейчик, В.А. Алешин, М.И. Гриншпун. - Свердловск: Металлургиздат, 1962. - 431 с.

59. Кравчик, А.Э. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская. - М.: Энергоиздат,

1982.-504 с.

60. Крановые электродвигатели для применения с преобразователями частоты. Серия AMTK-F. Технический каталог. - Челябинск: ООО Кранрос, 2007. - 22 с.

61. Лебедев, A.A. Динамика полета беспилотных летательных аппаратов / A.A. Лебедев, Л.С. Чернобровкин. -М.ЮБОРОНГИЗ, 1962. - 548 с.

62. Макаров, И.М. Линейные автоматические системы / И.М. Макаров, Б.М. Менский. - М.: Машиностроение, 1982. - 504 с.

63. Машины и агрегаты для производства стальных труб: учебное пособие / Ю.Ф. Шевакин и др. - М.: Интермет Инжиниринг, 2007. - 388 с.

64. Маурер В.Г. Цифровой измеритель амплитудно-фазочастотных характеристик «Вектор~2М» / В.Г. Маурер, Л.И. Цитович // Приборы и техника эксперимента. - 1990. №5. - С. 6.

65. Мирошник, И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы / И.В. Мирошник. - СПб.: Питер, 2005. - 336 с.

66. Мирошник, И.В. Теория автоматического управления. Нелинейные и оптимальные системы / И.В. Мирошник. - СПб.: Питер, 2006. - 272 с.

67. Морозовский, В.Т. Многосвязные системы автоматического регулирования / В.Т. Морозовский, М.: Энергия, 1970. - 288с.

68. Омельченко, Е.Я. Характеристики двигателей в электроприводе / Е.Я. Омельченко. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. - 120 с.

69. Омельченко, Е.Я. Динамические математические модели асинхронных двигателей / Е.Я. Омельченко. - Магнитогорск: МГТУ, 2011. - 177 с.

70. Осада, Я.Е. Освоение производства холоднокатаных труб на станах ХПТ-250 / Осада Я.Е., Ю.А. Медников, В.Г. Зимовец и др.// Сталь. - 1977. -№3, С. 244-247.

71. Осада, Я.Е. Освоение стана холодной прокатки труб ХПТ-450 / Осада Я.Е., Ю.А. Медников, И.И. Сергеев // Сталь. - 1980. - №4, - С. 315-317.

72. Остроухов, В.В. Влияние инерционности преобразователя частоты на качество процессов в электроприводе подачи стана холодной прокатки труб / В.В. Остроухов // Наука и инновации в технических университетах: материалы Четвертого Всероссийского форума студентов, аспирантов и молодых ученых. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. - С. 10-11.

73. Остроухов, В.В. Математическая модель неизменяемой части электропривода механизма подачи трубы стана ХПТ-450 / В.В. Остроухов // Наука ЮУрГУ: материалы 61-й науч. конф. Секции техн. наук. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009. - Т. 2. - С. 78-82.

74. Остроухов, В.В. Математическая модель силового модуля системы перемещения оправки стана ХПТ-450П2 / В.В. Остроухов // Вестник ЮжноУральского государственного университета. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». - 2007. - Вып. 5. - №7(79). - С. 34-40.

75. Остроухов, В.В. Параметрическая оптимизация поворотно-подающих механизмов станов холодной прокатки труб /В.В. Остроухов // Научный поиск: материалы второй научной конференции аспирантов и докторантов. Технические науки. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. - С. 43-47.

76. Остроухов, В.В. Электропривод поворотно-подающих механизмов станов холодной прокатки труб /В.В. Остроухов // Научный поиск: материалы первой научной конференции аспирантов и докторантов. Технические науки. -Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009. - С. 219-223.

77. Пановко, Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара / Я.Г. Пановко. - Л.: Машиностроение, 1976. - 320 с.

78. Первицкий, Ю.Д. Расчет и конструирование точных механизмов. Учебное пособие для вузов. - Л.: Машиностроение, 1976. - 456 с.

79. Петров, Ю.П. Оптимальное управление электроприводом / Ю.П. Петров. - М.; Л.: Госэнергоиздат, 1961. - 187 с.

80. Поляков, Б.Н. Оптимальное передаточное число редукторного привода при различных целевых функциях / Б.Н. Поляков // Машиностроитель. - 2006. №8 -С. 13-16.

81. Попов, В.И. Современные асинхронные электрические машины: Новая Российская серия ЯА / В.И. Попов, Т.А. Ахунов, Л.Н. Макров. - М.: Изд-во «Знак», 1999.-256 с.

82. Решетов, Д.Н. Точность металлорежущих станков / Д.Н. Решетов, В.Т. Портман. - М.: Машиностроение, 1986. - 336 с.

83. Розов, Н.В. Холодная прокатка стальных труб / Н.В. Розов, К.Ф. Милленов. - М.: Металлургия, 1977. - 184 с.

84. Рудаков, B.B. Асинхронные электроприводы с векторным управлением / В.В. Рудаков, И.М. Столяров, В.А. Дартау. - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1987. - 136 с.

85. Рутковский, В.Ю. Исследование динамики взаимодействия упругих колебаний конструкции с системой управления деформируемого космического аппарата методом фазовой биплоскости / В.Ю. Рутковский, В.М. Суханов // Автоматика и телемеханика. - 2007. №2 - С.49-62.

86. Рысс, А.Б. Опыт создания и тенденции развития современных систем управления станами холодной прокатки труб конструкции ВНИИМЕТМАШ / А.Б. Рысс, В.Я. Тонконогов, Э.Е. Гуринчук // Тяжелое машиностроение. - 2010. №5 - С.32-35.

87. Сандлер, A.C. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями / A.C. Сандлер, P.C. Сарбатов. - М.: Энергия, 1974. - 328 с.

88. Слежановский, О.В. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями / О.В. Слежановский, Л.Х. Дацковский, И.С. Кузнецов и др. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 256 с.

89. Соколовский, Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием / Г.Г. Соколовский. - М.: Академия, 2006. - 272 с.

90. Справочник по электрическим машинам: в 2 т. Т.1 / под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 456 с.

91. Справочник по электрическим машинам: в 2 т. Т.2 / под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. -М.: Энергоатомиздат, 1989. - 688 с.

92. Справочные данные по электрооборудованию. В 2-х т. Т.1. Электрические машины общего применения. - М: Л.: Энергия, 1964. - 327 с.

93. Справочные данные по электрооборудованию. В 2-х т. Т.2. Электрические машины общего применения. -М: Л.: Энергия, 1965. - 483 с.

94. Терехов, В.М. Системы управления электроприводов / В.М. Терехов, О.И. Осипов; под ред. В.М. Терехова. - М.: Академия, 2006. - 304 с.

95. Технология и оборудование и трубного производства / под ред. В.Я. Осадчего. - М.: Интермет Инжиниринг, 2007. - 560 с.

96. Тимошенко, С.П. Колебания в инженерном деле / С.П. Тимошенко, Д.Х. Янг, У. Уивер; пер. с англ. JI.T. Корнейчука. - М.: Машиностроение, 1985. - 472 с.

97. Трёхфазные низковольтные частотно-регулируемые электродвигатели с короткозамкнутым ротором общепромышленного исполнения. Серия A(RA) Г. Каталог. - Ярославль: ОАО ELDIN, 2008. - 25 с.

98. Уайт, Д.С. Электромеханическое преобразование энергии / Д.С. Уайт, Г.Х. Вудс. -М. - Л.: Энергия, 1964. - 528 с.

99. Усольцев, A.A. Частотное управление асинхронными двигателями. Учебное пособие / A.A. Усольцев. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. - 94 с.

100. Усынин, Ю.С. Декомпозиция электромеханической системы механизма подачи трубы стана ХПТ-450 / Ю.С. Усынин, В.В. Остроухов // Вестник ЮжноУральского государственного университета. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». - 2010. - Вып. 11.- №2(178). - С. 41-45.

101. Усынин, Ю.С. Оптимизация быстродействия электропривода подачи стана холодной прокатки труб / Ю.С. Усынин, В.В. Остроухов // Наука ЮУрГУ: материалы 62-й науч. конф. Секции техн. наук. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. - Т. 2. - С. 205-208.

102. Усынин, Ю.С. Применение индивидуального электропривода в механизмах подачи станов холодной прокатки труб / Ю.С. Усынин, В.В. Остроухов // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Наука и образование. - СПб.: Издательство политехнического университета, 2010. 4(110).-С. 96-100.

103. Усынин, Ю.С. Системы управления электроприводов: Учеб. пособие. -Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. - 328 с.

104. Усынин, Ю.С. Теория автоматического управления: учеб. пособие для вузов / Ю.С. Усынин. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010.- 176 с.

105. Усынин, Ю.С. Электроприводы и генераторы с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения / Ю.С. Усынин, М.А. Григорьев, K.M. Виноградов // Электричество. - №3. - 2007. - С. 21-26.

106. Целиков, А.И. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. Учебник для вузов / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребенник В.М. и др. - 2-е изд., - М.: Металлургия, 1988. - 680 с.

107. Целиков, H.A. Станы холодной прокатки труб конструкции ВНИИМЕТМАШ / H.A. Целиков, A.B. Чекулаев // Тяжелое машиностроение. -2010. №5 -С.28-31.

108. Целлер, X. Кристаллы-победители. История силовых полупроводниковых приборов в АББ / X. Целлер // АББ Ревю. - 2008. №3. - С. 72-78.

109. Цыпкин, Я.З. Основы теории автоматических систем / ЯЗ. Цыпкин, М.: Наука, 1977.-560 с.

110. Черноруцкий, Г.С. Следящие системы автоматических манипулятров / Г.С. Черноруцкий, А.П. Сибрин, B.C. Жабреев. - М.: Наука, 1987. - 272 с.

111. Черноруцкий, И.Г. Методы оптимизации в теории управления / И.Г. Черноруцкий. - СПб.: Питер, 2004. - 256 с.

112. Чечулин, Ю.Б. Новый быстроходный способ подачи и поворота станов холодной прокатки труб / Ю.Б. Чечулин, A.M. Каузов, Л.А. Кондратов // Сталь. - 1980. №4.- С. 317-319.

113. Шаталов, A.C. Преобразования сигналов и изображающих их функций обобщенными линейными системами автоматического управления / A.C. Шаталов. - М.: Л.: Энергия, 1965. - 344 с.

114. Шатихин, JI.Г. Структурные матрицы и их применение для исследования систем / Л.Г. Шатихин. - М.: Машиностроение, 1991. - 256 с.

115. Шевакин, Ю.Ф, Калибровка и усилия при холодной прокатке труб -М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1963.-267 с.

116. Шипилло, В.П. Автоматизированный вентильный электропривод / В.П. Шипилло. - М.: Энергия, 1969. - 400 с.

117. Шрейнер, Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р.Т. Шрейнер. - Екатиринбург: УРО РАН, 2000. - 654 с.

118. Электротехника: Учебное пособие для вузов. - В 3-х книгах. Книга И. Электрические машины. Промышленная электроника. Теория автоматического управления / Под. ред. П.А. Бутырина, Р.Х. Гафиатулина, А.Л. Шестакова. -Челябинск: изд-во ЮУрГУ, 2004. - 711 с.

119. Beliaev, D. Field oriented control of a synchronous drive / A. Weinger, R. Paes, S. Weigel / IEEE International Electric Machines and Drives Conference. San Antonio, TX, USA. -2005. - P. 957-961.

120. Beliaev, D. Synchronous drives with field oriented vector control and their industrial implementation / D. Beliaev, E. Ilyin, A. Shatokhin, A.Weinger // the 13th European Conference on Power Electronics and Applications Barcelona, Spain. -2009, -Paper 0017.

121. Drum, B. The Control Techniques Drives and Controls Handbook / B. Druru, UK: London: The Institution of Electrical Engineers, 2001. - 374 p.

122. Mentor 2 Руководство пользователя. Приводы постоянного тока с выходным током от 25 А до 1850 A. UK:Newtown: Control Techniques, 2000. - 156 с.

123. Usynin, Y. Electric drive of a tube feed mechanism for a cold rolling mill / Y.Usynin, V. Ostroukhov // Proceedings of the ХШ-th International Conference on

Electromechanics, Electrotechnology, Electromaterials and Components (ICEEE-2010). - M.: Electrical Engineering Institute of MPEI(TU), 2010 - P. 102.

124. Vas P. Sensorless Vector and Direct Torque Control / P. Vas. - Oxford: Oxford University Press, 1998. - 729 p.