Ограничение динамических нагрузок электроприводов горизонтальной клети толстолистового прокатного стана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Логинов Борис Михайлович

• Логинов Борис Михайлович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Логинов Борис Михайлович

2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ СНИЖЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРИ ЗАХВАТЕ МЕТАЛЛА ВАЛКАМИ

1.1. Оборудование реверсивной клети стана 5000 ПАО «ММК» 1.2. Характеристика шпинделей горизонтальных валков 1.3. Влияние зазоров на динамические нагрузки в линиях главных электроприводов

1.4. Анализ известных способов ограничения динамических нагрузок в валопроводах прокатных клетей

1.4.1. Ограничение нагрузок средствами электропривода

1.4.2. Реализация принципа предварительного ускорения электропривода

1.5. Экспериментальные исследования переходных процессов электроприводов клети стана 5000 при захвате металла

1.6. Обоснование направлений исследований

1.6.1. Совершенствование способа предразгона электропривода

1.6.2. Согласование скоростей горизонтальных и вертикальных валков 1.7. Выводы и постановка задачи исследований Глава 2. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ОГРАНИЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ КЛЕТИ ТОЛСТОЛИСТОВОГО СТАНА

2.1. Обоснование направлений и методов решения задачи

2.2. Реализация способа выбора зазоров за счет предварительного ускорения электропривода валков реверсивной клети 2.3. Анализ составляющих упругого момента при выборе зазора 2.4. Обоснование методики ограничения динамических нагрузок за счет формирования знакопеременного ускорения до и после захвата

2.5. Способ компенсации динамической просадки скорости за счет ее опережающего увеличения

2.6. Разработка методики и способа ограничения динамических нагрузок за счет компенсации составляющих упругого момента 62 2.6.1. Методика ограничения динамического момента

2.6.2. Функциональная схема, реализующая способ ограничения динамического момента

2.7. Разработка способа согласования скоростей горизонтальных и вертикальных валков

ВЫВОДЫ

Глава 3. РАЧЕТ ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВУХМАССОВОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ВАЛКОВ СТАНА

3.1. Расчет параметров модели электромеханической системы валков горизонтальной клети

3.2. Проверка адекватности модели электропривода

3.3. Влияние упругой механической связи на показатели регулирования по каналу управления

3.4. Влияние упругой механической связи на показатели регулирования при воздействии по каналу возмущения

3.5. Анализ влияния зазора в передаче на переходные процессы электропривода

ВЫВОДЫ

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ СПОСОБОВ МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

4.1. Исследование динамических моментов в режимах ускорения и захвата

4.2. Обоснование совершенствования способа ограничения динамического момента

4.3. Способ ограничения динамических нагрузок с предразгоном и торможением после захвата

4.4. Исследование переходных процессов при реализации разработанного способа

ВЫВОДЫ

Глава 5. ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТАННОГО СПОСОБА НА СТАНЕ 5000. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ

5.1. Определение оптимальных ускорений при реализации разработанного способа в электроприводах стана

5.2. Экспериментальное обоснование внедрения разработанного способа на стане

5.3. Экспериментальные исследования динамических режимов при внедрении разработанных алгоритмов

5.4. Расчет усталостной прочности шпиндельного соединения

5.5. Оценка технико-экономической эффективности внедрения 132 ВЫВОДЫ 134 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 137 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 140 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ограничение динамических нагрузок электроприводов горизонтальной клети толстолистового прокатного стана»

ВВЕДЕНИЕ

Задача ограничения динамических нагрузок в электромеханических системах валков прокатных станов, работающих с ударным приложением нагрузки во время захвата металла, несмотря на давность постановки, является актуальной. В истекшие десятилетия она приобрела дополнительную актуальность в связи с расширением сортамента толстолистовых и широкополосных станов за счет производства проката из труднодеформируемых марок стали, необходимого для производства труб большого диаметра [14]. В этих условиях увеличиваются нагрузки электромеханических систем валков прокатной клети в установившемся и динамических режимах.

Физические процессы, возникающие при заполнении очага деформации во время захвата, изучались многими авторами. Среди известных публикаций следует отметить труды специалистов SMS-Demag, Siemens, General Electric и ряда японских фирм [5-9]. В научных публикациях [10-12] представлены разработки, направленные на ограничение нагрузок электромеханических систем широкополосных станов горячей прокатки. Алгоритмы управления, обеспечивающие снижение нагрузок электроприводов вертикальных валков универсальных клетей, прошли промышленные испытания на широкополосном стане 2000 [13-15]. При этом проблема ограничения упругих моментов в валопрово-дах горизонтальных валков остается нерешенной.

Названная проблема актуальна для электромеханических систем реверсивных клетей толстолистовых прокатных станов, в том числе для стана 5000 ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ПАО «ММК»). Достаточно отметить, что за время его эксплуатации с 2009 г. произошло несколько поломок головок шпинделей и шеек валков с серьезными последствиями. Главным технологическим устройством стана является горизонтальная клеть кварто, обеспечивающая усилие прокатки до 12000 т. Клеть оснащена двумя опорными и двумя рабочими валками, передающими усилие прокатки и мощность электропривода на обрабатываемый металл.

Электроприводы современных толстолистовых станов выполняются без-редукторными с минимальным количеством соединений в механических передачах. Передача крутящего момента от электропривода к валкам осуществля-

ется с помощью универсальных шпинделей с антифрикционными вкладышами [16]. Такие шпиндели обладают относительной компактностью, однако являются наиболее «зазорообразующими» элементами передач. [17]. Открытые угловые зазоры (люфты) в механических передачах являются причиной возникновения ударных нагрузок, вызванных их закрытием (замыканием) во время переходных процессов. Из-за износа вкладышей зазоры в главной линии быстро прогрессируют и вызывают опасные для прочности циклические напряжения в деталях. Вследствие этого срок службы шпинделей до разрушения колеблется от 5 месяцев до 2,5 лет [18-21].

Анализ опыта эксплуатации станов горячей прокатки показывает, что аварийные простои по причине поломок шпиндельных соединений составляют 12-15% общего числа простоев, возникающих вследствие выхода из строя механического оборудования. Поломки элементов шарниров (вкладышей, пальцев, лопастей и вилок) составляют в целом незначительную часть от числа отказов, однако они вызывают длительные простои стана и значительные материальные затраты на устранение последствий. Это подтверждает актуальность решения проблемы ограничения динамических нагрузок в электромеханических системах прокатных станов.

Изучению данной проблемы посвящены научные труды многих выдающихся отечественных ученых. В числе значимых публикаций следует выделить монографию и учебник В.И. Ключева [22, 23], монографии А.И. Цели-кова [24], В.Н. Выдрина [25], А.А. Королева [26, 27], Н.Н. Дружинина [28]. Этому вопросу посвящены научные труды Г.Я. Пятибратова [29-31], О.И. Осипова [32, 33], В.Н. Мещерякова [34-36], Г.П. Корнилова [37, 38], В.Г. Ар-тюх [39-42], диссертации А.А. Филатова [43], В.Р. Храмшина [44], А.И. Трайно [45], С.В. Денисова [46], В.Н. Гостева [47], А.Г. Шубина [48] и многих других исследователей.

Значительный вклад в решение данного вопроса внесли представители института черной металлургии (ИЧМ) национальной академии наук (НАН) Украины. В исследованиях вопросов динамики прокатных станов ведущая роль принадлежит С.Н. Кожевникову [49, 50], В.И. Большакову, В.В. Вереневу [51-57], П.В. Кроту [58, 59]. Выполнены углубленные исследования электро-

привода стана 2800, включающие анализ особенностей распределения нагрузок между шпинделями. Также присутствует значительное количество публикаций, посвященных моделированию и экспериментальным исследованиям динамических режимов в электромеханических системах стана 1680 металлургического комбината «Запорожсталь» [60-63].

В результате исследований дано теоретическое и экспериментальное подтверждение, что в приводах листопрокатных станов возникают динамические нагрузки, которые существенно зависят от величины открытого перед захватом зазора. Разработан ряд способов и устройств, цель которых сводится к тому, чтобы к моменту входа металла в клеть зазоры были закрыты [64-66]. В большинстве разработок это осуществляется за счет подтормаживания валков или предварительного разгона (предразгона) электропривода перед захватом. Многие разработки защищены авторскими свидетельствами и патентами РФ, в том числе [67-70]. Также известны зарубежные публикации [71-75] и др.

Основным техническим решением, обеспечивающим снижение ударов при захвате, является предварительный выбор люфтов в механических соединениях валопроводов клети. Наиболее распространенным является способ управления, обеспечивающий захват металла валками в режиме ускорения электропривода. В частности, такой способ заявлен в [76], исследован в трудах [55, 64] и применяется на ряде прокатных станов, в том числе на широкополосных станах 1680 «Запорожсталь» [77, 78] и 2500 ПАО «ММК» [79, 80]. Переходные процессы, сопровождающие захват металла, подробно рассмотрены в публикациях [49, 63, 81, 82]. В результате доказана эффективность его применения для клетей с редукторным электроприводом и шестеренной клетью.

Вместе с тем в работе [64] отмечается, что до настоящего времени известные технические решения не нашли широкого промышленного применения. Исключение составляют обжимные станы дуо, где захват заготовки осуществляют в режиме ускорения электроприводов верхнего и нижнего валков. В вышеназванных литературных источниках не содержится информации о внедрении каких-либо решений на толстолистовых прокатных станах. Это подтверждает актуальность принятого направления исследований и предопределяет

целесообразность выполнения разработок, направленных на ограничение динамических нагрузок в электромеханических системах реверсивных клетей толстолистовых станов.

Целью диссертационной работы является разработка научно-обоснованных технических решений, обеспечивающих снижение аварийности электромеханических систем реверсивной клети толстолистового прокатного стана за счет ограничения динамических нагрузок электроприводов и упругих колебаний в валопроводах горизонтальных валков.

Здесь под термином «аварийность» понимается количество аварий в единицу времени (удельная аварийность).

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Теоретические и экспериментальные исследования динамических процессов в электромеханических системах горизонтальной клети толстолистового стана при захвате металла валками. Анализ известных способов снижения ударных нагрузок за счет совершенствования алгоритмов управления электроприводами.

2. Разработка способов управления электроприводами, обеспечивающих ограничение динамических нагрузок и снижения амплитуды колебаний упругого момента. Разработка способа согласования скоростей электроприводов горизонтальной и вертикальной клетей, при совместной прокатке.

3. Обоснование структуры и расчет параметров имитационной модели электромеханической системы горизонтального валка стана 5000. Исследование влияния упругой механической связи на показатели регулирования по каналам управления и возмущения.

4. Моделирование ударного приложения нагрузки. Сравнительный анализ переходных процессов электромагнитного момента двигателя и упругого момента на передающем валу при проектном и разработанном алгоритмах управления.

5. Техническая реализация разработанных способов управления электроприводами на толстолистовом прокатном стане. Опытно-промышленные испытания, оценка технико-экономической эффективности.

Содержание диссертации соответствует поставленным задачам и изложено в следующей последовательности:

В первой главе дана характеристика электроприводов горизонтальной клети стана 5000, рассмотрено устройство универсального шпинделя. Выполнен анализ причин возникновения динамических нагрузок в валопроводах горизонтальных валков клетей станов горячей прокатки. Дана оценка влияния зазоров на динамические нагрузки электроприводов и упругие моменты в передающих механизмах, возникающие при захвате металла валками. Выполнен анализ известных способов ограничения динамических нагрузок, дана оценка возможностей их реализации на стане 5000. Обоснованы и конкретизированы направления исследований.

Вторая глава посвящена обоснованию и разработке технических решений, обеспечивающих снижение динамических нагрузок в электромеханических системах прокатной клети. Выполнен анализ составляющих упругого момента при замыкании углового зазора. Разработана методика ограничения нагрузок путем формирования знакопеременного ускорения электропривода до и после захвата металла. Исследованы способ ограничения нагрузок за счет предраз-гона электропривода перед захватом и способ управления с компенсацией динамической просадки скорости и момента при захвате. Разработан комбинированный способ ограничения момента, объединяющий преимущества этих решений. Выполнено обоснование и разработан способ согласования скоростей горизонтальных и вертикальных валков при регулировании скорости в процессе прокатки.

В третьей главе рассчитаны параметры имитационной модели двухмассо-вой электромеханической системы горизонтальных валков реверсивной клети стана 5000. Представлены логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ) разомкнутой системы автоматического регулирования (САР) скорости по каналу управления и по каналу возмущения при различных настройках регулятора скорости. Исследовано влияние углового зазора на переходные процессы электропривода. Показано, что наличие зазора приводит к увеличению ударного момента. В то же время при существующих больших моментах инерции влияние величины зазора (в пределах 1°-2,5°) на перерегулирование момента двигателя несущественно.

Четвертая глава посвящена исследованию разработанных технических решений методом математического моделирования. Выполнено моделирование

динамических режимов при реализации алгоритма управления электроприводом с предразгоном, а также при реализации комбинированного способа ограничения динамического момента. Представлен усовершенствованный способ ограничения динамического момента, отличительным признаком которого является снижение задания скорости после захвата с заданным отрицательным ускорением. Доказано, что при реализации этого способа коэффициенты динамичности момента двигателя и упругого момента на валу снижаются по сравнению с показателями в проектной системе.

В пятой главе дано обоснование ускорения электропривода, необходимого для замыкания углового зазора в режиме предразгона, и отрицательного ускорения, необходимого для обеспечения минимального перерегулирования момента при захвате. Дано экспериментальное подтверждение целесообразности внедрения на стане 5000 усовершенствованного способа ограничения динамических нагрузок. Представлены осциллограммы, подтвердившие улучшение переходных процессов. Алгоритм, реализующий разработанный способ, внедрен в программное обеспечение АСУ ТП реверсивной клети стана 5000. Проведены экспериментальные исследования переходных процессов, дано обобщение результатов. Выполнен расчет технико-экономической эффективности. Даны рекомендации по расширенному внедрению разработок.

В заключении сделаны выводы по работе.

Научная новизна.

1. В результате декомпозиции временных зависимостей упругого момента на передающем валу электропривода толстолистового стана обоснована методика ограничения динамических нагрузок при захвате металла валками, обеспечивающая компенсацию составляющих, обусловленных: ударом при замыкании углового зазора, упругими свойствами механической передачи и настройкой САР скорости электропривода.

2. С целью реализации методики разработан способ ограничения динамического момента, согласно которому обеспечивается захват металла валками в режиме ускорения электропривода, при этом повышение скорости осуществляется на величину, компенсирующую динамическую просадку скорости, а после захвата металла осуществляется снижение скорости с заданным отрицательным ускорением до значения, определяемого программой прокатки.

3. В развитие концепции каскадного регулирования скоростей электроприводов непрерывной группы клетей разработан способ согласования скоростей валков горизонтальной и вертикальной клетей толстолистового стана, согласно которому регулирование скорости электропривода вертикальной клети осуществляется пропорционально разности усредненных значений скорости электропривода горизонтальной клети, измеренных до и после захвата металла валками.

Практическая значимость и реализация работы.

1. Получены расчетные диаграммы, позволяющие определить ускорение в режиме предварительного разгона, требуемое для полного замыкания углового зазора при заданном расстоянии головного участка раската от клети. Представлены диаграммы для определения отрицательного ускорения, обеспечивающего компенсацию составляющей момента, обусловленной упругими свойствами валопровода. Показано, что оптимальным для электропривода клети стана 5000 является ускорение от -2,5 до -3,5 рад/с2.

2. Алгоритм, реализующий разработанный способ ограничения динамического момента, внедрен в программное обеспечение АСУ ТП реверсивной клети стана 5000. Дано экспериментальное подтверждение снижения динамического момента от 50 до 25% установившегося значения и уменьшение просадки скорости в 2 раза (от 15% до 7%).

3. Результатами внедрения являются увеличение нормативного срока эксплуатации механического оборудования главной линии клети, снижение показателя аварийности и расходного коэффициента. Экономический эффект от сокращения затрат на аварийную замену шпинделя составляет 5,76 млн руб./год.

4. Разработанные способы управления электроприводами рекомендуются для внедрения на действующих прокатных станах, электромеханические системы которых работают с ударным приложением нагрузки во время захвата металла валками.

Методика проведения исследований. Выполненные исследования основаны на базовых положениях теории электропривода и теории автоматического управления. В работе использован комплексный подход, включающий теоретический анализ, имитационное моделирование и экспериментальные ис-

следования на стане 5000. Теоретические исследования выполнены с использованием методов преобразования структурных схем и аппарата логарифмических амплитудно-частотных характеристик (ЛАЧХ). Имитационная модель разработана в графической среде Simulink пакета МАГЬАВ.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты декомпозиции временных зависимостей упругого момента в двухмассовой электромеханической системе, по которым выделены составляющие, динамического момента при ударном приложении нагрузки. К ним относятся: момент, вызванный замыканием углового зазора, затухающий момент, обусловленный упругими свойствами валопровода, и перерегулирование, связанное с настройкой САР скорости электропривода.

2. Методика ограничения динамических нагрузок, обеспечивающая компенсацию составляющих динамического момента, включающая:

- автоматическое вычисление положения раската на рольганге, определяющего момент начала предварительного ускорения (предразгона);

- предразгон электропривода с заданным ускорением;

- расчет максимального значения скорости в режиме предразгона, обеспечивающего компенсацию динамической ошибки регулирования скорости, обусловленной настройкой САР скорости;

- замедление электропривода с заданным темпом (отрицательным ускорением) после захвата металла валками.

3. Способ согласования скоростей валков горизонтальной и вертикальной клетей толстолистового стана, согласно которому регулирование скорости электропривода вертикальной клети осуществляется пропорционально разности усредненных значений угловой скорости электропривода горизонтальной клети, измеренных до и после захвата металла валками.

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, подтвердившие ограничение динамических нагрузок и снижение аварийности электромеханических систем горизонтальных валков реверсивной клети толстолистового стана за счет компенсации составляющих упругого момента.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждаются экспериментальным обоснованием направления исследований, коррект-

ным применением теоретических положений, использованием реальных характеристик и осциллограмм электроприводов прокатного стана, повторяемостью результатов экспериментов, выполненных в промышленных условиях, их совпадением с результатами моделирования, результатами длительной эксплуатации внедренных алгоритмов.

Апробация работы. Положения, выносимые на защиту, докладывались на 7-и международных конференциях, в том числе: в 2014 г. на VIII Международной конференции «Современные проблемы машиностроения» в г. Томск; в 2015 г. на International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems в г. Томск; в 2016 г. на IX Международной конференции АЭП в г. Пермь; в 2017 г. на Международной конференции «Энергетика: состояние, проблемы, перспективы» в г. Бишкек и 2nd International Ural Conference on Measurements (UralCon) в г. Челябинск; в 2018 г. на IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering в г. Санкт-Петербург и X Международной конференции АЭП в г. Новочеркасск.

Основные положения диссертации опубликованы в 12 печатных трудах, в том числе 4 в рецензируемых изданиях, 3 статьи в изданиях, входящих в систему цитирования Scopus. Получен патент РФ на изобретение.

В 2017-2019 гг. исследования выполнялись в рамках госзадания «Проведение комплекса научных исследований и разработок, обеспечивающих повышение энергетической эффективности и ресурсосбережение при производстве толстолистового проката» (№13.9656.2017/БЧ от 10.03.2017 г).

Глава 1. ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ СНИЖЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРИ ЗАХВАТЕ МЕТАЛЛА ВАЛКАМИ

Как было отмечено во введении, задача ограничения динамических нагрузок в электромеханических системах горизонтальных клетей толстолистовых прокатных станов является актуальной. При этом вопросы анализа причин увеличения нагрузок в валопроводах клетей толстолистовых станов не получили достаточного освещения в технической литературе.

Поскольку разработки, направленные на достижение поставленной цели, относятся к стану 5000 ПАО «ММК» (далее - стан 5000), целесообразно дать описание технологического процесса и характеристику электроприводов горизонтальной клети этого стана. Также следует рассмотреть конструкцию шпинделей и механизм возникновения зазора в шпиндельных соединениях. Следует определить причины неудовлетворительных динамических нагрузок электромеханических систем при захвате металла валками. Ставится задача анализа влияния зазоров на динамические нагрузки электроприводов и упругие моменты в валопроводах.

Необходим анализ известных способов ограничения динамических нагрузок, при этом максимальное внимание следует уделить способам, обеспечивающим достижение цели за счет совершенствования алгоритмов управления электроприводами. Следует дать оценку возможности практической реализации известных технических решений на стане 5000. Для этого целесообразно выполнить анализ переходных процессов, полученных экспериментальным путем. Задачей таких исследований является анализ упругих моментов на передающем валу и составляющих, определяющих амплитуду упругого момента.

Конечным результатом главы должно стать обоснование направлений исследований и конкретных разработок, обеспечивающих достижение цели, поставленной в диссертации.

1.1. Оборудование реверсивной клети стана 5000 ПАО «ММК»

Характеристика стана

В 2009 году на Магнитогорском металлургическом комбинате введен в строй комплекс по производству толстолистового проката. Его основу составляет толстолистовой стан горячей прокатки 5000, построенный по передовым мировым технологиям [83]. Генеральным подрядчиком при строительстве являлась фирма SMS Demag (Германия). На стане освоены технологии высокотемпературной и низкотемпературной прокатки, а также прокатки листов различной толщины и ширины, исходя из максимальных требований потребителей к трубам большого диаметра.

Стан и снабжающая его машина непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) по своим габаритам и параметрам являются уникальными. Это относится к механическому оборудованию, к электрооборудованию и системам автоматизации. Приводы рабочих валков горизонтальной клети мощностью по 12 МВт каждый являются самыми мощными приводными системами из всех, когда-либо поставленных фирмой SMS Demag [83].

На стане производится толстолистовой прокат из марок стали с категорией прочности до X120 для нефтегазовой отрасли, судо-, мосто- и машиностроения. Плановая производительность составляет 1,5 млн. т в год. Согласно проекту, на стане должен производиться горячекатаный лист со следующими параметрами: толщина: 5 - 400 мм; ширина: 1300 - 4900 мм; длина: 6 - 52 м; вес загружаемого слитка 25 - 60 т; усилие прокатки 108 МН.

Прокатка слябов осуществляется с помощью группы двух прокатных клетей: обжимной клети с двумя вертикальными валками и горизонтальной клети кварто с двумя рабочими и двумя опорными валками. Четырехвалковая реверсивная клеть (рис. 1.1, а) предназначена для прокатки листов в несколько проходов в соответствии с требованиями по сортаменту. Основные технические данные клети приведены в табл. 1.1. Кинематическая схема привода горизонтальных валков приведена на рис. 1.1, б [84, 85].

В качестве приводного двигателя каждого из валков используется трехфазный синхронный двигатель. Его технические характеристики приведены в табл. 1.2, фотография и модель сдвоенного привода представлены на рис. П.1.1 в Приложении 1 [83].

а)

ФгЧяС

б)

Рис. 1.1. Вид на прокатную клеть стана 5000 со стороны оператора (а) и кинематическая схема горизонтальных валков (б): 1- станина; 2 - электромеханическое нажимное устройство; 3 - гидравлическое нажимное устройство; 4 - опорные валки; 5 - рабочие валки; 6 - выдвижные шпиндели; 7 - уравновешивающее устройство; 8 - электродвигатели

Таблица 1. 1

Характеристики четырехвалковой реверсивной клети

Наименование агрегата Наименование характеристики Значение или описание

Прокатные валки Диаметр рабочих валков Длина рабочих валков 1210- 1110мм 5300 мм

Диаметр опорных валков Длина опорных валков 2300-2100 мм 4950 мм

Подшипники рабочих валков 4-рядные конические радиальные роликовые

2-рядные осевые подшипники

Подшипники опорных валков ПЖТ МОРГОИЛ

Скорость рабочих валков при макс. диаметре валка (0-3,17)/7,30 м/с

Максимально допустимое усилие прокатки Максимальное усилие на цилиндрах HGC при давлении 300 бар со стороны поршня, 30 бар со стороны штока 120 МН более 140 МН

Главный привод Тип спаренный

Мощность главного привода 2x12 МВт

Частота вращения вала двигателя (0-60)/115 об/мин

Номинальный крутящий момент 2x1,91 МНм

Максимальный крутящий момент при прокатке 2x3,82 МН м (200% номин.)

Максимальный крутящий момент перегрузки (двигатель) 2x4,23 МН м (225% номин.)

Крутящий момент при отключении двигателя 2x5,25 МН м (275% номин.)

Гидронажимное устройство Место установки внизу

Диаметр поршня Ход 1750/1600 мм 95 мм (действ. 85 мм)

Максимальное давление в гидросистеме 29 МПа

Механическое нажимное устройство Раствор между рабочими валками (новые валки) 320 мм

Высота подъема 520 мм

Скорость 0-50 мм/с

Мощность привода Частота вращения привода 2x560 кВт 800 об/мин

Нажимной винт: диаметр шаг 950 мм, 60 мм

Таблица 1.2

Технические данные двигателя горизонтальных валков_

Тип Синхронный двигатель VEM DMMYZ 3867-20V

Исполнение возбуждения на роторе явнополюсный

Количество полюсов 20

Производитель VEM Sachsenwerk GmbH

Мощность 12000 кВт

Номинальное напряжение 3300 В

Номинальная скорость 70 об/мин

Максимальная скорость 115 об/мин

Номинальная частота 10 Гц

Максимальная частота 19,2 Гц

Перегрузка при минимальной скорости 225 % в течение 30 с

Перегрузка при номинальной скорости 225 % в течение 30 с

Перегрузка при максимальной скорости 225 % в течение 30 с

Ток при номинальной скорости и нагрузке 100% 2460 А

Ток при номинальной скорости и максимальной перегрузке 5650 А

Ток при максимальной скорости и нагрузке 100% 2458 А

Ток при максимальной скорости и максимальной перегрузке 5650 А

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Логинов Борис Михайлович, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Российская Федерация. Министерство промышленности и торговли РФ. Об утверждении Стратегии развития черной металлургии России на 2014 - 2020 годы и на перспективу до 2030 года и Стратегии развития цветной металлургии России на 2014 - 2020 годы и на перспективу до 2030 года: [приказ от 5 мая 2014 г. № 839]. - Режим доступа: http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/70595824/.

2. Денисов, С.В. Инновационные достижения ПАО «ММК» в производстве современного металлопроката / С.В. Денисов // Труды XI конгресса прокатчиков. - Магнитогорск, 2017. - С. 21-29. - 2 т.

3. Салганик, В.М. Тонкослябовые литейно-прокатные агрегаты для производства стальных полос / В.М. Салганик, И.Г. Гун, А.С. Карандаев, А.А. Радио-нов. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 506 с.

4. Салганик, В.М. Современные технологии производства листового проката / В.М. Салганик // Инновационные технологии в металлургии и машиностроении: материалы 6-й международной молодежной научно-практической конференции «Инновационные технологии в металлургии и машиностроении. Уральская научно-педагогическая школа имени профессора А.Ф. Головина».

- Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2012. - С. 353-358.

5. Bass, G.V. Minimum tension control in finishing train of hot strip mills / G.V. Bass // Iron and steel Engineer. - 1987. - № 11. - Pp. 48-52 (англ).

6. Bhowal, P. Modeling and Simulation of Hidraulic Gap Control System in a Hot Strip Mill / P. Bhowal, S.K. Mukherjee // ISIJ International. - 1996. - Vol. 36, № 5. - Pp. 553-562 (англ).

7. Fukushima, K. Looper optimal multivariable control for hot strip finishing mill / K. Fukushima // Trans. Iron and Steel Inst. Jap. - 1988. - № 6. - Pp. 463-469 (англ).

8. Tanimoto, S. New tension measurement and control system in hot strip finishing mill / S. Tanimoto, Y. Hayashi, M. Saito // Meas. And Contr. Instrum. Iron and Steel Ind. Prod 5-th Process Technical Congress, Detroit. Werrendale, Pa. - 1985. - Pp. 147-154 (англ).

9. Hamada, K. Finishing mill tension control system in the Mizushima hot strip mill / K. Hamada, S. Ueki, M. Shitomi // Kawasaki steel technical report. - 1985. - № 11.

- Pp. 35-43 (англ).

10. Khramshin, V.R. System for Speed Mode Control of the Electric Drives of the Continuous Train of the Hot-Rolling Mill / V.R. Khramshin, A.S. Evdokimov, G.P.

Kornilov, A.A. Radionov, A.S. Karandaev // Proceedings of the 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON-2015). - Omsk: Omsk State Technical University. Russia, Omsk, May 21-23, 2015. IEEE Catalog Number: CFP15794-CDR. ISBN: 978-1-4799-7102-2. DOI 10.1109/SIB-CON.2015.7147264 (англ).

11. Khramshin, V.R. Algorithm of No-Pull Control in the Continuous Mill Train / V.R. Khramshin, S.A. Evdokimov, A.S. Karandaev, I.Yu. Andryushin, A.G. Shubin // Proceedings of the 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON-2015). - Omsk: Omsk State Technical University. Russia, Omsk, May 21-23, 2015. IEEE Catalog Number: CFP15794-CDR. ISBN: 978-14799-7102-2. DOI 10.1109/SIBCON.2015.7147263 (англ).

12. Radionov, A.A. Speed and Load Modes of Rolling Hollow Billet at the Wide-Strip Rolling Mill / A.A. Radionov, A.S. Karandaev, V.R. Khramshin, I.Yu. Andryushin, A.N. Gostev // Proceedings of 2014 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS). - 2014. DOI: 10.1109/ME-ACS.2014.6986841 (англ).

13. Khramshin, V.R. Reduction of the Dynamic Loads in the Universal Stands of a Rolling Mill / V.R. Khramshin, A.S. Karandaev, S.A. Evdokimov, I.Yu. Andryushin, A.G. Shubin, A.N. Gostev // Metallurgist. - July 2015. - Vol. 59, № 3-4.

- Pp. 315-323. DOI:10.1007/s11015-015-0103-8 (англ).

14. Andryushin, I.Yu. Automatic Tension Control in the Continuous Roughing Train of a Wide-Strip Hot-Rolling Mill / I.Yu. Andryushin, A.G. Shubin, A.N. Gostev, A.A. Radionov, A.S. Karandaev, V.R. Gasiyarov, V.R. Khramshin // Metallurgist. - September, 2017. - Vol. 61, № 5-6. - Pp. 366-374. DOI 10.1007/s11015-017-0502-0 (англ).

15. Khramshin, V.R. Method of Reduction of an Edging and Horizontal Rolls Electromechanical Systems Interrelation in Universal Stand of a Rolling Mill / V.R. Khramshin, V.R. Gasiyarov, A.S. Karandaev, A.G. Shubin // Procedia Engineering. - 2017.

- Vol. 206. - Pp. 1761-1767. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.710 (англ).

16. Королев, A.A. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов / A.A. Королев. - М.: Металлургия, 1987. - 480 с.

17. Кравченко, В.М. Износ лопастей универсального шпинделя прокатного стана [Электронный ресурс] / В.М. Кравченко, B.A. Сидоров, В.В. Буцукин // Вюник Приазовського державного техшчного ушверситету. Сер.: Техшчш науки. -2012. - Вип. 24. - С. 262-265. - Режим доступа:

http://nbuv.gov.ua/UJRN/vpdty_2012_24_42.

18. Иванченко, Ф.К. Динамика металлургических машин / Ф.К. Иванченко, В.А. Красношапка. - М.: Металлургия, 1983. - 295 с.

19. Иванченко, Ф.К. Динамика и прочность прокатного оборудования / Ф.К. Иванченко, П.И. Полухин, М.А. Тылкин, В.П. Полухин. - М.: Металлургия, 1970. - 486 с.

20. Кожевников, С.Н. Динамика металлургических машин / С.Н. Кожевников, П.Я. Скичко, А.Н. Ленский и др. - М.: Металлургия, 1969.

21. Лехов, О.С. Динамические нагрузки в линии привода обжимных станов / О.С. Лехов. - М.: Машиностроение, 1975. - 184 с.

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

23. Ключев, В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов / В.И. Ключев. - М.: Энергоатомиздат, 2001. - 760 с.

24. Целиков, А.И. Машины и агрегаты металлургических заводов. Машины и агрегаты для производства проката / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребе-ник и др. - М.: Металлургия, 1988. - 680 с. - 3 т.

25. Выдрин, В.Н. Динамика прокатных станов / В.Н. Выдрин. - Свердловск: Металлургия, 1960. - 256 с.

26. Королев, А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. / А.А. Королев. - 2-е изд. - М.: Металлургия, 1985. - 376 с.

27. Королев, А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов / А.А. Королев. - 4-е изд. - M.: Металлургия, 1987. - 480 с.

28. Дружинин, Н.Н. Непрерывные станы как объект автоматизации / Н.Н. Дружинин. - М.: Металлургия, 1975. - 336 с.

29. Пятибратов, Г.Я. Влияние противоЭДС двигателя на колебания электромеханических систем / Г.Я. Пятибратов, А.А. Даньшина, Н.А. Сухенко // Вестник ЮУрГУ. Сер. «Энергетика». - 2015. - Т. 15. - № 2. - С. 57-66. DOI: 10.1429/ power150208.

30. Pyatibratov, G.Ya. Methods of efficient parameters multifactorial determination of industrial manipulators gears and electric drives / G.Ya. Pyatibratov, A.A. Danshina, L.L. Altunyan // Procedia Engineering. - 2016. - Vol.150. - Pp. 1403-1409 (англ).

31. Pyatibratov, G.Ya. Multifactorial determination of the electric drive for the force compensating manipulator [Электронный ресурс] / G.Ya. Pyatibratov, A.A. Danshina // IOP Conference Series: Materials Science 19 and Engineering. - 2017.

- Vol. 177, № 1. - Режим доступа: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/177/1/012138/pdf.

32. Терехов, В.М. Системы управления электроприводов / В.М. Терехов, О.И. Осипов. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 304 с.

33. Басков, С.Н. Энергосиловые параметры приводов и систем профилированной прокатки слябов стана 2800 / С.Н. Басков, А.С. Карандаев, О.И. Осипов // Приводная техника. - 1998. - № 1/2. - С. 21-24.

34. Мещеряков, В.Н. Разработка способа снижения динамических нагрузок электропривода прокатной клети стана холодной прокатки / В.Н. Мещеряков, В.М. Толчеев // Электротехнические системы и комплексы. - 2015. - №3. - С. 1419.

35. Мещеряков, В.Н. Регулирование натяжения полосы в чистовой группе непрерывного широкополосного стана горячей прокатки по косвенному принципу / В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко // Электротехнические системы и комплексы.

- 2014. - № 1 (22). - С. 40-43.

36. Мещеряков, В.Н. Математическое описание механической системы двух смежных клетей чистовой группы непрерывного стана горячей прокатки / В.Н. Мещеряков, Е.Е. Диденко // Электротехнические комплексы и системы управления. - 2010. - № 3. - С. 8-13.

37. Корнилов, Г.П. Управление возбуждением синхронного двигателя преобразовательного агрегата с резко переменной нагрузкой / Г.П. Корнилов, Г.В. Шу-рыгина, Ю.А. Самохин // Промышленная энергетика. - 1990. - №3. - С. 24-26.

38. Корнилов, Г.П. Системы векторного регулирования возбуждения синхронного двигателя / Г.П. Корнилов, А.С. Лазоренко, Т.Р. Храмшин и др. // Изв. вузов. Электромеханика. - 2004. - № 2. - С. 28-31.

39. Артюх, В.Г. Основы защиты металлургических машин от поломок / В.Г. Ар-тюх. - Мариуполь, Издат. группа «Университет», 2015. - 288 с.

40. Артюх, В.Г. Нагрузки и перегрузки в металлургических машинах / В.Г. Артюх. - Мариуполь: ПГТУ, 2008. - 246с.

41. Артюх, В.Г. Горизонтальные силы при прокатке / В.Г. Артюх, Г.В. Артюх, В.О. Мазур // Мариуполь: Вестник Приазовского Государственного Технического Университета. - 2009. - Вып. №19. - С. 128-132.

42. Артюх, Г.В. К вопросу защиты от поломок непрерывных широкополосных станов / Г.В. Артюх, В.Г. Артюх, В.С. Артюх // Защита металлургических машин от поломок. - Мариуполь. - 1997. - Вып. 2. - С. 58-68.

43. Филатов, А.А. Разработка теоретических основ проектирования и совершенствование трансмиссий высокомоментных главных приводов прокатных клетей: дис. ... докт. техн. наук / Филатов Александр Андреевич. - М.: ВНИИМет-маш, 2004. - 333 с.

44. Храмшин, В.Р. Разработка электротехнических систем непрерывной группы стана горячей прокатки при расширении сортамента полос: дис. ... докт. техн. наук / Храмшин Вадим Рифхатович. - Магнитогорск: МГТУ, 2013. - 393 с.

45. Трайно, А.И. Исследование и разработка ресурсосберегающих режимов производства листовой стали: дис. ... докт. техн. наук / Трайно Александр Иванович. - М.: Ин-т металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, 2009.

- 251 с.

46. Денисов, С.В. Развитие научных основ, создание и реализация эффективных технологий прокатки низколегированных стальных полос и листов с повышенными потребительскими свойствами: дис. ... докт. техн. наук / Денисов Сергей Владимирович. - Магнитогорск: МГТУ, 2009. - 368 с.

47. Гостев, А.Н. Ограничение динамических нагрузок электроприводов универсальных клетей непрерывной подгруппы широкополосного стана горячей прокатки: дис. . канд. техн. наук / Гостев Анатолий Николаевич. - Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2015. - 158 с.

48. Шубин, А.Г. Совершенствование системы согласования скоростей электроприводов непрерывной черновой группы клетей широкополосного прокатного стана: дис. ... канд. техн. наук / Шубин Андрей Григорьевич. - Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2018. - 168 с.

49. Кожевников, С.Н. Динамика машин с упругими звеньями / С.Н. Кожевников.

- Киев: Изд. АН УССР, 1961. - 312 с.

50. Кожевников, С.Н. Динамика нестационарных процессов в машинах / С.Н. Кожевников. - Киев: Наук. Думка, 1986. - 288 с.

51. Большаков, В.И. Применение причинно-следственной диаграммы для поиска путей уменьшения динамических нагрузок металлургических машин / В.И. Большаков, В.П. Поздняков // Теория и практика металлургии. - 2005. - № 14.

- С. 51-57.

52. Большаков, В.И. Проблемы защиты металлургических машин от поломок / В.И. Большаков, В.К. Цапко // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1998. - №3. - С. 89-91.

53. Большаков, В.И. Методика исследования динамики приводов металлургических машин / В.И. Большаков // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2000. - №3. - С. 72-78.

54. Веренев, В.В. Диагностика и динамика прокатных станов: монография /

B.В. Веренев, В.И. Большаков, A^. Путноки, A.A. Коринь, С.В. Мацко. - Д.: ИMA-пресс, 2007. - 144 c.

55. Веренев, В.В. Влияние скорости захвата полосы на динамические нагрузки в приводе прокатной клети / В.В. Веренев, В.И. Большаков, Н.И. Подобедов // Сб. науч. тр. ИЧМ «Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии». - 2007. - Вып.14. - С. 260-266.

56. Веренев, В.В. Моделирование взаимодействия линии главного привода и упругой системы клети / В.В. Веренев, В.И. Большаков, Н.И. Подобедов // Сб. Захист металургшних машин вщ поломок, Mарiуполь. - 2000. - № 5. - С. 3442.

57. Веренев, В.В. Инженерная методика выбора оптимальных конструктивных параметров линии привода прокатного стана/ В.В. Веренев // Сб. научн. тр. НГУ. - № 13. - 2002. - С. 9-12. - 3 т.

58. Крот, П.В. Исследования крутильных колебаний в редукторных линиях привода прокатных станов / П.В. Крот // Междунар. IX конф. «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов». -СПб.: Институт проблем машиноведения (ИПМаш) РAН. - 25-27 окт. 2009. -

C. 120-125.

59. Krot, P.V. Nonlinear Vibrations and Backlashes Diagnostics in the Rolling Mills Drive Trains / P.V. Krot // Proc. of 6th EUROMECH Nonlinear Dynamics Conference (ENOC 2008), IPME RAS. - St. Petersburg. - June 30-July 4. - 2008 (англ).

60. Веренев, В.В. Динамические процессы в клетях широкополосного стана 1680 / В.В. Веренев, В.И. Большаков, A-Ю. Путноки, A.r. Маншилин, С.В. Мацко. - Днепропетровск: ИMAпресс, 2011. - 184 с.

61. Коренной, В.В. Инженерное решение уменьшения динамических нагрузок в главных линиях черновых клетей кварто / В.В. Коренной, В.В. Веренев, A.M. Юнаков // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. -2012. - Вып. 26. - С. 181-186.

62. Крот, П.В. Экспериментальные исследования и промышленное опробование способов снижения динамических нагрузок в редукторных линиях приводов черновых клетей НТЛС 1680 / П.В. Крот, A-Ю. Путноки, О.М. Клевцов, A.A.

Ермоленко // В кн.: «Труды V Конгресса прокатчиков, Череповец, 21-23 октября 2003 г.». - М.: ОАО «Черметинформация». - 2004. - С. 523-529.

63. Веренев, В.В. Модели динамических процессов в прокатных станах / В.В. Ве-ренев, В.И. Большаков, А.М. Юнаков // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: сб. науч. тр. - Дшпропетровськ: 1ЧМ НАН Украши, 2009. - Вип. 19. - С. 346-358.

64. Подобедов, Н.И. Условия эффективности использования ускорения привода прокатной клети, как способа закрытия зазоров / Н.И. Подобедов, А.М. Юнаков // Фундаментальные и прикладные про-блемы черной металлургии: сб. науч. тр. - Дшпропетровськ. : 1ЧМ НАН Украши, 2006. - Вип. 12. - С. 311-317.

65. Коцарь, С.Л. Динамика процессов прокатки / С.Л. Коцарь, В.А. Третьяков, А.Н. Цупров, Б.А. Поляков. - М.: Металлургия, 1997. - 255 с.

66. Коцарь, С.Л. Безударный захват полосы клетями чистовой группы стана / С.Л. Коцарь, Б.А. Поляков, А.Н. Цупров и др. // Сталь. - 1980. - № 3. - С. 213-215.

67. Патент на изобретение № 2249242 Российская Федерация, МПК G05B11/01, H02P5/06. Система автоматического регулирования частоты вращения исполнительного органа механизма, упруго связанного с электродвигателем, одноконтурная астатическая второго порядка / Ю.П. Добробаба, А.И. Сафронович. - Опубл. 27.03.2005, Бюл. № 9.

68. Патент № 2096903 Российская Федерация, МПК H02P 5/06. Электропривод постоянного тока / Ю.П. Добробаба, С.В. Нестеров, Н.И. Фомина и др. -Опубл. 20.11.1997.

69. Патент № 2239936 Российская Федерация, МПК H02P 1/46, H02P 5/40, H02P 7/36. Способ управления током возбуждения синхронного электродвигателя / Е.А. Кислов, А.В. Голубовский, И.В. Леонтьев, Ю.Д. Левичев. - Опубл. 10.11.2004, Бюл. № 31.

70. Патент № 2145766 Российская Федерация, МПК H02P 9/14. Способ регулирования возбуждения синхронной машины / В.П. Герих, Н.П. Логинов, А.А. Окин. - Опубл. 20.02.2000, Бюл. № 5.

71. Ichihara, А. Progress in Equipment Diagnosis Techniques at Kawasaki Steel Corporation / Akira Ichihara, Satoshi Kasai, Hiromasa Yamamoto and others // Kawasaki Steel Giho. - 1990. - №22. - Рр. 69-73 (англ).

72. Wright, J. Mill drive system to minimize torque amplification / J. Wright // Iron and Steel Engineer. - 1976, July. - Рр. 56-60 (англ).

73. Gudehus, H. Measurement and calculation of rolling torque in the biting phase for

hot rolling / H. Gudehus // Stahl und Eisen. - 1983. - № 15/16. - Pp. 15-24 (англ).

74. Fan, X. Hot strip mill nonlinear torsional vibration with multi-stand coupling [Электронный ресурс] / Xiaobin Fan, Yong Zang, Feng Wang, Ke Jin. - Режим доступа: https://jvejournals.com/article/15886 (англ).

75. Balestrino, A. Advanced Control Techniques for Rolling Mills / A. Balestrino, A. Landi, L. Sani. - Режим доступа: https://www.researchgate.net/publica-tion/268380006_Advanced_Control_Techniques_for_Rolling_Mills (англ).

76. Авторское свидетельство № 279478 СССР, МПК H02P5/00. Способ управления электродвигателем привода валков непрерывного прокатного стана / Г.В. Бобылев. - Опубл. 26.08.1970, Бюл. №27.

77. Веренев, В.В. Особенности проявления зазоров в главных линиях прокатных клетей / В.В. Веренев, В.И. Большаков // Защита металлургических машин от поломок. - Мариуполь. - 1999. - Вып. №4. - С.26-36.

78. Крот, П.В. Анализ результатов исследований в области динамики и диагностики прокатных станов / П.В. Крот// В кн.: «Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии». Сборник научных трудов ИЧМ. - К.: Нау-кова думка, 2006. - Вып. 12. - С. 298-310.

79. Храмшин, В.Р. Система автоматической коррекции скоростей электроприводов клетей широкополосного стана горячей прокатки / В.Р. Храмшин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - 2012. - Вып. 18. - № 37 (296). - С. 60-67.

80. Храмшин, В.Р. Способы компенсации статических отклонений скорости электроприводов клетей широкополосного стана горячей прокатки / В.Р. Храмшин // Электротехника. - 2013. - №4 - С. 48-55.

81. Подобедов, Н.И. Моделирование захвата заготовки прокатными валками / Н.И. Подобедов, А.М. Юнаков, В.В. Коренной // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. - Дншропетровськ.: 1ЧМ НАН Украши. - 2006. - Вип. 13. - С. 115-122.

82. Веренев, В.В. Модели динамических процессов в прокатных станах / В.В. Веренев, В.И. Большаков, А.М. Юнаков // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. - Дншропетровськ.: 1ЧМ НАН Украши. - 2009. - Вип. 19. - С. 346-358.

83. Толстолистовой стан для ММК [Электронный ресурс] // Электрооборудование и автоматизация из одних рук. - Режим доступа: https://docplayer.ru/42247373-Tolstolistovoy-stan-dlya-mmk-elektrooborudovanie-i-avtomatizaciya-iz-odnih-ruk.html.

84. Гасияров, В.Р. Математическое описание главного электропривода толстолистового стана 5000 горячей прокатки / В.Р. Гасияров, Е.А. Маклакова // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2015. -№ 3. - С. 62-66. -2 т.

85. Маклаков, А.С. Повышение эффективности работы трехуровневого преобразователя частоты с фиксированной нейтралью в составе электропривода большой мощности: дис. ... канд. техн. наук / Маклаков Александр Сергеевич. -Челябинск: ФГБОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)», 2017. - 128 с.

86. Маклаков, А.С. Имитационное моделирование главного электропривода прокатной клети толстолистового стана 5000 / А.С. Маклаков // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. - 2014. - № 3. - С. 16-25.

87. Радионов, А.А. Трехуровневый активный двунаправленный преобразователь частоты в составе реверсивных электроприводов среднего напряжения: современное состояние и способы управления / А.А. Радионов, А.С. Маклаков // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2015. - № 6(542). -С. 80-87.

88. Karandaev, A.S. Force limiting at roll axial shifting of plate mill / A.S. Karandaev, B.M. Loginov, V.R. Gasiyarov, V.R.Khramshin // Procedia Engineering. - 2017. -Vol. 206. - Pp. 1780-1786. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.713 (англ).

89. Karandaev, A.S. Setting Automated Roll Axial Shifting Control System of Plate Mill / A.S. Karandaev, B.M. Loginov, A.A. Radionov, V.R. Gasiyarov // Procedia Engineering. - 2017. - Vol. 206. - Pp. 1753-1750. DOI: 10.1016/j.pro-eng.2017.10.709 (англ).

90. Gasyarov, V.R. Improvement of Work Roll Bending Control System Installed at Plate Mill Stand / V.R. Gasyarov, A.A. Radionov, B.M. Loginov, S.S. Voronin, V.R. Khramshin // Proceedings of the 9th International Conference on Computer and Automation Engineering (ICCAE 2017). - Sydney, Australia. - 2017. - Pp. 269-273. DOI 10.1145/3057039.3057105 (англ).

91. Анцупов, А.В. Модель отказов шарниров универсальных шпинделей по критерию износостойкости бронзовых вкладышей / А.В. Анцупов (мл), А.В. Анцупов, М.В. Налимова, В.П. Анцупов, В.А. Русанов // Фундаментальные исследования. - 2017. - № 4 (часть 1). - С. 9-12.

92. Шпиндели прокатных станов [Электронный ресурс]. - Режим до-ступа:https://poznayka.org/s63445t1.html.

93. Коцарь, С.Л. Расчет динамических нагрузок в рабочей линии обжимных станов при захвате / С.Л. Коцарь, И.Я. Тарновский, О.С. Цехов // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1967. - №6. - С. 69-77.

94. Смирнов, В.В. Механика приводов прокатных станов / В.В. Смирнов, Р.Я. Яковлев. - М.: Металлургия, 1977. - 216 с.

95. Коцарь, С.Л. Снижение угловых зазоров и динамических нагрузок при захвате металла валками / С.Л. Коцарь, Б.А. Поляков, А.Д. Белянский и др. // Сталь. -1982. - №7. - С. 42-43.

96. Чертков, Г.В. Оборудование прокатных и прессовых цехов. Электронный атлас конструкций и деталей изучаемого оборудования. Учебное пособие / Г.В. Чертков. - Самара: Изд-во Самар, гос. аэрокосм, ун-та, 2012. - 100 с.

97. Коцарь, С.Л. Износ рабочих поверхностей валковых муфт и вкладышей универсальных шпинделей / С.Л. Коцарь, Б.А. Поляков, А.И. Цупров и др. // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической информации. - 1979. -№3(839). - С.54-55.

98. Бертяев, В.Д. Теоретическая механика на базе Mathcad. Практикум / В.Д. Бертяев. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 752 с.

99. Большаков, В.И. Особенности расчета валов на усталостную прочность при проектировании машин с упругими связями [Электронный ресурс] / В.И. Большаков, В.В. Буцукин // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки, 1998. - Режим доступа: https://cyberleninka.m/artide/n/osobemosti-rascheta-valov-na-ustalostnuyu-prochnost-pri-proektirovanii-mashin-s-uprugimi-svyazyami.

100. Крисанов, А.Ф. Выбор места предохранительного звена в главной линии прокатного стана с учетом динамики электропривода / А.Ф. Крисанов, А.А. Шведченко, Г.Я. Пушкарь // Защита металлург. машин от поломок. - М.: 1972. - Вып. 1. - С. 112-128.

101. Патент № 727247 СССР, В21В 35/00. Тормозное устройство для выборки люфтов в линии привода прокатного стана / В.Ф. Дудко, А.А. Кибирев. -Опубл. 15.04.1980.

102. Патент № 745569 СССР, В 21 В 35/00. Способ выборки люфтов в приводе прокатной клети кварто / И.М. Меерович, Ю.В. Гесслер, М.Я. Ройзен и др. -Опубл. 05.07.1980.

103. Патент №1148658 СССР, В21В 35/14. Способ горячей прокатки в нереверсивной универсальной клети / В.Н. Хлопонин, З.П. Каретный, С.Л. Коцарь и

др. - Опубл. 07.04.1985.

104. Хлопонин, В.Н. Снижение динамических нагрузок при захвате металла валками / В.Н. Хлопонин, С.Л. Коцарь, В.А. Третьяков // Известия ВУЗов черной металлургии. - 1986. - №11. - С.153-154.

105. Патент №2148444 Российская Федерация, В21В 1/26. Способ горячей прокатки в нереверсивной универсальной клети / А.Д. Тищенко, В.Н. Евсюков, С.Ю. Бубнов и др. - Опубл. 10.05.2000.

106. Авторское свидетельство № 718192 СССР, А21В 37/00. Способ управления скоростным режимом чистовой группы клетей непрерывного широкополосного стана / С.Л. Коцарь, Б.А. Поляков, А.Н. Цупров и др. - Опубл. 28.02.1980.

107. Авторское свидетельство № 771839 СССР, Н02Р 5/46. Способ выборки зазоров в кинематической цепи прокатной клети / П.С. Гринчук, Ю.Т. Калашников, В.И. Пономарев и др. - Опубл. 15.10.1980.

108. Задорожний, Н.А. Элементы теории электромеханического взаимодействия в двухмассовых системах электропривода с упругими механическими связями. Часть 1/ Н.А. Задорожний. - Краматорск: ДГМА, 2006. - 58 с.

109. Земляков, В.Д. О демпфировании электроприводом упругих электромеханических колебаний / В.Д. Земляков, Н.А. Задорожний // Изв. вузов. Электромеханика. - 1985. - №5. - С. 92-98.

110. Земляков, В.Д. Оптимизация параметров систем подчиненного регулирования электроприводов с упругим механическим звеном / В.Д. Земляков, Н.А. Задорожний // Электричество. - 1984. - №5. - С. 49.

111. Патент № 2289196 Российская Федерация, Н02Р 21/06, 21/14. Устройство регулирования возбуждения синхронного двигателя / А.И. Абрамов, С.А. Бе-локонь, Ю.Н. Золотухин и др. - Опубл. 10.12.2006.

112. Авторское свидетельство № 279748 СССР, МКИ В21В 35/02. Способ управления электродвигателем привода валков непрерывного прокатного стана / Г.В. Бобылев. - Опубл. 26.08.1970.

113. Диденко, Е.Е. Способы снижения динамических нагрузок трансмиссий рабочих валков при входе полосы в клети чистовой группы стана горячей прокатки / Е.Е. Диденко // Автоматизированные технологии и производства. -2017. - №1. - С. 25-27.

114. Шубин, А.Г. Обоснование способов ограничения динамических нагрузок электромеханических систем клети прокатного стана [Электронный ресурс] /

A.Г. Шубин, Б.М. Логинов, В.Р. Гасияров, Е.А. Маклакова // Электротехнические системы и комплексы. - 2018. - № 1(38). - С. 14-25. - Режим доступа: https://doi.org/10.18503/2311-8318-2018-1(38)-14-25.

115. Евдокимов, С.А. Телеметрическая система измерения упругого момента в шпинделях горизонтальных валков рабочей клети стана 5000 / С.А. Евдокимов, А.И. Халько, А.М. Дорофеев // Энергетические и электротехнические системы. - 2015. - С. 385-382.

116. Веренев, В.В. Мониторинг динамической нагруженности главных линий клетей широкополосного стана / В.В. Веренев, Н.И. Подобедов, С.В. Белоде-денко // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2015. - №27. - С. 110-113.

117. Радионов, А.А. Математическое моделирование взаимосвязанных электромеханических систем непрерывной подгруппы клетей прокатного стана. Часть 2. Исследование динамических нагрузок в универсальных клетях / А.А. Радионов, А.С. Карандаев, А.С. Евдокимов, И.Ю. Андрюшин, А.Н. Гостев, А.Г. Шубин, В.Р. Гасияров // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. - 2015.- № 2. - С. 67-76. - 15 т.

118. Храмшин, В.Р. Математическая модель взаимосвязанных электротехнических систем непрерывной группы широкополосного стана / В.Р. Храмшин, И.Ю. Андрюшин, А.Н. Гостев, А.С. Карандаев // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. - 2013. - №1. - С. 12-21.

119. Храмшин, В.Р. Снижение динамических нагрузок механического и электрического оборудования черновой подгруппы клетей стана горячей прокатки / В.Р. Храмшин, А.С. Карандаев, А.А. Радионов, И.Ю. Андрюшин, А.Н. Гостев // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. - 2013. - №2. - С. 69-77.

120. Карандаев, А.С. Согласование скоростей взаимосвязанных электроприводов клетей черновой группы прокатного стана / А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, А.А. Радионов, И.Ю. Андрюшин, В.В. Галкин, А.Н. Гостев //Труды VII Междунар. (XVIII Всерос.) науч.-техн. конф. по автоматизированному электроприводу АЭП-2012. - Иваново: Изд-во ИГЭУ. - 2012. - С. 652-657.

121. Карандаев, А.С. Технологические схемы управления электроприводами чистовой группы широкополосного стана горячей прокатки /А.С. Карандаев,

B.Р. Храмшин, И.Ю. Андрюшин, В.В. Головин, П.В. Шиляев //Труды VII конгресса прокатчиков. (Москва 15-18 октября 2007 г.). - М. - 2007. - С. 71-75. -

1 т.

122. Khramshin, V.R. Control Methods and Systems Providing Reduced Consumption Index at Rolled Product Manufacture at Plate Mill / V.R. Khramshin, E.A. Khramshina, A.S. Karandaev, V.R. Gasiyarov, S.S. Voronin // Proceedings of the IEEE NW Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRus). - 2017. - Pp. 1540-1544. DOI: 10.1109/EICon-Rus.2017.7910865 (англ).

123. Hashimoto, T. Прокатка листа с формированием промежуточного профиля «собачья кость» /Т. Hashimoto // Adv. Mater. and Process. - 1989. - № 2. - Р. 386.

124. Галкин, В.В. Автоматическая коррекция толщины головного участка полосы в гидравлической системе автоматического регулирования толщины широкополосного стана горячей прокатки / В.В. Галкин, С.А. Петряков, А.С. Ка-рандаев, В.Р. Храмшин // Изв. вузов. Электромеханика. - 2011. - № 4. - С. 4650.

125. Карандаев, А.С. Способ коррекции разнотолщинности головного участка полосы в системе автоматического регулирования толщины широкополосного стана горячей прокатки / А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, И.Ю. Андрюшин, С.А. Петряков, Р.Р. Храмшин // Электротехника. - 2013. - № 8. - С. 34-38.

126. Karandaev, A.S. Method limiting dynamic loads of electromechanical systems of plate mill stand / A.S. Karandaev, V.R. Gasiyarov, E.A. Maklakova, B.M. Logi-nov, E.A. Khramshina // 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), Moscow and St. Petersburg, Russia. - 2018. - 651-656. DOI: 10.1109/EIConRus.2018.8317180 (англ).

127. Краус, Б.А. Регулирование скорости электропривода чистовой клети стана горячей прокатки при заходе металла в валки / Б.А. Краус // Изв. вузов. Электромеханика. - 1980. - №10. - С. 1079-1081.

128. Бычков, М.Г. Повышение статической и динамической точности регуляторов скорости главных приводов чистовых клетей станов горячей прокатки листа / М.Г. Бычков // Труды МЭИ: Электромеханика и электроэнергетика. -1974. - №7. - С. 83-86.

129. Хиротоси, М. Регулирование динамического снижения скорости в толстолистовом стане / Митимото Хиротоси, Мори Хироси, Оока Тосиюки, Ямамото Ясухиро // Тэцу то хаганэ. - 1986. - №4 - 4 с.

130. Патент №№ 2135314 Российская Федерация, МПК6 B21B37/52. Способ автоматического управления процессом непрерывной прокатки с минимальным натяжением или подпором сортового металла / М.А. Пазухин, М.Г. Бурмин, Ю.Д. Черкасов и др. - Опубл. 27.08.1999.

131. Храмшин, В.Р. Способ автоматического регулирования скоростей электроприводов стана горячей прокатки при захвате полосы валками / В.Р. Храмшин, А.Г. Шубин, Б.М. Логинов, С.Н. Басков // Известия Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова. - 2017. - №4 (44). - С. 272-280.

132. Патент на изобретение №2620424 Российская Федерация, МПК B21B 37/52. Способ автоматического регулирования скорости горизонтальных и вертикальных валков универсальной клети стана горячей прокатки / В.Р. Храмшин, А.С. Карандаев, Р.Р. Храмшин, С.А. Евдокимов, А.Г. Шубин, Б.М. Логинов. - Опубл. 03.05.2017, Бюл. № 13.

133. Храмшин, В.Р. Технические решения в системе автоматического регулирования толщины стана 2000 горячей прокатки / В.Р. Храмшин, И.Ю. Андрю-шин, П.В. Шиляев, С.А. Петряков, А.Н. Гостев // Известия вузов. Электромеханика. - 2011. - № 4. -С. 41-45.

134. Karandaev, A.S. Improvement of Algorithms for Automatic Gauge Control System of the Hot-Rolling Mill / A.S. Karandaev, V.R. Khramshin, I.Y. Andryushin,

A.G. Shubin, B.M. Loginov // Applied Mechanics and Materials. - 2015. - Vol. 756. - Pp. 592-597. DOI 10.4028/www.scientific.net/AMM.756.592 (англ).

135. Shubin, A.G. System of Automated Control of Hydraulic Screw-down Mechanisms of Plate Mill Stand / A.G. Shubin, B.M. Loginov, V.R. Khramshin, S.A. Ev-dokimov, A.S. Karandaev // Proceedings of 2015 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS). - 2015. - Р. 6. DOI 10.1109/MEACS.2015.7414858 (англ).

136. Бычков, В.П. Электропривод и автоматизация металлургического производства / В.П. Бычков. - М.: Высшая школа, 1977. - 391 с.

137. Басков, В.Н. Разработка математической модели взаимосвязанных электротехнических систем клети толстолистового прокатного стана / С.Н. Басков,

B.Р. Гасияров, Б.М. Логинов, В.Р. Храмшин, К.Э. Одинцов // Известия вузов. Электромеханика. - 2017. - № 6. - С. 55-64. - 60 т.

138. Храмшин, В.Р. Способ снижения динамических нагрузок электроприводов клети толстолистового прокатного стана / В.Р. Храмшин, А.С. Карандаев, С.Н.

Басков, В.Р. Гасияров, Б.М. Логинов // В сборнике: Труды X Международной конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2018. Материалы докладов конференции. - 2018. - С. 157-164.

139. Большаков, В.И. Применение нестационарных режимов работы прокатных станов для диагностики зазоров / В.И. Большаков, П.В. Крот, В.В. Веренев, А.П. Даличук, В.В. Коренной // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. - Дншропетровськ.: 1ЧМ НАН Украши, 2004. - Вип. 9. - С. 210-221.

140. Khramshin, V.R. Constraining the Dynamic Torque of a Rolling Mill Stand Drive / V.R. Khramshin, V.R. Gasiyarov, A.S. Karandaev, S.N. Baskov, B.M. Logi-nov // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - 2018. - № 1. - С. 101-111. - 18 т. DOI: 10.14529/power180109 (англ).

141. Radionov, A.A. Implementation of telemetric on-line monitoring system of elastic torque of rolling mill line of shafting / A.A. Radionov, V.R. Gasiyarov, M.M. Tverskoi, V.R. Khramshin, B.M. Loginov // 2017 2nd International Ural Conference on Measurements (UralCon). - 2017. - Рр. 450-455. DOI 10.1109/URAL-CON.2017.8120750 (англ).

142. Евдокимов, С.А. Контроль упругого момента в валопроводах клети толстолистового прокатного стана / С.А. Евдокимов, В.Р. Храмшин, В.Р. Гасияров, Б.М. Логинов // Проблемы автоматики и управления. - 2018. - №2 (35). - С. 157-165.

143. Гребеник, В.М. Надежность металлургического оборудования: Справочник / В.М. Гребеник, В.К. Цапко. - М.: Металлургия, 1989. - 592 с.

144. Сервисен, С.В. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность / С.В. Сервисен, В.П. Когаев, P.M. Шнейдерович. - М.: Машиностроение, 1975. - 488с.

145. Кудрявцев, В.Н. Конструкции и расчет зубчатых редукторов / В.Н. Кудрявцев, Ю.А. Державец, Е.Г. Глухарев. - М.: Машиностроение, 1971. - 328 с.

146. Биргер, И.А. Расчёты на прочность деталей машин: Справочник / И.А. Бир-гер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич. - М.: Машиностроение, 1979. - 702 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 Электромеханические системы горизонтальных валков

б)

Рис. 1.1. Главный приводной двигатель - а) и расположение двигателей электропривода - б)

Рис. 1.2. Система механических передач горизонтальных валков

Структуры моделей в пакете МаШЬ

Приложение 2

Рис. П.2.1. Структурная схема модели главного электропривода в среде

МаАаЬ (аналог рис. 3.5)

Рис. П.2.2. Структурная схема ПИ-регулятора с ограничением

(аналог рис. 3.6)

а)

б)

Рис. П.2.3. Схемы, аналогичные рис. 3.10, в пакете МаАаЬ

Приложение 3

Расчетные кривые скоростей и моментов при различных угловых

зазорах

п, о б/мин

п \ х 10 Окно 1

\\/

Пдв

пв

_ М, % г\ о

Мв- Окно 2

Мдв

г, с

а)

п, об /мин ( Окно 1

п0 'Пдв

0 пв ---

М %

/ Мв ( Окно 2

-Мдв

г, с

б)

Рис. П.3.1. Переходные процессы, аналогичные рис. 4.8 при отрицательном ускорении -3,5 рад/с2 и угловых зазорах 3° - а) и 5° - б); обозначения кривых

соответствуют приведенным на рис. 4.8

Приложение 4

УТВЕРЖДАЮ: Начальник •

АКТ ВНЕДРЕН1 результатов НИОКР по договору № 228203 от 23.05.2016 г.

«Разработка и внедрение способов снижения динамических нагрузок в валопроводах главных электроприводов горизонтальной клети стана 5000»

Работа проводится в рамках раздела VI «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика», пункта 4 «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования энергии», подпункта 21 «Разработка технологий диагностики остаточного ресурса силового электрооборудования» «Перечня научных исследований и опытно-конструкторских разработок, расходы налогоплательщика на которые в соответствии с п.7 ст.262 ч.2 НК РФ включаются в состав прочих расходов в размере фактических затрат с коэффициентом 1,5», утвержденного Постановлением Правительства РФ от 24.12.2008 №988 (в редакции Постановления Правительства Российской Федерации от 6 февраля 2012 г. № 96)

Краткое описание выполненной работы:

Разработаны и внедрены в эксплуатацию в системах управления главными электроприводами горизонтальной клети стана 5000 способы и алгоритмы снижения динамических нагрузок, обеспечивающие:

- выбор зазора в шпиндельных соединениях за счет захвата заготовки в режиме ускорения валков;

- компенсацию динамической просадки скорости и перерегулирования момента за счет предварительного увеличения скорости электропривода на величину расчетной динамической ошибки регулирования скорости;

- снижение задания скорости после захвата с заданным регулируемым темпом.

Основные технические эффекты:

- сокращение времени аварийных простоев стана, обусловленных поломками оборудования линий главных электроприводов;

- сокращение затрат на устранение последствий аварий, замену и восстановление аварийного оборудования;

- повышение срока службы электрического и механического оборудования за счет снижения ударных нагрузок при захвате;

- снижение расходного коэффициента за счет сокращения брака, связанного с застреваниями при захвате.

Экономическая эффективность достигается за счет сокращения затрат на закуп и установку шпинделя в аварийном и регламентном режимах. Ожидаемый годовой экономический эффект составляет 5,8 млн. руб./год.

Дата фактического внедрения 10 ноября 2017 г.

Срок полезного использования 2 года.

Главный энергетик ПАО «ММК» Журавлев Ю.П.

Начальник ЦЭТЛ ^ Шубин А.Г.

И.о. начальника ПТЛ Банщиков B.C.

И.о. инженера по техническому надзору (электрооборудования) Шапарь A.A.

Научный руководитель НИОКР Радионов A.A.

^^^рягл л ,Н0:

1ергетик ПАО «ММК»

Ю.П. Журавлев

^ 2017 г.

АКТ

опытно-промышленных испытаний

алгоритмов снижения динамических нагрузок в валопроводах главных электроприводов

горизонтальной клети стана 5000 (по договору НИОКР № 228203 от 23.05.2016 г.)

Работа проводится в рамках раздела VI «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика», пункта 4 «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования энергии», подпункта 21 «Разработка технологий диагностики остаточного ресурса силового электрооборудования» «Перечня научных исследований и опытно-конструкторских разработок, расходы налогоплательщика на которые в соответствии с п.7 ст.262 ч.2 НК РФ включаются в состав прочих расходов в размере фактических затрат с коэффициентом 1,5», утвержденного Постановлением Правительства РФ от 24.12.2008 №988 (в редакции Постановления Правительства Российской Федерации от 6 февраля 2012 г. №96)

Характеристика внедряемых способов и алгоритмов

В системе автоматического управления скоростными режимами электроприводов горизонтальной клети стана 5000 внедрены алгоритмы, обеспечивающие:

- выбор зазора в шпиндельных соединениях за счет захвата заготовки в режиме ускорения валков;

- компенсацию динамической просадки скорости и перерегулирования момента за счет предварительного увеличения скорости электропривода на величину расчетной динамической ошибки регулирования скорости;

- снижение задания скорости после захвата с регулируемым темпом.

Внедренные алгоритмы управления прошли опытно-промышленные испытания.

Проведен комплекс экспериментальных исследований при прокатке листов различного сортамента (пассивный эксперимент).

Программа эксперимента

Анализировались следующие динамические режимы за цикл прокатки:

- разгон электропривода с металлом в валках;

- захват металла валками на установившейся скорости и на участке разгона электропривода;

- выход металла из валков.

Фиксировались осциллограммы:

- скоростей двигателей электроприводов верхнего и нижнего валков;

- токов электроприводов;

- моментов двигателей верхнего и нижнего валков.

Результаты испытаний

Характерные осциллограммы скоростей и моментов в исследуемых режимах представлены на рис. 1 и рис. 2. Проведенные испытания позволяют сделать следующие выводы:

1. Амплитуда ударного момента при захвате превышает установившийся момент прокатки до 1,5-2 раз. Ударные нагрузки связаны с выбором зазоров в шпиндельных соединениях, которые не контролируются, но могут быть устранены средствами электропривода.

Рис. 1. Захват на участке ускорения с последующим разгоном

Рис. 2. Захват на участке ускорения с компенсацией динамического момента

2. При захвате проката на участке ускорения электропривода зазоры в шпиндельных соединениях полностью закрыты. Амплитуда ударного момента составляет 20% установившегося значения (рис. 1).

3. Снижение задания скорости после захвата создает дополнительный отрицательный момент, частично компенсирующий динамический момент, вызванный ударным приложением нагрузки (рис. 2). Величина дополнительного момента может регулироваться путем изменения темпа снижения скорости. Это обеспечивает ограничение динамического момента при захвате.

4. Существует проблема неравномерной загрузки электроприводов верхнего и нижнего валков в связи с несогласованной работой регулятора деления нагрузок и системы лыжеобразования (рис. 2).

з

Выводы

1. Промышленное внедрение на стане 5000 комплекса разработанных технических решений обеспечивает:

- снижение динамических нагрузок электрического и механического оборудования горизонтальной клети;

- снижение внеплановых простоев за счет сокращения аварий по причине поломки электрического и механического оборудования.

2. В ходе экспериментальных исследований алгоритмов, реализующих предложенные способы, подтверждена эффективность их промышленного внедрения.

Рекомендации:

1. Обеспечить опытно-промышленную эксплуатацию внедренных алгоритмов снижения динамических нагрузок.

2. Провести сбор и обработку информации о динамических режимах электроприводов горизонтальной клети, с целью наиболее точной оценки результатов внедрения.

3. Выполнить разработку и внедрение взаимосвязанной системы лыжеобразования и выравнивания нагрузок электроприводов верхнего и нижнего валков горизонтальной клети.

Выполненные разработки могут быть рекомендованы для внедрения в черновой группе стана 2000 после доработки.

Начальник ЦЭТЛ

И.о. начальника ПТЛ

И.о. инженера по техническому надзору (электрооборудования)

Научный руководитель НИОКР

и ~

^Шубин А.Г. Банщиков В.С.

1

Шапарь А.А.

Радионов А.А.