Совершенствование системы управления скоростными режимами электроприводов непрерывной группы широкополосного стана горячей прокатки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Андрюшин, Игорь Юрьевич

• Андрюшин, Игорь Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Андрюшин, Игорь Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ СКОРОСТНЫХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СТАНОВ ПРИ РАСШИРЕНИИ СОРТАМЕНТА ПРОКАТЫВАЕМЫХ ПОЛОС

1.1. Сортамент современных широкополосных станов горячей прокатки

1.2. Скоростные и нагрузочные режимы электроприводов стана при прокатке трубной заготовки

1.2.1. Программы прокатки полос из трудно деформируемых марок стали 1В

1.2.2. Экспериментальные исследования распределения нагрузок по клетям стана 2000 при прокатке трубной заготовки

1.3. Анализ работы системы автоматического регулирования скорости электроприводов чистовой группы стана

1.4. Характеристика электрооборудования чистовых клетей стана

1.5. Краткая характеристика стана 2500, описание технологического процесса, сортамент выпускаемой продукции

1.6. Силовое оборудование электроприводов клетей'чистовой группы стана

1.7. Требования к точности регулирования натяжения на стане 2500 ' при прокатке тонких полос

1.8. Реконструкция АСУ ТП чистовой группы стана

1.9. Задачи управления скоростными режимами, поставленные при реконструкции

1.10. Анализ известных электроприводов, обеспечивающих повышение точности регулирования скорости в момент захвата

1.10.1. Системы с упреждающим воздействием

1.10.2. Способ прокатки с компенсацией динамической просадки скорости электропривода последующей клети межклетевого промежутка

1.11. Система автоматической коррекции толщины с воздействием на системы регулирования скорости предыдущих клетей

1.12. Выводы и постановка задачи исследований

Глава 2. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТНЫМИ РЕЖИМАМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ КЛЕТЕЙ НЕПРЕРЫВНОЙ ГРУППЫ ШИРОКОПОЛОСНОГО СТАНА

2.1. Экспериментальные исследования скоростных режимов электроприводов чистовой группы стана

2.1.1. Отклонения натяжений при прокатке полос различной толщины

2.1.2. Анализ работы электропривода с пропорциональным регулятором скорости

2.2. Принцип компенсации статических отклонений скорости

2.3. Способ автоматической коррекции скоростей электроприводов клетей до захвата полосы валками

2.4. Способ управления скоростным режимом с подразгоном в момент захвата

2.5. Программная коррекция скоростей электроприводов клетей

2.6. Техническая реализация контуров регулирования

2.6.1. Вычисление статической ошибки скорости

2.6.2. Разомкнутый контур компенсации статических отклонений

2.6.3. Замкнутый контур компенсации статических отклонений скорости

2.7. Каскадная коррекция скоростей электроприводов клетей

2.7.1. Принцип передачи корректирующих воздействий

2.7.2. Коррекция скорости электропривода при ручном воздействии оператора

2.7.3. Система регулирования высоты петли в межклетевом промежутке

2.8. Торможение чистовой группы при выпуске полосы 86 ВЫВОДЫ

Глава 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ КЛЕТЕЙ СТАНА

3.1. Функциональная схема-математической модели электромеханических систем межклетевых промежутков стана

3.2. Модели взаимосвязанных электроприводов межклетевого промежутка 92 3.3; Моделирование гидравлического нажимного устройства 95 3.4. Синтез регуляторов

3.4.1 . .Синтез контура регулирования удельного натяжения:

3.4.2. Синтез контура регулирования высоты петли 3.43: Синтез контура регулирования положения гидравлического нажимного устройства 3.5; Моделирование взаимосвязи нажимных устройств и главного электропривода лерез прокатываемый, металл

3.6. Оценка адекватности модели

ВЫВОДЫ 113=

Глава 4: ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТНЫМИ РЕЖИМАМИ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

4.1.Жатематическое моделирование динамических режимов; электроприводов <в< существующей СУ PC 114.

4.1.1. Исследование основных динамических режимов Г14

4.1.21 Влияние толщины прокатываемой*полосы

4.2. Исследование режима коррекции.скорости при захвате полосы 121 4.3 . Коррекция скоростей электроприводов при перемещении гидравлическогошажимного устройства

4.4. Каскадная коррекция при изменении скорости последующей клети

4.5. Принцип расчета экономического эффекта от внедрениякаскадной коррекции скорости

ВЫВОДЫ

Глава 5. ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТНЫМИ РЕЖИМАМИ

5.1. Характеристика внедренных систем

5.2. Экспериментальные исследования электроприводов чистовой группы стана 2500 с компенсацией статической ошибки скорости

5.2.1. Прокатка с предварительным подразгоном электроприводов

5.2.2. Прокатка с подразгоном в момент захвата полосы

5.2.3. Анализ динамических режимов за цикл прокатки

5.3. Экспериментальные исследования системы каскадного управления скоростными режимами

5.3.1. Передача регулирующего воздействия по клетям

5.3.2. Коррекция скорости при изменении межвалкового зазора

5.3.3. Коррекция скорости при изменении угла подъема петледержателя и регулировании скорости клети оператором

5.4. Прокатка при действии разработанной СУРС

5.4.1. Анализ осциллограмм за цикл прокатки

5.4.2. Анализ отклонений толщины

5.5. Торможение чистовой группы при выпуске полосы

5.6. Экспериментальные исследования способа управления с подразгоном электроприводов клетей чистовой группы стана

5.7. Оценка технико-экономической эффективности внедрения разработанной СУРС

5.7.1. Результаты внедрения на стане

5.7.2. Расчет экономического эффекта от внедрения результатов на стане

5.7.3. Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения результатов на стане

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование системы управления скоростными режимами электроприводов непрерывной группы широкополосного стана горячей прокатки»

Объем производства горячекатаного листового и полосового стального проката в мире достигает 430-440 млн. т в год, что составляет около 60-70% всей стальной продукции [1—3], в том числе в России — 33,9 млн. т в год (около 50%) [4, 5]. Примерно половину этой продукции составляет горячекатаная полоса (мировой объем около 220 млн. т [6]). Данные показатели позволяют утверждать, что эффективность производства плоской горячекатаной стали в значительной степени определяет экономическую ситуацию в металлургической отрасли.

В истекшие полтора десятилетия существенно изменились потребности рынка в продукции прокатного производства. По данным фирмы «Уоеэ^ А1рте 1пс1из1:пеап1а§епЬаи» - (УА1, Австрия); спрос на все виды горячекатаной полосы, считающейся конечной продукцией, снижается [7]. Если в 1995 г. ее доля в общем объеме производства горячекатаной полосы составляла 48%, то в 2005 г. она составила 42% и эта тенденцияшродолжается. Одновременно растет спрос на тонкую горячекатаную полосу. Так, доля полосы толщиной 1,2—2,0 мм в 2005 г составила 25% за счет снижения спроса на полосу толщиной 2-25 мм (с 82% в 1995 г до 74% в 2005 г). Таким образом, общемировой тенденцией является, переход на производство тонкой горячекатаной полосы, являющейся конечной рыночной продукцией металлургического предприятия [8-11].

Вместе с тем, исследования, выполненные специалистами ведущих металлургических компаний, позволили сделать вывод, что в будущем использование обычных высокопроизводительных станов для производства горячекатаной полосы традиционного сортамента в больших объемах маловероятно. Они будут необходимы для прокатки труднодеформируемых и специальных сталей [12—18]. При совершенствовании этих станов (в процессе создания новых и модернизации действующих) основное внимание уделяется повышению производственной гибкости и их адаптации для выпуска небольших партий проката [7, 19].

Исторически сложилось, что производство горячекатаной полосы в Российской Федерации сосредоточено на металлургических предприятиях с полным технологическим циклом при отсутствии минизаводов, обеспечивающих гибкое производство стального проката малыми партиями. Поэтому удовлетворение потребностей рынка в горячекатаной полосе расширенного сортамента неизбежно связано с внедрением технологий производства как тонкой, так и толстой труднодеформируемой полосы на существующих широкополосных станах горячей прокатки (ШСГП).

Перечисленные тенденции, связанные с изменением сортамента ШСГП в полной мере касаются ОАО «ММК». В связи с ситуацией, возникшей в начале прошлого десятилетия на рынке горячекатаной продукции, значительно возрос спрос на так называемую трубную заготовку, для производства которой на отечественных металлургических предприятиях не хватало производственных мощностей. В' результате были разработаны технологии производства полос толщиной до 18 мм из труднодеформируемых марок стали из сля-бовой заготовки толщиной до 300 мм на широкополосных станах 2000 и 2500 ОАО «ММК».

Предварительные расчеты, выполненные специалистами-технологами, показали принципиальную возможность прокатки трубной заготовки [20-22]. Однако при этом практически не учитывались ограничения, накладываемые на технологический процесс со стороны установленных на станах электроприводов и существующих систем управления, в том числе системы автоматического управления режимами скорости (СУРС) электроприводов клетей непрерывной чистовой группы, обеспечивающей производительность стана и качество продукции [23, 24].

Особенности производства трубной заготовки связаны, прежде всего, с низкими скоростями прокатки, высокими, неравномерными обжатиями по клетям, что приводит к недопустимому снижению скоростей валков в момент захвата, ухудшению качества поверхности полосы, а в ряде случаев - к аварийной остановке стана. В' целом, это приводит к снижению устойчивости технологического процесса при прокатке толстых полос.

Производство тонкой полосы, в свою очередь, требует высокой точности регулирования натяжений, обеспечиваемой за счет согласования и совместного регулирования скоростей электроприводов клетей чистовой группы.

При этом принципиально новыми требованиями являются обеспечение точности регулирования скорости в динамических режимах и быстродействующая коррекция скоростей при возмущающих воздействиях, возникающих в процессе прокатки и при вмешательстве оператора.

Таким образом,. основными и принципиально важными требованиями, предъявляемыми к СУРС чистовой группы широкополосного стана при прокатке полос расширенного сортамента (1,2-2 мм и 18-25 мм), являются: ограничение недопустимых снижений скорости при захвате полосы, возникающих при прокатке толстых полос из труднодеформируемых марок стали; обеспечение высокой точности поддержания! заданного натяжения-при; прокатке тонких полос за счет автоматической коррекции скоростей электроприводов клетей чистовой группы при возмущающих и управляющих воздействиях.

Вопросам совершенствования* систем регулирования технологических параметров широкополосных станов; в том числе - САР скорости, натяжения и толщины, уделяется достаточное внимание. Ведущими зарубежными? фирмами, работающими, в данном, направлении, являются Siemens (Германия) [25], General Electric; (США) [26, 27], VAI (Австрия); [28, 29], Ansaldo (Италия) [30] и ряд японских фирм: [31-33]. Среди основных отечественных разработчиков следует отметить ВНИИЭлектропривод [34-39], ВНИИмет-маш [40—45], МЭИ [46] и другие [47—51]. Однако в связи с внедрением на. отечественных металлургических предприятиях зарубежного оборудования, разработки, направленные на совершенствование автоматизированных электроприводов и систем управления^ отечественными организациями в настоящее время выполняются в.ограниченном объеме.

Среди отечественных научных работ последних лет следует отметить разработки ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова» совместно с OAO<<MMI<» [52-58], некоторые из которых выполнены при участии автора [59-66]. Однако вопросам совершенствования^ систем и алгоритмов управления скоростными режимами электроприводов чистовой группы не уделено должного внимания. Вместе с тем, данные вопросы становятся наиболее актуальными в связи с расширением возможностей: микроконтроллеров, внедряемых в современных АСУ ТИ на действующих станах. Так, в 2005 г выполнена реконструкция главных электроприводов и АСУ ТП чистовой группы стана 2500 [67—71]. Внедрение промышленных контроллеров предопределило техническую возможность совершенствования алгоритмов^управления скоростными режимами, которые реализуются-на современном цифровом уровне.

Целью диссертационной^ работы является совершенствование системы управления скоростными режимами взаимосвязанных электроприводов непрерывной группы широкополосного стана горячей прокатки, обеспечивающее повышение устойчивости технологического процесса и точности регулирования натяжения- и толщины, при расширении сортамента прокатываемых полос.

Для достижения5 цели поставлены следующие основные задачи:

Г. Анализ скоростных и нагрузочных режимов ^электроприводов ¿клетей широкополосных станов горячей прокатки, при; расширении сортамента; за счет производства полосы толщинойЛ ,2-2' мм ттрубношзаготовкитолщиной до 18 мм из труднодеформируемых марок стали.

2. Разработка, функциональных схем усовершенствованной« СУРС и; способов управления скоростными;режимами- обеспечивающих повышение точности регулирования натяжения за счет согласования? скоростей клетей; непрерывной группы в установившемся'и динамических режимах.

3. Разработка математической, модели взаимосвязанных электроприводов межклетевого промежутка с учетом предложенных технических решений.

4. Проведение исследований динамических характеристик электроприводов в разработанной и существующей. СУРС методами математического моделирования.

5. Промышленное внедрение разработанных систем, проведение экспериментальных исследований, оценка технико-экономической эффективности.

В соответствии с поставленными задачами содержание работы изложено следующим образом:

В первой главе дана оценка сортамента современных широкополосных станов горячей прокатки. Выполнен анализ скоростных и нагрузочных режимов электроприводов клетей стана 2000, дана оценка минимально допустимых скоростей электропроводов чистовой группы при прокатке трубной заготовки. Уточнены требования к точности регулирования натяжения при прокатке тонких полос. Представлены характеристика электрооборудования электроприводов клетей станов 2000 и 2500, а также особенности построения АСУ ТП чистовой группы стана 2500. Дан анализ известных способов управления скоростными режимами электроприводов клетей непрерывной группы.

Вторая глава посвящена разработке усовершенствованной системы, управления скоростными режимами в структуре АСУ ТП стана 2500, обеспечивающей: автоматическое увеличение скорости валков клети на величину статической ошибки перед захватом либо в процессе захвата полосы; автоматическую коррекцию скорости предыдущих клетей межклетевого промежутка при управляющих и возмущающих воздействиях; автоматическое подтор-маживание клетей чистовой группы при выпуске полосы.

В' третьей главе рассмотрена математическая- модель взаимосвязанных электромеханических систем межклетевого промежутка чистовой группы стана 2500, содержащая: модель электропривода петледержателя, модели-электроприводов трех взаимосвязанных клетей, модель гидронажимного устройства, а также модели САРНиП, САРТ и усовершенствованной СУРС электроприводов клетей. Дана оценка адекватности переходных процессов, полученных на математической модели, реальным процессам электромеханических систем межклетевого промежутка.

В четвертой главе выполнено математическое моделирование переходных процессов координат электроприводов клетей чистовой группы стана 2500 при применении разработанных систем управления скоростными режимами. Выполнен анализ изменений натяжения и толщины полосы в динамических режимах при различных возмущающих воздействиях. Представлены динамические показатели электроприводов в усовершенствованной системе в сравнении с показателями в действующей СУРС стана 2500.

В пятой главе представлены результаты внедрения и экспериментальных исследований разработанной СУРС, внедренной в структуре АСУ ТП стана 2500. Также представлены результаты экспериментальных исследований системы компенсации статических отклонений скорости в электроприводах клетей чистовой группы стана 2000. Дана оценка влияния точности регулирования натяжения на разнотолщинность полосы. Выполнен расчет эффективности внедрения разработанных технических решений.

В заключении приводятся выводы по работе.

По содержанию диссертационной работы опубликовано 14 научных трудов, в том числе 5 в изданиях, входящих в перечень, рекомендованный ВАК РФ по направлению «Энергетика». Поданы 2 заявки на получение патентов на изобретения. Полученные результаты докладывались и обсуждались на 7-и международных научно-технических конференциях и конгрессах.

Высокий уровень выполненных научных исследований подтвержден присуждением работе «Повышение эффективности производства горячекатаного листа путем создания и промышленного внедрения высокодинамичных и энергосберегающих электроприводов», выполненной при участии автора, диплома II степени Первого всероссийского конкурса технических проектов и достижений в рамках I международной научно-практической конференции «ИНТЕХМЕТ-2008» (Санкт-Петербург, 2008 г.) в номинации «Проекты, технические решения, изобретения, уже внедренные на производствах».

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Андрюшин, Игорь Юрьевич

ВЫВОДЫ

1. В; результате экспериментальных исследований; выполненных: на стане 2500; подтвержден сделанный выше вывод; что при точном расчете уровня подразгона статические ошибки скоростей в режиме прокатки отсутствуют. Это приводит к более точному поддержанию, натяжения в режиме прокатки,. соответственно снижается разнотолщинность полосы по длине. Отклонения толщины головного участка составляют до 18% установившегося значения.

2. Экспериментально подтверждено, что в режиме захвата полосы при одновременном подразгоне валков обеспечивается снижение динамических отклонений-скорости. За счет этого повышается точность регулирования натяжения в режиме захвата и снижается отклонение толщины головного участка полосы на выходе чистовой группы (до 7,5—10%).

3. Введение автоматической коррекции от возмущения, вызванного изменением межвалкового зазора, обеспечивает постоянство угла подъема пет-ледержателя (и соответственно размеров петли) при изменении зазора валков на 1,5-3%. При этом скорости всех предыдущих клетей пропорционально изменяются, обеспечивая необходимый запас металла в межклетевых промежутках.

4. В результате экспериментов подтверждено, что разработанная технологическая схема торможения клетей при выпуске полосы* обеспечивает выход полосы из чистовой группы с заданной скоростью без влияния на технологические параметры и темп прокатки. В результате создаются предпосылки для повышения скорости прокатки и увеличения* производительности стана.

5. Разработанная СУРС, осуществляющая режим автоматического подразгона и каскадную коррекцию скоростей электроприводов клетей, внедрена в промышленную эксплуатацию в ходе реконструкции АСУ ТП чистовой группы стана 2500. Длительная эксплуатация»внедренной СУРС подтвердила* ее* преимущества, заключающиеся, в повышении точности поддержания заданного натяжения и>толщины прокатываемой полосы.

6. В результате обработки экспериментальных данных, полученных при прокатке полос более 50 профилей, подтверждено среднее снижение раз-нотолщинности головного участка полос толщиной до.2 мм в-2 раза (с 13,5% до 6,2%). При прокатке полос толщиной свыше 6 мм аналогичное снижение составляет 1,3 раза (с 1,5% до 2%).

7. Основные технические эффекты, обеспечиваемые при внедрении усовершенствованной СУРС на стане 2500:

- снижение расходного коэффициента за счет повышения точности регулирования толщины на концах рулона; повышение точности регулирования межклетевых натяжений за счет реализации принципа коррекции натяжения в предыдущих межклетевых промежутках в функции возмущающих воздействий в чистовой группе.

Реальный экономический эффект за счет снижения расходного коэффициента составляет более 2,8 млн. руб./год.

8. Разработанная СУРС, обеспечивающая режим подразгона электроприводов клетей, сдана в опытно-промышленную эксплуатацию на стане 2000 ОАО «ММК». В результате экспериментальных исследований доказано, что для полос толщиной; менее 2 мм отклонения натяжения в момент заправки уменьшаются с 60-70% до10—13% установившегося значения, что в свою очередь обеспечивает снижение отклонений толщины с 4,5-5,0% до 2—2,5%. Для более толстых полос, толщиной ■ 6-8 мм, отклонение натяжения снижается с 20-30% до. 5-7% установившегося значения, отклонение толщины - с 2% до 1,0-1,5% заданной толщины полосы.

9. Результатами внедрения разработанной СУРС в чистовой группе стана 2000 являются снижение внеплановых простоев за счет оптимизации нагрузочных.режимов электроприводов при прокатке трубной заготовки, разработка рациональных скоростных режимов, улучшение условий захвата при прокатке толстой полосы на низких скоростях.

Экономический эффект за счет снижения расходного коэффициента составляет1,94 млн. рублей;

10: Предложенные схемы управления скоростными режимами и способы автоматической коррекции скоростей электроприводов клетей рекомендуются для- внедрения на других широкополосных станах горячей- прокатки независимо от рода тока и типа электропривода. Их преимуществом является высокаяэффективность при относительной простоте реализации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Современной тенденцией развития технологии широкополосных станов горячей прокатки является расширение сортамента за счет уменьшения конечных толщин прокатываемых полос до 1,2-2 мм и производства полос толщиной до 18-25 мм из труднодеформируемых и специальных сталей.

2. В результате экспериментальных исследований, выполненных на стане 2000 ОАО «ММК», показано, что при захвате1 полос толщиной до 18 мм возникают недопустимые снижения скоростей валков клетей чистовой группы (до 15% установившегося значения), что приводит к нарушению устойчивости технологического процесса и снижению качества поверхности полосы.

3. Обоснованы технологические требования к СУРС стана 2500 ©АО «ММК», согласно которым при прокатке полос толщиной»менее 2 мм должна обеспечиваться разнотолщинность по длине не выше 3,5-5% при повышении скорости на выходе чистовой-группы до 20 м/с. Выполнение требований может быть обеспечено путем повышения точности согласования скоростей взаимосвязанных электроприводов-клетей чистовой группы.

4. Предложен общий принцип управления скоростными режимами электроприводов клетей при применении пропорциональных регуляторов > скорости, согласно которому при захвате полосы осуществляется» повышение скорости вращения валков на величину статической просадки, которая определяется по величине обжатия, с учетом жесткости механической характеристики электропривода. Разработаны способы и функциональные схемы- систем управления, осуществляющих одновременный подразгон всех клетей по общему сигналу задания, либо индивидуальный разгон в момент захвата полосы валками.

5. Предложен способ построения узла компенсации статической просадки скорости на основе двух контуров: замкнутого, обеспечивающего снижение величины просадки скорости и разомкнутого, обеспечивающего уменьшение влияния замкнутого контура на процесс образования петли при захвате металла клетью.

6. С целью ограничения влияния возмущающих воздействий, возникающих при прокатке, разработана схема, реализующая принцип каскадной коррекции, скоростей, согласно которому корректирующие воздействия на скорость каждой клети складываются и передаются в направлении «против хода прокатки». При этом в качестве опорной используется последняя^ катающая клеть.

7. Разработаны;функциональные схемы систем управления скоростными режимами, обеспечивающих устранение разницы- между заданной и фактической длинами полосы в межклетевом промежутке при управляющих воздействиях со стороны оператора и возмущающих воздействиях,, возникающих в ходе прокатки;

8. Разработана.технологическая схема торможения клетей: при выпуске полосы, согласно которой предварительно устанавливается-;ограничение максимальной скорости- выпуска полосы, а момент начала, торможения? и темп торможения вычисляются автоматически; по разности между фактической скоростью и заданной скоростью выпуска полосы. 1

9. Разработана функциональная1 схема математической;модели взаимосвязанных электромеханических систем;двух:межклетевых промежутков-чис-товой группы стана 2500, построенная с учетом!разработанных блоков компенсации: статической просадки скорости,.а также содержащая обратные связи, реализующие предложенный каскадный: принцип' регулирования скорости.

10. Путем математического моделирования показано, что разработанный способ подразгона прокатной клетш в. момент захвата позволяет исключить отклонение фактической« скорости в? статическом и динамическом режимах, в результате чего снижается; динамическое отклонение натяжения полосы в момент захвата. Это позволяет добиться требуемого диапазона регулирования натяжения ±15%.

11. В результате математического моделирования режима захвата полосы, а также динамических режимов; возникающих при изменении скорости последующей клети на 3% и положения нажимных устройств на 4%, подтверждено практическое отсутствие динамических отклонений натяжения.

Отклонения положения петледержателя составляют 0,2-0,5%, в то время как в существующей системе — 18—21%, что вызывает опасность потери натяжения и неконтролируемого изменения длины полосы.

12. Разработанная СУРС, осуществляющая режим автоматического подразгона и каскадную коррекцию скоростей электроприводов клетей, внедрена в промышленную эксплуатацию в АСУ ТП чистовой группы стана 2500. Экспериментально подтверждено среднее снижение разнотолщинности головного участка полос толщиной до 2 мм в 2 раза (с 13,5% до 6,2%). При прокатке полос толщиной свыше 6 мм аналогичное снижение составляет 1,3 раза (с 1,5% до 2%).

13. Основные технические эффекты, обеспечиваемые при внедрении усовершенствованной СУРС на стане 2500: снижение расходного коэффициента за счет повышения точности регулирования толщины на концах рулона; улучшение условий захвата полосы валками за счет реализации алгоритмов подразгона клети во время заправки полосы; повышение точности регулирования межклетевых натяжений за счет реализации принципа коррекции натяжения в- предыдущих межклетевых промежутках в функции-возмущающих воздействий в «чистовой группе.

Реальный экономический эффект за счет снижения расходного коэффициента составляет более 2,8 млн. руб./год.

14. Разработанная СУРС, обеспечивающая режим подразгона электроприводов клетей, сдана в опытно-промышленную эксплуатацию на стане 2000 ОАО «ММК». Результатами являются снижение внеплановых простоев, разработка рациональных скоростных режимов и улучшение условий захвата при прокатке трубной заготовки. Экономический эффект за счет снижения расходного коэффициента составляет 1,94 млн. рублей.

15. Разработанные системы управления скоростными режимами рекомендуются для внедрения на других широкополосных станах горячей прокатки, в том числе оснащенных электроприводами переменного тока. Преимуществом систем является высокая эффективность при относительной простоте реализации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Андрюшин, Игорь Юрьевич, 2011 год

1. Тонкослябовые литейно-прокатные агрегаты для производства стальных полос / В.М. Салганик, И.Г. Гун, A.C. Карандаев и др. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 506 с.

2. Производство горячекатаной полосы способом Конролл / Флик А., Джу-миля Г., Земан К., Кропф А.,,Шваха К.Л. //Черные металлы. Пер. с нем. Февраль1994. С. 12-20.

3. Матвеев Б.Н. Новое в производстве горячекатаной рулонной стали // Сталь. 1995. N11. С. 34- 40.

4. Литвин A.B., Мазур В.Л., Пилюшенко В.Л. Разработка* литейно-прокатных комплексов для производства листовой стали из тонких слябов и лент за рубежом*// Черная металлургия. 1990. N4. С. 2-10.

5. Четыре оптимизированные конфигурации агрегатов для производства горячекатаной полосы / Гензер Б.,.ШмицП., Шкода-Допп У. и др. //Черные металлы. Пер. с нем. 1999. Сентябрь. С. 36-45.

6. Отвечают ли обычные широкополосные станы современным запросам // Новости черной металлургии за рубежом. 1997. №3. С. 79-82.

7. Новые технологии и оборудование для получения сверхтонкой горячекатаной полосы / М. Батис, П. Бобиг, М. Роту и др. // Сталь. 2004, № 3. - С. 30-33.

8. Освоение технологии производства тонких полос и гнутых профилей / В.А. Сацкий; А.Ю. Путноки, В.Т. Тилик и др. // Сталь. 2003, № 10. - С. 34-42.

9. Большаков В.И., Поздняков В.П. Пути уменьшения динамических нагрузок приводов клетей тонколистового стана горячей прокатки // Сталь. — 2003, № 10.-С. 37-37.

10. Разработка технологии прокатки полос толщиной 1,5-1,7 мм на стане 2000 / C.B. Денисов, Н.Н1 Карагодин, Б.А. Дубовский и др. // Сталь. -2004, № 12.-С. 64-65.

11. Юзов О.В. Тенденция развития мирового рынка.стали //Сталь. 1998. №12. -С. 55-64.

12. Egawa N., Ishizuka H., Hirita T. Hot Rolling'Technology for Producing High Qality Staihless steel': at № 3 Hot Strip Mill in Chiba Works: // MPT International; 1998; 30; №231- C. 82-87 (англ).

13. Кнеппе Г., Розенталь Д. Технология горячей прокатки полосы: задачи на новое столетие // МРТ Металлургический завод и технология. . 1999. С. 60 62, 65-71.

14. Hot strip rolling itechnol'ogy: Tasks; for the new century / Kneppe G., Rozentel D, //MPT International. 1998. 22. № 3.-C. 56-58, 60, 62, 64, 66, 67 (англ).

15. Кнеппе F., Розенталь Д. Производство горячекатаной полосы: требования для нового столетия//Черные металлы. Пер. с нем. 1999: Январь. С. 24 -32.

16. Conroll технология производства тонкой горячекатаной полосы // Новости черной металлургии России и зарубежных стран. 4L II: Новости черной металлургии-за-рубежом 1998. №2. - С. 50-51.

17. Опыт производства горячекатаного рулонного проката с повышенными качественными показателями по сечению полосы / И.С. Васильев, Э:М. Толубчик, В.В. Галкин и др. //Труды VIH конгресса, прокатчиков. Т.1: Магнитогорск, 2010. С. 30-32.

18. Разработка технологии и режимов прокатки высокопрочных сталей для автомобилестроения на широкополосном стане горячей прокатки /М.И. Румянцев, В.В. Галкин, А.В. Горбунов и др. //Труды VIII конгресса прокатчиков. Т.1: Магнитогорск, 2010. С. 35^-5.

19. Ограничение минимальных скоростей электроприводов стана 2000 при прокатке трубной заготовки / А.А. Радионов, И.Ю: Андрюшин, В.В. Галкин и др. // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова, 2011. № 3. С. 56 - 62.

20. Автоматическая коррекция' скоростей электроприводов клетей стана 2000 при прокатке трубной заготовки / И.Ю. Андрюшин, В.В. Галкин, В.В. Головин и др. // Изв. вузов. Электромеханика. 2011. № 4. — С. 41 45.

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

22. Kopineck H., Tappe W. New on-line measuring and testing systems for steel strip // Metallurgical plant and technology. 1990,' №1. - P. 70-75 (англ).

23. System for optimizing performance of loopers on continuous hot strip mills / G.R. Gagliardi, R*. Passoni, L. Zanicotti и др. // BTF special issue. - 1984. P. 71-74 (англ).

24. Clark M., Martin D. Advanced control for hot strip finishing mill // The metals journal. 1999,- №7. - P. 40-44 (англ).

25. Примеры инновационных разработок фирмы VAI в области технологии горячей прокатки / Т. Нийхьюс, А. Сейлингер, Т. Кирнер и др. // Черные металлы. 2005, № 7-8. - С. 129-135.

26. D. O'Connell, T.N. Thoria. Modernizing a hot strip finishing mill main drive control at Inland Steel // Iron and steel Engineer. 1980, №5 - P. 34-40 (англ).

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

28. Tanimoto S., Hayashi Y., Saito M. New tension measurement and control system in hot strip finishing mill // Meas. And Contr. Instrum. Iron and Steel Ind.

29. Лапидус М.И., Пистрак М.Я. Системы автоматического регулирования натяжения на широкополосных станах горячей прокатки с электромеханическими петледержателями // Электротехн. пром-сть. Сер. 08. Электропривод. Обзор, информ. 1988. - Вып. 22. - С. 1-80.

30. Лапидус М.И., Пистрак М.Я., Наумов В.А. Исследования процесса компенсации динамических отклонений натяжения полосы на стане горячей прокатки»// Электротехника. 1983, №5. — С. 49-52.

31. Пистрак М.Я., Лапидус М.И. Улучшение экономических показателей широкополосных станов горячей прокатки // Электротехника. — 1984, №11. -С. 9-11.

32. Лапидус М.И., Пистрак М.Я. Электропривод петледержателей широкополосного прокатного стана // Сталь. 1991, №2. — С. 58-62.

33. Дружинин H.H., Мирер А.Г. Исследование управления непрерывными станами методом контроля межклетевых натяжений // Сталь. 1987, №3. С. 44-49.

34. Управление скоростными режимами непрерывного широкополосного стана горячей прокатки / H.H. Дружинин, А.П. Лихорадов, А.Н. Дружинин и др. // Сталь. 1972, № 8. - С. 729-732.

35. Температурный режим прокатки полос на непрерывном широкополосном стане с повышенными ускорениями чистовой группы клетей / H.H. Дружинин, А.И. Герцин, А.Н. Дружинин и др. // Сталь. — 1975, № 6. — С. 518522.

36. Результаты исследования адаптивных регуляторов межклетевых натяжений / В.М. Колядич,, А.Г. Мирер, И.В. Залесский и др. // Автоматизация и электропривод метал, машин и агрегатов. Труды ВНИИМЕТМАШ. -1979, №58.-С. 26-29.

37. Воронцов A.A. Петледержатели- для чистовых групп непрерывных полосовых станов горячей прокатки // Автоматизация и. электропривод метал, машин и агрегатов. Труды ВНИИМЕТМАШ. 1980, №59. - С. 150-159.

38. Митрофанов-В.3:, Топаллер A.B. Вычислительное устройство для измерения удельных межклетевых натяжений на листовом стане горячей'прокатки // Автоматизация и электропривод метал, машин и агрегатов. Труды ВНИИМЕТМАШ. 1979; №58. - С. 102-109:

39. Муллабаев В.И( Разработка микропроцессорной, системы регулирования скорости главных электроприводов стана горячей прокатки: Дис. . канд. техн. наук. Москва: МЭИ, 1996. - 152 с.

40. Автоматизированные системы управления в листовых цехах / И.В. Фран-целюк, О.В: Бондарь, В.П. Саклаков и др. // Сталь. — 1985, № 5. С. 44-47.

41. Система цифрового управления скоростным режимом прокатки / Р.В. Лямбах, В.И. Стахно, А.П. Егоров и др. // Сталь. 1985, № 3. - С. 53-55.

42. Стахно В.И., Егоров А.П., Чернышев А.Н. Автоматическое управление скоростным режимом группы прокатных клетей при косвенном определении возмущения // Сталь. 1980, № 2. - С. 124-125.

43. Разработка средств и систем автоматизации прокатного производства / A.M. Шифрин, В.В. Иванов, А.Б. Розенберг и др. // Сталь. 1985, № 3. -С. 48-50.

44. Лифшиц A.B. Автоматизированная система управления чистовой группой клетей стана 1700 // Сталь. 1997, № 2. - С. 56-57.

45. Чертоусов A.A. Совершенствование электромеханической системы регулирования натяжения полосы широкополосного стана горячей прокатки: Дис. . канд. техн. наук. — Магнитогорск: МГТУ, 2004. — 198 с.

46. Храмшин В.Р. Электромеханическая система регулирования натяжения тонкой полосы широкополосного стана горячей прокатки:'Дис. . канд. техн. наук. Москва: МЭИ (ТУ), 2005. - 162 с.

47. Совершенствование автоматизированных электроприводов и диагностика силового электрооборудования / И.А. Селиванов, A.C. Карандаев, И.Ю." Андрюшин и др. // Изв. вузов. Электромеханика. 2009. № 1. — С. 5—11.

48. Технологические схемы управления электроприводами чистовой группы широкополосного стана горячей прокатки /A.C. Карандаев, В.Р. Храмшин, И.Ю. Андрюшин и др. //Труды VII конгресса прокатчиков. Т.1. (Москва 15-18 октября 2007 г.). -М., 2007. С. 71-75.

49. Шиляев^ П.В., Головин-В.В., Косенков A.B. Основные направления-модернизации электроприводов технологических агрегатов в ходе- реконструкции ОАО «ММК» // ВестншсМГТУ им. Г.И. Носова, 2006. № 2. С. 22 -26.

50. Шиляев П.В., Тройнов C.B., Иванов В.А. Управление скоростными режимами в АСУ ТП стана 2500 горячей прокатки ОАО'«Магнитогорский металлургический комбинат» // Изв. вузов. Электромеханика. 2006. № 4. — С. 28-34.

51. Технико-экономическое обоснование реконструкции электроприводов стана 2000 с заменой системы управления и сохранением силовой части / A.C. Карандаев, A.A. Шеметова, В.Р. Храмшин и др. //Сталь. 2009, № 3.1. C. 94-95.

52. Четыре оптимизированные конфигурации агрегатов для производства горячекатаной полосы / Гензер Б., Шмиц П., Шкода-Допп У. и др. //Черные металлы. Пер. с нем. 1999. Сентябрь. С. 36-45.

53. Широкополосный стан горячей прокатки 2050 мм Боасан, пример современной концепции прокатки /Браун М., Пфайфер Й., Розенталь Д., Фогт-манн Л. // МРТ Металлургический завод и технология. 1992. С. 76-78, 80, 82-85.

54. Майер П. Совершенствование полосовых станов горячей прокатки // Из материалов Второго конгресса прокатчиков. 28—30 октября 1997 г., Череповец.

55. Екельсбах К. Основные тенденции и новейшие разработки в области производства горячекатаной»полосы: Доклад на 3-м конгрессе прокатчиков в Новолипецке 19-22.10.99//SMS Demag Aktiengesellschaft. 1999. 11 с.

56. Lederer A. State of development of plate mills // MPT. 1982, №5. - P. 36-60 (англ).

57. Вайсингер X. Тенденции развития чугуна и стали // Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке: Сб. трудов междунар. конф. Т.1. М.: Металлургия. 1994.-С. 104-110.

58. Egawa N., Ishizuka H., Hirita T. Hot Rolling Technology for Producing High Qality Staihless steel at № 3 Hot Strip Mill in Chiba Works // MPT International. 1998. 30. №23. C. 82-87 (англ).

59. Кнеппе Г., Розенталь Д. Технология горячей прокатки полосы: задачи на новое столетие // МРТ Металлургический завод и технология. 1999. С. 6062, 65-71.

60. Hot strip rolling technology: Tasks for the new century / Kneppe G., Rozentel

61. D. // MPT International. 1998. 22. № 3. C. 56-58, 60, 62, 64, 66, 67 (англ).

62. Кнеппе Г., Розенталь Д. Производство горячекатаной полосы: требования для нового столетия // Черные металлы. Пер. с нем. 1999. Январь,- С. 24 -32.

63. Прокатка полос на стане 2000 горячей прокатки ЛПЦ-10 ОАО «ММК»: технологическая инструкция ТИ 101-ГЛ. 10-374-90. Магнитогорск, 1990. -221 с.

64. Система технического мониторинга автоматизированных электроприводов широкополосного стана горячей прокатки / С.А. Евдокимов, А.С. Ка-рандаев, А.Л. Копцев и др. // Изв. вузов. Электромеханика, 2004. №2. С. 31-39.

65. Исследование системы, автоматического регулирования натяжения на листовом стане горячей* прокатки 2500 ММК. Отчет по научно-исследовательской работе, № гос. регистрации 78055584. Магнитогорск: МГМИ, 1979: - 87 с.

66. Горячая прокатка полос, на1 стане «2500». Технологическая, инструкция ТИ-101-П-Гл. 4-71-97. Магнитогорск: ОАО «ММК», 1997. - 105 с.

67. Documents of 13th international rolling technology course / Bariloche, Argentine 18-23rd April, 1999 // Industrial Automation Services Pty Ltd, 1999. P. 9-11. (англ).

68. Головин B.B., КарандаеВ'А.С. Промышленное внедрение и опыт эксплуатации современных электроприводов в ОАО «ММК» /Регулируемый электропривод. Опыт и> перспективы применения: Доклады научно-практического семинара. М.: МЭИ, 2006. - С. 9-35.

69. Шиляев П.В., Головин В.В., Косенков А.В. Основные направления модернизации электроприводов технологических агрегатов в ходе реконструкции ОАО «ММК» // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова, 2006. № 2. С. 22 -26:

70. Головин В.В. ОАО «ММК»: Генеральная линия на внедрение электроприводов переменного тока // Труды V Международной (XVI Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу (АЭП-2007).- Санкт-Петербург, 2007. С. 40 - 42.

71. Головин В.В., Косенков A.B., Разворотнев В.П. Опыт внедрения современных электроприводов в ОАО «ММК» // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 3: в 5 ч. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. Ч. 2. С. 149-156.

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

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

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

75. Пат. РФ'№ 2135314, МПК6 В21В37/52. 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.

76. Сафьян М.М. Прокатка широкополосной стали. М.: Металлургия, 1969. - 460 с.

77. Бычков В.П. Электропривод и автоматизация металлургического производства: Учеб. пособие для? вузов. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. школа, 1977. 392 с.

78. Афанасьев В.Д. Автоматизированный электропривод в прокатном производстве. М.: Металлургия, 1977. - 280 с.

79. Стефанович B.JI. Автоматизация непрерывных и полунепрерывных широкополосных станов горячей прокатки. М.: Металлургия, 1975. - 208 с.

80. Радионов A.A. Автоматизированный электропривод станов для производства стальной проволоки: Монография. — Магнитогорск: МГТУ, 2007 — 314 с.

81. Математическое моделирование взаимосвязанных электромеханических систем межклетевого промежутка широкополосного стана горячей прокатки / A.C. Карандаев, В.Р. Храмшин, И.Ю. Андрюшин и др. // Изв. вузов. Электромеханика. 2009. № 1. — С. 12-20.

82. Шрейнер Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов. Часть 1. Электроприводы постоянного тока с подчиненным регулированием координат: Учеб. пособие для вузов. — Екатеринбург: Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 1997. 279 с.

83. Пистрак М.Я., Каретников В.Ф. Система автоматического регулирования натяжения полосы непрерывного листового стана с электромеханическими петледержателями // Электричество. 1976, №2. - С. 79-82.

84. Проектирование электроприводов. Справочник. — Свердловск: Средне-Уральское кн. Изд-во, 1980. — 160 с.

85. Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. — М.: Метал-лургиздат, 1962. — 494 с.

86. Теория прокатки: Справочник / А.И. Целиков, А.Д. Томленов, В.И. Зюзин и др. М.: Металлургия, 1982. — 335 с.

87. Браун А.Е., Дралкж Б.Н., Тикоцкий А.Е. Некоторые вопросы динамики гидронажимных устройств // Электротехн. пром-сть. Сер. 08. Электропривод. Обзор, информ. — 1982. — Вып. 8. — С. 13-17.

88. Управление координатами гидронажимного устройства прокатной клети / А.Е. Браун, Б.Н. Дралкж, А.Е. Тикоцкий и др. // Электропривод и автоматизация мощных машин: Сб. научн. тр. Свердловск: НИИтяжмаш, 1988.-С. 40-51.

89. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов. М.: Энерго-атомиздат, 2001. — 760 с.