Đang tải... (xem toàn văn)
Mô phỏng hệ truyền động trục cán nhận thấy chất lượng của hệ tương đối tốt, sẽ là cơ sở cho việc khai thác hết khả năng của các thiết bị đang có ở nước ta, đồng thời tiếp tục nghiên cứ[r]
(1)Nguyễn Thị Chinh cs Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 65(03): 173 - 177 ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG TRỤC CÁN ĐỂ THOẢ MÃN
YÊU CẦU CÁN THÔ TRONG DÂY CHUYỀN CÁN NÓNG LIÊN TỤC
CÓ CÔNG SUẤT NHỎ
Nguyễn Thị Chinh* , Võ Quang Lạp
Trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp – ĐH Thái Ngun
TĨM TẮT
Trong công nghệ cán yêu cầu: Cán thô mô men không đổi, công suất biến thiên, cán tinh công suất không đổi và mômen bi ến thiên Ở chế độ cán thô, việc điều chỉnh tốc độ thực đồng tốc trục cán điều chỉnh công suất Từ việc nghiên cứu công nghệ tìm hiểu thực tế hệ thống truyền động trục cán Việt Nam, có hệ thống truyền động trục cán nhà máy cán NatsteelVina Bài báo phân tích tổng hợp hệ chuyền động trục cán làm việc chế độ cán thô dây truyền cán nóng liên tục có cơng suất nhỏ Sự xuất không đồng tốc độ trục cán giải nhờ mạch vòng lực căng mạch vịng phi tuyến Kết tính tốn nhận điều chỉnh lực căng khâu tỉ lệ, đạo hàm (PD) với thông số phụ thuộc vào thông số đối tượng điều khiển sơ đồ cấu trúc Mô hệ truyền động trục cán nhận thấy chất lượng hệ tương đối tốt, sở cho việc khai thác hết khả thiết bị có nước ta, đồng thời tiếp tục nghiên cứu điều điều khiển đại đưa vào mạch vòng lực căng để nâng cao chất lượng hệ truyền động trục cán chế độ cán thô dây chuyền cán nóng liên tục
Từ khóa:cán thơ, cán tinh, điều chỉnh cơng suất, cán nóng liên tục, mạch vòng lực căng MỞ ĐẦU
Trong dây chuyền cán nóng liên tục có cơng suất nhỏ, trục cán làm việc hai chế độ, vừa cán thô vừa cán tinh Việc điều chỉnh công suất để điều chỉnh tốc độ thực hiện đồng tốc giữa các trục cán chỉ được thực hiện ở chế độ cán thô Còn chế độ cán tinh, công suất trục cán giữ không đổi Với việc thiết kế làm cho việc đầu tư kinh tế ít, thu hồi vốn nhanh Những dây chuyền cán nóng liên tục thiết kế nêu thường dùng để sản xuất thép xây dựng có chất lượng thấp dây chuyền cán thường có phổ biến nước ta Trong dây chuyền cán này, việc điều chỉnh tốc độ trục cán thực nhờ hệ truyền động cho trục cán Hệ truyền động cho trục cán dây chuyền cán nóng liên tục sử dụng phổ biến nước ta hệ T - Đ Ví dụ hệ thống truyền động trục cán dây chuyền cán nóng liên tục nhà máy cán Natsteel Vina, thể qua sơ đồ nguyên lý hình vẽ Ở chế độ cán thơ, việc điều chỉnh tốc độ thực mạch phần ứng động cơ, còn
Tel: 0914414329 , Email:
chế độ cán tinh việc điều chỉnh tốc độ mạch kích từ
TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG Để đánh giá chất lượng hệ thống chuyền động cho trục cán dây truyền cán có nước ta, việc phân tích tổng hợp tiến hành mô hệ truyền động yêu cầu quan trọng Từ sơ đồ nguyên lý mạch điện hình vẽ 1, xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ truyền động trục cán hình
440 50 U61V5U61V5U62V5 U62V5U64V6
RY RY4 RY3 RY2 RY1
U51V4 U51V4
RY2 RY1
RY3 U62V5
+
-U61V4 RY3 U61V4 RY4 U61V5 U62V5 U62V5 U64V6
RY3 U62V5 U62V5
RY3 U62V5 RY3 U62V5
RY3 U62V5 RY3 U62V5
RY3
U63V5 RY2 U51V4 RY1 U63V3
U63V5 RY1 U61V4 RY1 U63V2
U302 U52 U42
DCX U302 U301 ADC1
110KW 220V 0-1500rpm 1000rpm 63 DC U72V5 RY1
U41V4 RY2
U41V1 RY1 U53
DCC1 U31 TUVF-220/B6 VRH - CO14
U62V2 U62V3
U63V3 U63V4
U63V1 U63V1
U41V1 U41V2 U41V4 U72V3 U72V4 U71V4 VOLTACE DETECTOR
U64V3 U64V1
U62V1
U301
RY2 U41V4
V1.V2.V3.V4 U41V3 SPEED SETTING FOR
CO-ORDINATIVE ONTROL (SUCH ADJUSTMENT) SPEED SETTING FOR INDIVIDUAL CONTROL (VRH-ID14)
SPEED SETTING FOR CASCADE CONTROL ROUCH ADJUSTMENT
VRH-ID10
DEERCASE
CONECTION DUCRAUS OF THESE UNIT ARE PUT IN ORDER AS US(U54) U71-U64-U62-U61-U63-U52-U42-U301 (U302)-U41-U53-U31-74
Hình 3-1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động trục cán
U31 U301 U302 U42
CLOSE
A
L
JOCU
BE-HI
D
CLOSE AL ORDI
NA
TING
OP
ERAT
IO
N
CLOSE AL C
O-O
RDI
NA
TING
OP
ERAT
IO
N
CLOSE AL L
OOP
CO
NT
ION
(NO 1RCO
)
OPD
I AL
CONIKO
MOVE
CLOSE AL R
ESE
T OF OVER
CUR
RENT
CLOS
E Bt
OVE
R CURE
CLOSE AL DC
MOTOR
SP
EED ZE
RO
CLOSE BY DC
MOTOR
U72V4 U41V2 U63V4 U53V5 RY2
U61V2
AC F V HZ RY1
U54V4
-10 V
MC 9KW 110V
DEERCASE VRH-D14
+7.5 V +2.5 V -5 V
(2371)C4 (2621) (2521) (2321) (2221) (2021) U62V5 (1921) (1621) (1921) (1321)
HZ V AC
DM U62V2
U54V6 V V V V
RY1 U63V3
RY2 RY1
U41V4 RY2 U41V4 RY1 U72V3 U64V6
RY1 U62V5 RY2 U62V5 RY1 U61V5 RY4 U61V5 RY3 U61V4 RY2 U61V4 RY4 U61V4 RY1
RY3 U63V3 RY3
U61V4
K13 K12 K11 K10 K9 K8 K7 K6 K5 K4
PQ
200 50 LOOP DETECCTOR-15 V
NatSteel Ltd
(2)Nguyễn Thị Chinh cs Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 65(03): 173 - 177
174
Với sơ đồ cấu trúc tiến hành tổng hợp hệ truyền động làm việc chế độ cán thô, chế độ cán tinh tiếp tục nghiên cứu sau Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động chế độ cán thơ thể hình
Trong sơ đồ hệ truyền động T -Đ có hai mạch vòng âm tốc độ âm dòng điện để ởn định tớc đợ và dòng điện , cịn mạch vòng mạch vòng lực căng để th ực đồng tốc giữa các trục cán Qua phân tích thấy rõ thực chất mạch vòng lực căng mạch vịng vị trí Vì vậy, việc xây dựng mơ hình cấu trúc hệ truyền động hình hợp lý Quá trình tổng hợp hệ thống thực từ mạch vòng đến mạch vịng ngồi Kết tổng hợp mạch vòng chọn điều chỉnh thích hợp (xem [1],[4]).
Tổng hợp mạch vòng dòng điện
Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng dòng điện bỏ qua ảnh hưởng sức điện động hình
Trong báo tiến hành tổng hợp mạch vòng dòng điện theo tiêu chuẩn tối ưu modul
như [1] để tìm hàm truyền điều chỉnh dòng điện
Từ sơ đồ hình ta có:
p U p I p S dk i ) ( ) (
dk v i u
i cl i T p T p pT T p R K K p S 1 1 ) (
0
Bỏ qua hệ số bậc cao ta có:
si u
i cl oi T p T p R K K p S ) (
Trong đó: Tsi = Ti + Tv +Tđk<< Tư Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu modul ta có hàm truyền hệ thống kín:
2 2 1 ) ( p p FOMi
Mặt khác, theo hình ta có:
) ( ) ( ) ( ) ( p S p R p S p R p F i o i oi i
OMi
) ( ) ( ) ( ) ( ) ( p S p F p S p F p R oi OMi oi OMi
i
p
p T p T p R K K p R u si i CL i ) )( ( ) (
Chọn = (Tsi, Tu) = Tsi Ta có hàm truyền điều chỉnh dòng điện :
u si i CL u si i CL u i T p T K K T R p T K K p T p p R 1 ) (
Ri(p) khâu tỷ lệ - tích phân (PI)
Tổng hợp mạch vịng tốc độ: I(p)
Hình 4. Sơ đồ thu gọn mạch vòng dòng điện
UIđ UI(p)
Udk(p)
Ri(p) (-)
WiKT WT2 WKT K
Uđk
WR WRI WT1 WĐ
Iđ Uđ k Ud Mc (-)
Nhiễu
WCB WCBI E (-) (-) (-) WRT Tđ Ikt đ
Hình 2. Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động trục cán
WRiư
1/Jp
1/p
Ui(p)
(-) (-)
WCBIkt
WCBT
WR WRI WT1 WĐ
Uđk Ud
Mc
(-)
WCB
WCBI
(-)
WRT
WCBT
Tđ đ
Hình 3. Sơ đồ khối hệ thống chế độ cán thô
1/J p
1/p Ui(p)
(3)Nguyễn Thị Chinh cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 65(03): 173 - 177 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng tốc độ
hình vẽ
Trong báo này, áp dụng theo tiêu chuẩn tối ưu modul [1] để xác định hàm truyền điều chỉnh tốc độ
Trong đó: ) ( ) ( ) ( T p K p T K R K p T p S c i si o
Đặt Ts 2.Tsi T Ts nhỏ Ta có: ) ( ) ( s c i o T p p T K K K R p S
Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu modul ta có:
2 2 2 . . 2 1 1 ) ( p p p FOM
Mặt khác, theo hình ta có:
) ( ) ( ) ( ) ( ) ( p S p F p S p F p R o OM o OM
.2 (1 )
) ( p T p p T K Ki K R p R s c
Chọn σ = Ts Ta có hàm truyền điều chỉnh tốc độ theo tiêu chuẩn tối ưu modul:
s c i T K R T K K p R . 2 . . . . )
( ; R(p) khâu tỷ lệ (P)
Kết tổng hợp mạch vòng tốc độ tiêu chuẩn tối ưu modul ta có:
K p T K p T p T p p s s s d 1 1 ) ( ) (
2
Tổng hợp mạch vòng lực căng
Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vịng lực căng hình
Tổng hợp mạch vòng lực căng theo tiêu chuẩn tối ưu modul [1] tìm hàm truyền điều chỉnh lực căng có dạng khâu PD:
) ( )
( T p
T K K K p R s T T r T
Với:
p K K
RT P D. ;
T T r P T K K K K ; T T r s D T K K T K K
MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG Thơng số động truyền động trục cán lấy từ Nhà máy cán Natsteel Vina Công ty Gang thép Thái Nguyên sau:
Pđm (Kw) Uđm (V) nđm (v/p) đm (%) Lư (H) Rư () 110 220 1500 90 0,0016 0,019 Với : Tv=0,0033 s ; Tđk= 0,00015s ; Ti=0,0025s ; T = 0,0015s ; TT = 0,3s
Sau tính tốn thơng số hệ thống theo tiêu chuẩn tối ưu modul, tìm hàm truyền khâu hiệu chỉnh, tiến hành ghép nối khâu lại với kiểm nghiệm lại hệ thống Sử dụng phần mềm Matlab-Simulink [2],[3] để tiến hành mô hệ thống chế độ cán thô khối điều chỉnh lực căng dùng điều khiển PID (PD) Sơ đồ mơ hệ điều khiển hình
Hình 5. Sơ đồ thu gọn mạch vòng tốc độ
Uđ U(p)
R(p) S0(p)
(-)
(p)
Td(p)
(-)
T(p) RT(p)
K p T p p s d 1 ) ( ) ( T T T p K 1 p Kr
(4)Nguyễn Thị Chinh cs Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 65(03): 173 - 177
176
Kết mô hệ điều khiển chế độ cán thô khối điều chỉnh lực căng dùng điều khiển PID (PD) hình
KẾT LUẬN
Qua khảo sát, tính tốn mơ hệ thống truyền động trục cán chế độ cán thô dùng điều khiển PID (PD) với thông số cố định ta nhận thấy:
Chất lượng động hệ thống truyền động tương đối đảm bảo yêu cầu thể tốc độ tăng gia tốc giữ khơng đổi Tuy nhiên, hệ thống có mạch vịng lực căng mạch vòng có tính phi ến mà hệ thống mô với thông số cố định nên chất lượng hệ thống chưa cao Do vậy, ta thấy dạng tín hiệu dòng điện, tốc độ lực căng có dao động Để giải vấn đề dùng phương pháp điều khiển nâng cao chất lượng hệ thống
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bùi Quốc Khánh, Phạm Quốc Hải, Nguyễn Văn Liễn, Dương Văn Nghi (1999), Điều chỉnh tự
động truyền động điện, Nxb Khoa học kỹ thuật
[2] N.P.Quang, Matlab Simulink dành cho kỹ
sư điều khiển tự động, Nxb Khoa học kỹ thuật
HN
[3] William S.Levine University of Maryland,
Using Matlab to analyze and Design Control Systems
[4] Ing Karel Kreysa, CSc, Navrhování Regulací I
(5)Nguyễn Thị Chinh cs Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 65(03): 173 - 177 POWER REGULATION OF ROLL TRANSMISSION SYSTEM TO SATISFY COARSE ROLLING REQUIREMENT IN THE CONTINUOUS
HOT ROLLING LINE WITH SMALL POWER
Nguyen Thi Chinh,,Vo Quang Lap
Thai Nguyen University of Technology
SUMMARY
The requirement in rolling technology are: moment is constant and power varies for in coarse rolling, power is constant and moment varies for finishing rolling In coarse rolling mode, speed control and synchronous between rollers by reason of power regulation From technology resarch and fact-finding roll drive systems in VietNam, include the roll drive system of Natsteed Vina rolling mill This paper anylysis and synthesis roll transmission system which it’s working is roughing in the small continuous hot rolling line The apprarance of speed is different between rollers is solved within the tension-loop which is nonlinear The calculation obtained tension force regulator is proportional, derivative (PD) with the parameters depended on the parameters of control object in the structure diagram The drive system simulation found that quality of system is fair well, that will be the basis for exploitation the moximum capabilities of the devices, which are existing in our country, simultaneously continue research the modern controller insert tension force-loop to raise the quality of roll drive systems which in coarse roll mode of the continuous hot rolling line
Key word:coarse rolling, finishing rolling, power regulation, continuous hot rolling, tension force-loop.