Система управления

Системы управления скоростью и соотношением скоростей механизмов, взаимосвязанных ленточным материалом

Дата публикации: 18.03.2010
Метки: Система управления

Многодвигательные электроприводы промышленных установок выполняются с использованием электродвигателей переменного и постоянного тока. Силовая часть многодвигательных электроприводов может быть выполнена по схеме с общим преобразователем на все или на группу электроприводов или с индивидуальными управляемыми преобразователями (УП) на каждый электропривод.
Многодвигательные электроприводы с индивидуальными УП применяются без ограничений по мощности и обеспечивают более гибкое управление промышленными установками при широком диапазоне регулирования скорости. Для чистовой обработки металлов в прокатных станах применяют электроприводы с двухзонным регулированием скорости. Электроприводы могут также выполняться реверсивными, если прокатка металлической полосы происходит сначала в одном, а затем в обратном направлении. Для большинства других промышленных установок применяют нереверсивные электроприводы с однозонным регулированием скорости.
Локальные системы управления каждым электродвигателем выполняются по типовым схемам. Взаимосвязь локальных систем осуществляется по цепи нагрузки через общее обрабатываемое полотно и по цепи управления для задания общей скорости электроприводов и соотношения скоростей электроприводов отдельных секций.
Взаимосвязь локальных систем управления электроприводами через общее обрабатываемое полотно имеется в тех случаях, когда движение полотна в межсекционном промежутке происходит с определенным значением натяжения F. Основные соотношения, характеризующие взаимосвязь электроприводов через полотно, могут быть установлены на основании схемы, представленной на рис.
При рассмотрении динамических процессов в натянутом в межсекционном промежутке полотне делаются следующие допущения:
полотно однородно и имеет по всей длине одинаковую толщину и ширину;
масса материала не влияет на его деформацию;
деформация в полотне имеет упругий характер, причем равномерно распределяется по поперечному сечению;
волновые процессы, связанные с распределением деформации по длине, несущественны;
проскальзывание движущегося полотна относительно приводных валов отсутствует.
В уравнениях не учитываются коэффициенты внутреннего демпфирования в2 и в3 гибкого полотна. При движении полотна эффект замещения колеблющегося полотна неколеблющимся полотном на участке растяжения между двумя валами оказывает значительно большее демпфирующее влияние по сравнению с внутренним демпфированием полотна. Для малых скоростей движения полотна эти эффекты могут быть равноценными.

Системы управления соотношениями скоростей и натяжений материала

Дата публикации: 18.03.2010
Метки: Система управления

В прокатном производстве получение тонкостенных фасонных профилей (двутавровые балки, швеллеры с параллельными полками и др.) на сортовых станах горячей прокатки возможно только в непрерывных группах клетей без образования петли металла. Средства непосредственного измерения усилий растяжения или сжатия металла при его одновременном нахождении в нескольких клетях отсутствуют вследствие невозможности установить датчики горизонтальных усилий.
Наиболее перспективным является метод косвенного измерения и регулирования межклетьевых натяжений, основанный на использовании модели объекта с доступными измерению энергосиловыми параметрами прокатки (токи или моменты движений главных приводов, усилия нажатия металла на валки).
Одновременно с появлением межклетьевых натяжений начинают действовать соответствующие контуры регулирования с отработкой рассогласования по схеме согласованного управления скоростным режимом клетей. Принцип согласованного управления скоростным режимом клетей, в соответствии с которым задается соотношение скоростей клетей, следует из условия сохранения секундного объема металла.
В схеме системы управления непрерывной группой клетей с регулированием соотношений скоростей и межклетьевых натяжений измерители натяжений ИН1...ИНЗ в соответствии с изложенным выше алгоритмом вычисляют значения удельных натяжений aj...a3. Измерение усилий выполняется с помощью датчиков усилий ДУ1... ДУЗ. Заданные значения удельных натяжений amin обеспечивают минимальные уровни натяжений, не приводящие к деформациям металла в межклетьевом промежутке.
Регуляторы натяжения РН1...РНЗ формируют сигналы коррекции значений ик1...икз, приводящие к изменению скоростей клетей и соответственно межклетьевых натяжений. Сигналы коррекции ик/ суммируются с сигналами задания соотношения скоростей «сс^.-Иссз и через модуль преобразования МП формируют абсолютное значение скорректированной скорости клети. Регуляторы натяжений, как правило, должны иметь интегральные составляющие в алгоритме регулирования.

Системы управления маршрутным электротранспортом

Дата публикации: 18.03.2010
Метки: Система управления

Трамвай. Подвижной состав трамвая в зависимости от конкретных условий эксплуатации подразделяется (условно) на три группы: для обычных городских линий; для обычных городских и совмещенных с ними скоростных линий (универсальные вагоны); для специализированных скоростных линий на обособленном полотне (вагоны скоростного трамвая). Для каждой из указанных групп разработан типоразмерный (типажный) ряд трамвайных вагонов нового поколения.
Питающей сетью трамваев является сеть постоянного напряжения 550 В. Вагоны рассчитаны на скорость движения до 70 км/ч.
При создании трамвайных вагонов нового поколения применяется унифицированное тяговое электрооборудование — частотно-регулируемый асинхронный тяговый привод (АТП), транзисторно-импульсные системы управления (ТИСУ), программируемые контроллеры, позволяющее повысить тягово-энергетические и эксплуатационные показатели подвижного состава трамвая с сохранением модульного принципа проектирования и общих принципов планировки пассажирского помещения.
В тяговом электроприводе (ТЭП) старых трамваев большое распространение получил реостатный регулируемый электропривод постоянного тока, хорошо согласующийся с питающей сетью трамваев. Такой привод обладает плохими энергетическими и эксплуатационными характеристиками. Один из оптимальных способов реконструкции ТЭП заключается в применении экономичной ТИСУ. На рис. представлена упрощенная схема силовой части ТИСУ трамвая. Регулирование тяговыми двигателями, установленными на каждую ось вагона трамвая, осуществляется от преобразователя на IGBT-транзисторах с широтно-им-пульсным регулированием.
Данный преобразователь позволяет возвращать энергию торможения в контактную сеть. Программируемый контроллер обеспечивает все необходимые режимы управления электроприводом при разгоне, движении постановке трамвая. Для приводов вентиляторов и одновременно для подзарядки аккумуляторной батареи вместо моторов-генераторов используются статические преобразователи. Статический преобразователь через инвертор питает также вентиляторы охлаждения тяговых двигателей. Открывание и закрывание дверей производится из кабины водителя с помощью пневмопривода.
Трамвай, состоящий из одного или двух моторных вагонов, оснащенных современными тяговыми электродвигателями повышенной мощности, и пассивного прицепного вагона, успешно эксплуатируется на равнинном профиле и участках с подъемами до 5 %. Расчеты показывают, что при этом обеспечиваются достаточно высокие тягово-тормозные характеристики и эксплуатационные показатели работы на маршруте.
В качестве базовой модели для многоосного подвижного состава принят шестиосный головной трамвайный вагон ЛВС-86 с ТИСУ, двухсекционным шарнирно соединенным кузовом, двумя тяговыми тележками и бегунковой (безмоторной) тележкой, расположенной под узлом соединения. Вагон предназначен для одностороннего движения и рассчитан на эксплуатацию как самостоятельно, так и в составе из двух вагонов, управляемых по системе многих единиц.
Для обеспечения безопасности пассажиров вагон оборудован системой блокировки, исключающей возможность трогания при открытых дверях, а также датчиками пожарной сигнализации, установленными в пассажирском помещении и кабине водителя.
В связи с увеличением массы вагона показатели динамики разгона и максимум установившейся скорости при однотипных тяговых двигателях у шестиосного вагона несколько снизились по сравнению с четырехосным. Однако в условиях равнинного профиля пути и характерных для крупных городов помех движению это не повлияло на реальные эксплуатационные скорости сообщения.
Создаваемые вагоны оборудуются ТЭП с ансинхронными двигателями и полупроводниковыми преобразователями частоты. Такие электроприводы схожи с ТЭП троллейбусов.
В трамваях применяются комплекты тягового электрооборудования с двигателями ТАД-1 и ТАД-2 мощностью 75 и 60 кВт соответственно. ТАД-1 предназначен для установки на шестиосных трамвайных вагонах, ТАД-2 — на четырехосных.
Троллейбус. В троллейбусах применяются комплекты тягового электрооборудования с реостатно-контакторной системой управления. Например, комплекты: с двигателем смешанного возбуждения мощностью 110 кВт для двухосного троллейбуса; с двигателем сериесного (последовательного) возбуждения мощностью 170 кВт для шарнирно соединенного троллейбуса; с двигателем смешанного возбуждения и крышевым расположением оборудования.
В новых разработках троллейбусов, как и трамваев, используется ТЭП с ТИСУ или частотно-регулируемым асинхронным двигателем.
Тиристорно-импульсная система управления имеет следующие особенности и преимущества:
экономия электроэнергии до 25 % по сравнению с контактор-но-резисторными системами управления;
плавное бесступенчатое регулирование скорости;
электродинамическое торможение тяговым электродвигателем до скорости 2...3 км/ч при отсутствии напряжения в контактной сети;
движение при любой полярности контактной сети с автоматическим переключением прямой и обратной полярности;
применение электромеханического реверсора в цепи якоря тягового электродвигателя;
бестоковая коммутация контакторов;
самодиагностика с выводом световой и звуковой информации;
быстродействующая электронная защита от пониженного напряжения в контактной сети, перегрузок и коротких замыканий, ошибочных действий водителя.
Наиболее перспективными электроприводами для городского транспорта являются электроприводы переменного тока с преобразователями частоты.
Из всего многообразия известных схем частотно-управляемых асинхронных электроприводов наиболее приемлемыми вариантами применительно к ТЭП городских троллейбусов могут быть следующие два:
с «векторным» способом цифрового управления;
с аналоговой обратной связью по ЭДС статора с подчиненным контуром активного тока и воздействием на частоту и напряжение статора и абсолютное скольжение ротора.
Силовая электрическая схема первого из указанных вариантов электропривода показана на рис. В ней приняты следующие обозначения: МП — микропроцессор, МТ — модуль транзисторный, ДТ — датчик тока, ДН — датчик напряжения, ДС — датчик скорости, ДД — датчик открытия и закрытия дверей.
Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором регулируется от преобразователя на IGBT модулях. В состав контроллера кроме 32-разрядного DSP-процессора TMS320132PCM5 входят постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), выполненное на микросхеме типа AM29F010-120PS, и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) на двух микросхемах AS7C 1024-15 JS. ПЗУ предназначено для хранения рабочих программ, реализующих математические функции, используемые при формировании алгоритмов «векторного» управления, в частности преобразование величин из трехфазной в ортогональную систему координат и обратно.
ОЗУ используется для хранения оперативной информации, промежуточных расчетов при формировании тех же алгоритмов. Блок логики построен на микросхеме программируемой логики типа XCS30XL-PQ240 и ПЗУ AT17cl28-10pi.
В рассматриваемом контроллере тактовая частота 16 МГц. На выходе контроллера формируются импульсы на включение и выключение полупроводниковых силовых элементов инвертора, подчиняющиеся определенному временному ШИМ-алгоритму, который создает необходимые алгоритмы регулирования напряжения и частоты на выходе инвертора во всех режимах пуска, разгона, регулирования скорости и торможения тягового асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором, обеспечивая его наилучшие энергетические и динамические характеристики (КПД, coscp, быстродействие).
Для удобства связи контроллера с внешними аналоговыми сигналами (датчиками тока и напряжения) в схеме предусмотрены аналогово-цифровые преобразователи и отдельные входы для импульсного датчика частоты вращения и других датчиков, обеспечивающих безопасность пассажиров.
Для организации обратной связи по частоте вращения в конструкции АД предусмотрен встроенный импульсный датчик скорости высокой точности. Асинхронный двигатель мощностью 180 кВт типа ТАД-ЗУ имеет закрытое исполнение с принудительным охлаждением самообдувом (степень защиты IP54). Такое исполнение более удобно для троллейбуса, хотя приводит к увеличению массы.
Большой объем памяти ОЗУ и ПЗУ совместно с блоком логики кроме основных функций позволяет одновременно выполнять операции по диагностированию теплового состояния силовых элементов, а также устройств формирования дискретной информации ШИМ-каналов. Функции индикации прохождения команд управления и измерения регулируемых параметров (напряжения, частоты) выполняются параллельно с основными функциями.
Отсутствие высокоточного датчика скорости в жестких условиях эксплуатации выгодно отличает от первого второй вариант схемы, в котором обратная связь по частоте вращения заменена на аналоговую обратную связь по ЭДС статора с подчиненным контуром активного тока и воздействием на частоту и напряжение статора и абсолютное скольжение ротора. На схеме приняты следующие обозначения: ЗИ — задатчик интенсивности; ДЭ — датчик ЭДС; РЭ — пропорционально-интегральный регулятор ЭДС; РТ — пропорционально-интегральный регулятор тока; ФП — функциональный преобразователь; АИН — автономный инвертор напряжения; РН, РЧ — соответственно регуляторы напряжения и частоты; KI — блок выделения частоты скольжения.
Система управления обеспечивает большой избыточный момент в диапазоне малых частот вращения двигателя с целью максимально быстрого набора скорости движения троллейбуса (в пределах допустимого ускорения) при минимальном потреблении тока. Это достигается за счет того, что в алгоритм управления введены конкретные соотношения между частотой и напряжением инвертора, изменяющиеся в процессе пуска. В самом начале пускового режима допустимо увеличение отношения напряжения к частоте. Благодаря контуру стабилизации ЭДС увеличение напряжения относительно частоты не сопровождается чрезмерным насыщением магнитопровода.
За счет применения ПИ-регулятора ЭДС, а также создания обратной связи между активным током статора и темпом изменения напряжения на выходе инвертора система управления ограничивает пусковой ток двигателя.
Отсутствие датчика частоты вращения в этом схемном решении обусловлено тем, что он является слабым, ненадежным техническим элементом системы, особенно в условиях работы в морозную и жаркую погоду, при наличии грязи, пыли, соленой воды на городских дорогах.
Достаточно жесткая рабочая характеристика АД позволяет отказаться от автоматического регулирования частоты вращения двигателя. В этом случае достаточно задать начальную частоту инвертора и быть уверенным, что до начала вращения двигателя ее значение не превысит значения критического скольжения. Водитель при помощи педали движения задает значение основной гармоники напряжения статора, которое будет стабилизироваться методом ШИМ по сигналу рассогласования относительно ЭДС двигателя. При этом частота статора определяется автоматически линейным звеном по сигналу датчика ЭДС.
В настоящее время ведутся разработки троллейбуса с автономным ходом. В тяговом приводе применены транзисторные преобразователи с двигателем постоянного тока, а в качестве накопителя используются ионистровые источники тока.
Вагоны метрополитена. За время существования отечественного метрополитена метровагоностроителями были созданы шесть основных типов (моделей) вагонов, которые успешно эксплуатировались или находятся в эксплуатации в настоящее время.
Основные параметры находящихся в настоящее время в эксплуатации отечественных вагонов типов 81-717 и 81-714.
На Петербургском метрополитене в настоящее время находятся в эксплуатации в основном вагоны следующих типов: Е (Ем — средний вагон, Ема — головной вагон, Емх — хвостовой вагон), 81-714, 81-717. Каждый вагон имеет четыре электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения, самовентилируемых (ДК-108 или ДК-117), получающих питание (825 В постоянного тока) от третьего контактного рельса, который проложен с правой или левой стороны ходовых рельсов.
Для контроля фактической скорости вагона применяются датчики скорости, установленные на второй и четвертой колесных парах головного вагона. При вращении колесной пары датчик скорости вырабатывает сигналы переменной частоты от 27,5 до 1210 Гц, что соответствует скорости движения вагона от 5 до 220 км/ч. Датчик скорости имеет дисковый ротор с 49 зубцами при диаметре колеса вагона 780 мм и четыре катушки, соединенные последовательно.
Для открытия и закрытия дверей в вагоне применяются пневмоприводы с цепной передачей.
Для регулирования скорости электродвигателей вагона применяют реостатные контроллеры ЭКГ-17, ЭКГ-36 или ЭКГ-39. Изменение сопротивления в цепи происходит в результате замыкания и размыкания кулачковых контакторов. Ящик реостатного контроллера подвешен с правой стороны вагона.
Управление движением состава электропоезда осуществляется из кабины машиниста контроллером (для вагонов типа Е — КВ55; 81-714, 81-717 - КВ69 или КВ70).
Новые вагоны метрополитена изготовлены в двух модификациях: головной вагон с кабиной управления (модель 81-720) и промежуточный моторный — без кабины управления, с устройством для маневровых работ (модель 81-721). Поезд формируется из двух головных и одного или нескольких промежуточных вагонов; максимальное число вагонов в поезде — 10, минимальное — 3. Имеется микропроцессорная система управления с техническим диагностированием (автоматический и ручной режимы).
На раме тележки установлены два моноблока, состоящие из тягового двигателя и редуктора. Передача вращающего момента от вала тягового двигателя через редуктор к оси колесной пары осуществляется через полый вал с упругими муфтами. Таким образом, в этих тележках реализовано опорно-рамное подвешивание тягового двигателя и редуктора.
Центральное подвешивание вагона — пневматическое, состоит из четырех пневморессор и систем питания сжатым воздухом и управления, которые обеспечивают постоянство уровня пола кузова относительно пассажирской платформы.
Вагоны оборудованы тяговым тиристорно-импульсным электроприводом постоянного тока, обеспечивающим автоматический безреостатный пуск, автоматическое регулирование возбуждения, следящее рекуперативно-реостатное торможение, автоматическое замещение электрического торможения пневматическим, совместную работу с системами безопасности движения и автоведения.
Тормозная система вагона имеет следующие виды тормозов: рабочий — электродинамический следящий рекуперативно-реос-татный; резервный и аварийный — фрикционный с электропневматическим приводом; стояночный — фрикционный с пневмо-пружинным приводом, обеспечивающий удержание вагона на уклоне 60 %о. Тормоза на тележках опытных вагонов выполнены дисковыми или односторонними колодочными. Тележки с дисковыми тормозами имеют большую массу.
Принудительная вентиляция осуществляется через вентиляторные агрегаты, размещенные под диванами. Они состоят из электродвигателей мощностью 75 Вт и 0,2 кВт, на валы которых насажены лопасти вентиляторов. Воздух поступает через всасывающие решетки, расположенные на боковине кузова вагона, фильтрующие и заборные воздуховоды. Частота вращения агрегата 1500 мин-1 подача 5000 м3/ч. В вагоне расположено 13 или 14 вентиляторов.
Поездная система управления представляет собой комплект бортовых компьютеров, связанных друг с другом и поездным компьютером единым каналом связи. Система обеспечивает управление поездом одним машинистом, хранение информации о работе оборудования и отображение ее на дисплее в кабине машиниста. Она стыкуется с системами автоматического управления и безопасности движения.
Многочисленные датчики, установленные на вагоне, дают информацию о состоянии оборудования поезда. Диагностическая информация выводится на экран дисплея, расположенного в кабине машиниста.

Системы управления конвейером и транспортером

Дата публикации: 18.03.2010
Метки: Система управления

Управление электроприводами механизмов конвейера. Непрерывный, однонаправленный характер работы конвейеров определяет длительный режим работы их электроприводов, которые выполняются нереверсивными, за исключением редких случаев, когда требуется изменение направления движения, например для эскалаторов.
Конвейеры транспортного назначения имеют одну неизменную скорость движения и не требуют регулируемого электропривода. Для некоторых конвейеров, обслуживающих технологические процессы (сборочные конвейеры, красильные и сушильные линии и т.п.), в которых при смене собираемого или обрабатываемого изделия требуется изменение скоростного режима, применяется регулируемый электропривод.
Несколько конвейеров могут объединяться общим производственным процессом в единую транспортную систему. В этом случае движения отдельных конвейеров должны быть строго согласованы между собой по скорости. К электроприводам таких конвейеров предъявляются требования синхронизации скоростей.
К электроприводам механизмов транспортных средств с непрерывным режимом работы предъявляются требования по обеспечению плавности пуска и торможения с надежным ограничением ускорения и рывка, а также максимального момента двигателя и его производной. Для канатных и ленточных конвейеров большой протяженности это требование обусловлено наличием больших масс поступательно движущихся элементов, приведенный момент инерции которых может в 10... 20 раз превышать момент инерции двигателей, и значительной податливостью тянущих канатов и транспортерной ленты.
Большие маховые массы установки увеличивают возможность пробуксовывания приводных барабанов и шкивов относительно лент и канатов при пуске. Резкое приложение момента при наличии упругих механических связей вызывает механические колебания при пуске, в результате чего в ленте или канате возникают дополнительные динамические усилия. Требование плавности пуска и замедления остается в силе и для установок с коротким тяговым элементом.
В одних случаях ограничение ускорения и рывка до требуемых норм диктуется условиями транспортирования людей (эскалаторы, канатные дороги), в других — условием надежного сцепления транспортируемых изделий с лентой (ленточные конвейеры) или уменьшением раскачивания люлек и кабин (подвесные конвейеры).
Все перечисленные требования определяют выбор системы электропривода для данной группы механизмов. Наиболее распространенным типом электропривода механизмов непрерывной транспортировки является нерегулируемый привод переменного тока на основе асинхронных или синхронных двигателей. Для установок, где не возникает необходимость регулирования скорости движения и момента при пуске, применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Мощность привода с асинхронным короткозамкнутым ротором ограничивается обычно несколькими сотнями киловатт. Использование двигателей большей мощности приводит к заметному снижению коэффициента мощности питающей сети, а также к существенному падению напряжения в сети при пуске конвейера. Применение синхронного двигателя для более мощных установок позволяет существенно повысить энергетические показатели привода. Однако установки такой мощности (например, крупные ленточные и канатные конвейеры) обладают большой механической инерционностью и характеризуются тяжелым продолжительным пуском, достигающим 30... 100 с.
Такой пуск может вызвать недопустимые превышение температуры синхронного двигателя и снижение напряжения сети на относительно большом интервале времени разгона. Поэтому синхронные двигатели, несмотря на ряд их очевидных преимуществ, широкого распространения в качестве привода конвейерных установок не получили.
Проблема пуска мощных конвейеров ранее решалась применением асинхронных двигателей с фазным ротором, обеспечивающих ограничение пусковых токов и формирование требуемой пусковой характеристики привода. В установках мощностью 1000 кВт и более предпочтителен двух- или трехдвигательный привод.
Для однодвигательного привода конвейеров, скорость которых в процессе работы должна регулироваться, ранее использовались короткозамкнутые двигатели с механическими редукторами с переменным передаточным числом или многоскоростные двигатели. Вместо редуктора применялись также регулируемые электрические и гидравлические муфты.
Для плавного пуска использовались асинхронные двигатели с фазным ротором. Ограничение ускорения такого двигателя обеспечивается введением в цепь ротора необходимого количества пусковых ступеней резисторов, число которых может достигать 10... 20. Для ограничения ускорения при использовании коротко-замкнутых двигателей вводится добавочный резистор в цепь статора. Согласованное движение конвейеров ПТС достигается применением специальных схем включения двигателей.
В частности, эта задача может быть решена с помощью электропривода, выполненного по системе электрического вала, или использованием параллельного подключения асинхронных двигателей с ко-роткозамкнутым ротором и преобразователя частоты. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором простейших одиночных конвейеров управляются при помощи магнитных пускателей или автоматами с максимальной и тепловой защитой от перегрузки. Для управления асинхронными двигателями с фазным ротором мощных одиночных конвейеров используют магнитные станции с электрической аппаратурой для защиты и автоматического пуска двигателя.
Наиболее сложны схемы управления конвейерами поточно-транспортных систем. При совместно работающих конвейерах должна предусматриваться блокировка, обеспечивающая пуск и остановку двигателей без возникновения завала транспортируемого груза. Запускают двигатели конвейеров в последовательности, обратной направлению движения груза, а остановку линии начинают отключением двигателя конвейера, с которого груз поступает на следующие конвейеры.
Полная остановка линии может произойти и при одновременном отключении двигателей. По команде на остановку прекращается поступление груза на головной конвейер и по истечении времени, необходимого для прохождения грузом всей трассы линии, все двигатели автоматически отключаются. При остановке какого-либо конвейера двигатели всех конвейеров, подающих груз на остановившийся конвейер, должны остановиться, а следующие за ним конвейеры могут продолжать работать.
Выравнивание нагрузки в регулируемых электроприводах. При конвейерах большой длины с многодвигательным электроприводом ставится задача автоматического регулирования отдельных двигателей с целью перераспределения нагрузки между ними и обеспечения равномерности натяжения ленты по ее длине. Это относится как к работе с установившейся скоростью движения ленты, так и к процессу пуска конвейера.
При параллельном включении двигателей, имеющих равные скорости идеального холостого хода и связанных общим механическим валом, нагрузка между ними распределяется пропорционально модулю жесткости их механических характеристик.
При одинаковой загрузке ветвей конвейера все двигатели (если их характеристики одинаковы) имеют равные скорости и нагрузку.
Для выравнивания нагрузки приводов конвейеров переменного тока с преобразователями частоты используют схему управления моментами, рассмотренную в п. 3.6.4. В этом случае для каждого двигателя необходимо применять управляемый преобразователь.
Система управления транспортером весового дозатора. Дозаторы непрерывного действия предназначены для непрерывного автоматического весового дозирования сыпучих материалов в различных системах управления технологическими процессами. Дозатор состоит из весового транспортера ТВЛ1 с бортами, кожухами, подвесками для контрольных весов, формирующей воронкой, датчиком уровня материала и электрооборудования.
Транспортер ТВЛ1 состоит из следующих основных частей: основания 14, рамы 12, привода, ведущего 4 и ведомого 10 барабанов, транспортной ленты 6, грузоприемного узла 13, центрирующего устройства 9, весоизмерителя 5, узлов конечного выключателя 11, плужного скребка 7 и скребка 8.
Применен частотно-регулируемый электропривод с управлением по ^/-характеристике. Асинхронный электродвигатель 2 соединен муфтой с двухступенчатым цилиндрическим редуктором 1 и передачей с датчиком скорости. Двигатель установлен на основании транспортера со стороны загрузки материала и связан с ведущим барабаном цепной передачей 3. Натяжение цепи осуществляется перемещением барабана в пазах, расположенных в плите привода.
Лента транспортера через цепную передачу получает движение от привода с двигателем переменного тока. Материал, подаваемый на грузоподъемную часть транспортера, лентой перемещается на весовой участок. На весовом участке нагрузка материала воспринимается весоизмерителем и преобразуется тензодатчиком в пропорциональный электрический сигнал.
Датчик уровня материала предназначен для выдачи сигнала о наличии материала в формирующей воронке. В зависимости от исполнения дозатора применяется весовой или диафрагменный датчик. Принцип действия датчика основан на свойстве материалов оказывать давление на стенки и дно бункера.
Комплект электрооборудования состоит из шкафа управления (в том числе контроллера), стойки приборов, преобразователя, аварийного выключателя, поста оператора.
Электрооборудование предназначено для преобразования сигнала тензорезисторных датчиков веса и датчика скорости весового транспортера в сигнал, пропорциональный мгновенной производительности, учета суммарной массы выданного материала, а также автоматического регулирования и поддержания заданной производительности.
Электродвигатель привода транспортера, тензорезисторные датчики и конечные выключатели расположены на транспортере дозатора. Аппаратура защиты и коммутации, а также частотный преобразователь размещены в шкафу управления, аппаратура измерения, регулирования, управления и сигнализации находится в стойке приборов.
В состав электрооборудования входят устанавливаемый в стойке приборов прибор вторичный интегрирующий ПВИ, фиксирующий суммарную массу материала, а также посты наладочного управления и аварийный переключатель.
Задача управления сводится к поддержанию постоянной производительности дозатора в пределах допустимой погрешности.
Перед началом работы задается производительность дозатора. Ее задает с терминала оператор. Контроллер сравнивает заданную производительность с реальной и в зависимости от результата подает сигнал на изменение скорости двигателя. Сравнение производительностей происходит следующим образом: находящийся в системе тензодатчик фиксирует массу сульфата и передает информацию в контроллер, где данные умножаются на скорость ленты и сравниваются с заданной производительностью.
В зависимости от результата подается сигнал на изменение скорости двигателя. Таким образом, задача контроллера сводится к выдерживанию постоянной производительности, учету подаваемого материала, обеспечению возможности пользователю на терминале менять производительность, поддержанию нового значения производительности (через регулятор скорости), сообщению об авариях, фиксации мгновенной производительности.
Для регулирования скорости двигателя конвейера применяется преобразователь частоты Altivar 66.
На контроллере реализован алгоритм функционирования, который для удобства разделен на три части: «Авария», «Автомат», «Переходы по экранам».
Алгоритм «Авария» обеспечивает обработку аварийных ситуаций, возникающих в процессе работы системы. В алгоритме предусмотрены шесть аварийных ситуаций: сход ленты, большое натяжение ленты, отсутствие сульфата в бункере, перегрузка привода, ошибка привода, аварийный стоп.
Информацию о первых трех авариях СУ получает от датчиков, о последних двух — от преобразователя частоты. Кнопка аварийной остановки может быть нажата вручную, поэтому эта ситуация зависит от оператора.
Если при работе программы сработал один из датчиков, на терминале загорается соответствующий экран, оповещающий оператора об аварийной ситуации. Предусмотрен звуковой сигнал, оповещающий о возникновении аварийной ситуации. Отработка перегрузки привода, ошибки привода, аварийной остановки осуществляется выведением на терминал соответствующего экрана.
Кнопка аварийной остановки выполнена с фиксацией, ее нажатие приводит к размыканию цепи и посылке информации в контроллер о нажатии кнопки. Если оператор нажал кнопку «Пуск» в шкафу, работа возобновляется. Первые три аварии обрабатываются аналогично.
Алгоритм «Автомат» является основной частью программы. К его функциям относятся слежение за переменными (заданной и истинной производительностью), а также контроль работы системы управления.
В автоматическом режиме происходит отслеживание истинной производительности дозатора. По мере поступления информации от тензодатчика программа вычисляет мгновенное значение производительности и сравнивает его с заданным, которое оператор задает и может менять. Если оператор не задал производительность (например, при проведении тарировки), двигатель будет вращаться с минимальной скоростью. При равенстве заданного и измеренного значений цикл заканчивается, а при неравенстве выс-читывается новая скорость, и цикл также заканчивается. На следующем шаге все повторяется.
Алгоритм «Переходы по экранам» является интерфейсным и обеспечивает переход по экранам в зависимости от нажатия запрограммированных клавиш.
Экраны служат интерфейсом между контроллером и оператором. С их помощью оператор наблюдает за значениями нужных переменных, аварийными ситуациями, имеет возможность внести необходимые изменения. В программе предусмотрено восемь экранов, каждый из которых несет определенную информацию.
Программирование осуществляется при помощи пакета Syswin31 фирмы Omron, который предназначен для программирования релейно-контактных схем. Пакет написан для Windows. Программа разделена на отдельные модули (Main), которые поделены на цепочки (Network). Это деление условно и на работу программы влияния не имеет, оно нужно лишь для удобства редактирования.

Системы управления экскаваторами типа «прямая лопата» и драглайн

Дата публикации: 18.03.2010
Метки: Система управления

В состав механического оборудования экскаватора типа «прямая лопата» (далее экскаватор-лопата или просто лопата) входят: рабочее оборудование, поворотная платформа 4 и ходовая тележка 3. Рабочее оборудование включает в себя стрелу 5, рукоять 2 с ковшом 1 и механизм открывания днища ковша. Механизм передвижения экскаватора расположен на ходовой тележке.
Экскаватор питается переменным трехфазным током от карьерной или строительной сети электроснабжения. Через кольцевой токоприемник электроэнергия передается в высоковольтный распределительный шкаф, расположенный на поворотной платформе.
Повышение производительности экскаватора и снижение динамических перегрузок в механизмах достигнуто применением электроприводов постоянного тока по системе ТП-Д (тиристор-ный преобразователь — двигатель. На рис обозначены: ПП — приемный пункт; К — кабель гибкий; КТП — кольцевой токоприемник; КРУ — комплектное распределительное устройство; Т1 и Т2 — главный и вспомогательный трансформаторы; КТУ-П, КТУ-Н и КТУ-В/Х — соответственно комплектные ти-ристорные устройства электроприводов подъема, напора и поворота (вращения)/хода; КЗА — коммутационно-защитная аппаратура; МП, МН, MB и MX — электроприводы подъема, напора, поворота и хода соответственно.
В электрической схеме главных электроприводов использован пятиобмоточный силовой трансформатор Т1. Группа двигателей каждого из главных механизмов получает питание от соответствующего комплектного тиристорного преобразователя (КТУ), все силовые ТП — реверсивные. Электродвигатели хода подключаются контакторами к преобразователю привода поворота, когда последний не работает. Управление всеми электроприводами осуществляет машинист экскаватора с пульта управления, который включает в себя аппаратуру ручного управления и информационно-диагностические средства.
Рабочее оборудование шагающих драглайнов содержит стрелу 1, ковш 3, подъемный 2 и тяговый 4 канаты, соединенные с соответствующими лебедками через головной блок и блок наводки. Разгрузка ковша осуществляется его опрокидыванием с помощью разгрузочного каната 5. Основное и вспомогательное механическое и электрическое оборудование расположено на вращающейся платформе 7, где смонтирован механизм передвижения с двумя опорными лыжами 6.
Подвод электрической энергии к платформе экскаватора выполнен аналогично подводу у экскаваторов-лопат. Электротехническое оборудование управления сосредоточено в шкафах и на пультах, установленных в кузове экскаватора и частично — в кабине машиниста.
Электрооборудование экскаваторов отличается специфичностью, большим разнообразием и значительной концентрацией мощностей. Так, на платформе экскаватора сосредоточены: группа мощных электрических машин, силовое преобразовательное оборудование, высоковольтная система электроснабжения, различные вспомогательные электроприводы, системы автоматического и дистанционного управления, электрооборудование освещения, вентиляции, обогрева и кондиционирования воздуха и др.
Наиболее сложное из них относится к электроприводам главных рабочих механизмов и однозначно определяет эксплуатационные показатели экскаватора — производительность, маневренность и удобство управления, надежность и долговечность.
Совокупность электротехнических изделий, располагаемых на экскаваторе, вместе с внешним приключаемым высоковольтным оборудованием системы электроснабжения объединяют в электротехнический комплекс.
Применяемые для экскаваторов электротехнические изделия должны обладать повышенной перегрузочной способностью и механической прочностью. Оборудование должно удовлетворять конкретным требованиям, которые наиболее существенны для определенных категорий экскаваторов, включая условия серийного или индивидуального производства, динамические, конструктивные или экономические факторы, показатели надежности, стоимость и т.д.
К главным механизмам относят те, которые непосредственно осуществляют процесс экскавации грунта: подъемный, поворотный, напорный лопат или тяговый драглайнов.
Процесс экскавации заключается в разработке горного массива, т. е. его разрушении с циклическими режимами копания в забое, и транспортировании ковша к месту разгрузки. Продолжительность цикла малых машин с ковшами объемом 2,5...5 м3 составляет 5...32 с и растет одновременно с увеличением геометрических размеров ковша и рабочего оборудования. Цикл заключает в себе следующие технологические операции: копание, подъем груженого ковша с одновременным поворотом платформы к месту выгрузки, разгрузка и возвращение порожнего ковша в забой.
Оперативное перемещение ковша характеризуется трехкоорди-натной системой воздействия со стороны главных электроприводов. Периодически, по мере отработки забоя, возникает необходимость перемещения экскаватора, что выполняет механизм хода или шагания. Условно к главным относится маломощный электропривод механизма открывания днища ковша, необходимый для разгрузки лопат.
Электропривод подъемного механизма предназначен для управления скоростью и направлением перемещения ковша в вертикальной плоскости. Основными являются следующие технологические функции для лопат: подъем ковша в процессе копания в забое, подъем или опускание ковша для разгрузки в транспорт или отвал и опускание ковша при возвращении в забой. Основные функции для драглайна: поддержание малого натяжения канатов при черпании грунта в забое, подъем ковша после заполнения к голове стрелы, удержание в процессе разгрузки и опускание снова в забой.
Механизм состоит из подъемной лебедки и канатов. Реверсивная лебедка приводится в движение индивидуальными двигателям через редуктор. Режим работы двигателей — интенсивный повторно-кратковременный. Конструктивное исполнение двигателей — горизонтальное с двумя концами вала для соединения с муфтой редуктора и установки тормозного шкива. Имеются образцы экскаваторов с безредукторным тихоходным электроприводом, на валах двигателей которого непосредственно установлены барабаны подъемной лебедки.
При использовании двигателей постоянного тока регулирование скорости двигателей ведется изменением напряжения якорей при питании от индивидуальных преобразователей. Для ускоренного опускания ковша к подошве забоя после разгрузки применяется ослабление возбуждения. При использовании асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяется частотное регулирование скорости. Ускоренное опускание также выполняется при ослабленном потокосцеп-лении. Оперативное торможение привода, включая режимы удержания груженого ковша, — электрическое. Привод оборудован стояночным колодочным тормозом и концевым командоаппара-том ограничения пути для исключения «переподъема» ковша.
В группе главных электроприводов электропривод подъема является основным в соответствии с заданным значением нагрузки, скоростью подъема ковша и производительностью экскаватора.
Электропривод напорного механизма лопаты обеспечивает управление скоростью и направлением поступательного перемещения рукояти с ковшом в горизонтальной плоскости. Он предназначен для управления положением ковша при копании в забое, выводе из забоя, перемещении к транспортному средству или отвалу и возвращении в забой. С помощью электропривода оператор задает необходимое напорное усилие на забой, выбирает степень заглубления ковша и трассу копания. Существенна роль электропривода при коррекции положения ковша во время разгрузки в кузов транспортного средства и иных маневрах, требующих точного управления.
Механизм состоит из напорной лебедки и канатов в канатном варианте или зубчатой плоской передачи в реечном варианте. Реверсивная лебедка или реечная передача приводятся в движение индивидуальными двигателями через редуктор. Режим работы двигателя и конструктивное исполнение аналогичны электроприводу подъема. Для защиты механизма от чрезмерных динамических нагрузок привод может быть оборудован муфтой предельного момента, содержащей эластичное и фрикционное звенья.
Оперативное торможение — электрическое с применением стояночного тормоза колодочного типа. Ограничение рабочего хода рукояти обеспечивается механическими упорами, а для смягчения ударов при неправильном маневрировании ковшом дополнительно используется интенсивное торможение по сигналу концевых командоаппаратов.
Электропривод тягового механизма драглайна обеспечивает управление скоростью и направлением поступательного перемещения ковша в горизонтальной плоскости подобно электроприводу напора лопаты. С помощью электропривода обеспечиваются черпание грунта в забое, натяжение канатов для отрыва ковша и поддержание его наклонного положения при перемещении к транспортному средству или отвалу. Электропривод также обеспечивает разгрузку ковша и возвращение в забой.
Механизм состоит из тяговой лебедки и канатов. Реверсивная лебедка приводится в движение индивидуальными двигателями через редуктор. Режим работы аналогичен режиму подъемных механизмов. Обычно с целью унификации электродвигатели подъема лебедки и тяги выбирают одного типа. Для разгрузки ковша на ходу без снижения скорости подъема необходимо ослабить тормозящий момент тяговых канатов. Такая операция достигается увеличением скорости травления.
Особенность привода — ударный характер нагружения и резкие стопорения при черпании в тяжелых грунтах. Из-за больших усилий и моментов установка механических предохранительных муфт исключена. Оперативное торможение — электрическое. Привод оборудуется стояночным колодочным тормозом и концевым командоаппаратом ограничения пути «перетяга» во избежание поломок блока наводки упряжью ковша.
Электропривод поворотного механизма обеспечивает управление скоростью и направлением вращательного движения полноповоротной платформы экскаватора с установленным на ней рабочим оборудованием. Электропривод предназначен для вывода ковша из забоя путем вращения платформы, перемещения к месту разгрузки и обратно. При точной разгрузке ковша в транспортное средство необходима полная остановка платформы, разгрузка в отвал выполняется на ходу, т.е. в процессе реверса платформы. Особенность механизма состоит в изменении момента инерции в значительных пределах.
Механизм состоит из редуктора с большим передаточным числом и выходных валов-шестерен, которые вращаются по неподвижному зубчатому венцу, расположенному на ходовой тележке лопат или опорных базах драглайнов. Привод, как правило, многодвигательный. Реверсивный режим работы с плавным нарастанием ускорения и управляемой скоростью обеспечивается индивидуальными двигателями, управляемыми от индивидуальных преобразователей. Ряд крупных драглайнов изготовлен с тихоходным электроприводом поворота.
На валах электродвигателей поворотного механизма установлены стояночные колодочные тормоза с дистанционным электропневматическим или электромагнитным управлением. Конструктивное исполнение двигателей — вертикальное с двумя концами вала.
Электроприводы механизмов перемещения экскаватора отличаются большим разнообразием, обусловленным конструктивным исполнением механизмов. Наиболее распространен электропривод с индивидуальными двигателями. Механизм перемещения состоит из редуктора, тормоза и бортовых передач гусеничного хода. Механизм шагания драглайнов — эксцентрикового типа с двумя опорными лыжами большой площади. Привод шагания драглайнов выполняется электрогидравлическим с высоковольтными короткозамкнутыми АД.
Преобразовательный электромашинный агрегат имеет обычно синхронный или асинхронный электродвигатель и три генератора постоянного тока. От каждого генератора получает питание группа электродвигателей одного из главных механизмов, соединенных последовательно, параллельно или по смешанной схеме. Электродвигатели хода обычно питаются от одного из главных генераторов, когда соответствующий главный механизм не действует.
Необходимое изменение угловой скорости двигателей обеспечивают регулированием тока возбуждения генератора и соответственно напряжения, подаваемого на электродвигатели. В некоторых случаях для дополнительного повышения скорости (выше номинальной) уменьшают ток возбуждения электродвигателя.
Напряжение генератора должно автоматически регулироваться так, чтобы при малых нагрузках развивалась наибольшая угловая скорость электродвигателя, а при увеличении момента нагрузки скорость быстро снижалась вплоть до нуля при резком стопорении привода. Для этого система возбуждения генератора должна иметь высокое быстродействие, что реализовать весьма непросто, поскольку обмотка возбуждения обладает большой электромагнитной постоянной времени.
Системы автоматического регулирования (САР), обеспечивающие требуемые алгоритмы управления, выполняют в виде общеизвестных систем «подчиненного» регулирования с регуляторами тока якоря и напряжения (или ЭДС) двигателя.
Электроприводы главных механизмов должны обеспечивать высокопроизводительную работу экскаватора при одновременном ограничении нагрузок механического и электрического оборудования. Этим требованиям наиболее полно отвечает экскаваторная механическая характеристика.
Применительно к копающим механизмам при рабочих перегрузках по моменту на валу обеспечивается незначительное снижение скорости двигателя (по сравнению со скоростью холостого хода). Когда момент двигателя достигает момента отсечки Мотс, скорость двигателя уменьшается до нуля при стопорном режиме. Значение стопорного момента М„ близко к предельно допустимому по условиям прочности механизма и перегрузочной способности двигателя. Участок характеристики, на котором момент меньше Мотс называют рабочим, а участок, на котором он больше Л4гс. — участком ограничения момента.
Применение ТП и электродвигателей постоянного тока с малым динамическим моментом инерции и пониженной частотой вращения в сочетании с САР, обеспечивающей оптимальную форму механической характеристики и высокое быстродействие, позволяет придать экскаватору новые качества.
Как известно, в тиристорном преобразователе в соответствии с принципом его действия при уменьшении выходного напряжения по сравнению с номинальным ухудшаются энергетические показатели системы: снижается коэффициент мощности, увеличивается содержание высших гармоник напряжения питающей сети. Это — главные недостатки тиристорного электропривода постоянного тока. Действие указанных факторов нейтрализуется применением фильтро-компенсирующих устройств (ФКУ).
Перспективным для экскаватора является применение частотно-регулируемого электропривода переменного тока, в частности ПЧ с неуправляемым входным выпрямителем, промежуточным звеном постоянного тока и выходным инвертором регулируемой частоты с формированием синусоидального выходного напряжения методом широтно-импульсной модуляции. Использование неуправляемого входного выпрямителя позволяет кардинально улучшить энергетические показатели преобразователя: получить коэффициент мощности, близкий к 1, и минимальное содержание высших гармоник.
Недостатком ШИМ-преобразователя является сложность реализации тормозных режимов, необходимых, например, при спуске грузов. Для рекуперации энергии в сеть требуется дополнительный инвертор (аналогичный тиристорному выпрямителю). Простым решением является рекуперативно-резисторное торможение, при котором энергия спуска выделяется в резисторах и преобразуется в теплоту.
Современным решением, использующим полностью управляемые полупроводниковые элементы, является преобразователь частоты с активным выпрямителем, система управления которого обеспечивает режимы рекуперации и поддержания значений напряжения и коэффициента мощности.
Основные недостатки, препятствующие широкому применению частотного электропривода в экскаваторах: повышенная сложность оборудования и недостаточная отработка изделий для тяжелых условий эксплуатации; дополнительная сложность в обеспечении тормозных режимов, необходимых в реверсивных электроприводах (в частности, при спуске грузов); повышенная стоимость по сравнению с электроприводами постоянного тока.

Состав и свойства систем управления резательным оборудованием

Дата публикации: 18.03.2010
Метки: Система управления

Резательное оборудование в виде разнообразных ножниц, пил и станков используется в технологических комплексах пищевых, бумаго- и картоноделательных, деревообрабатывающих, металлургических и других производств. Наиболее широкое распространение и многообразие резательного оборудования имеется в прокатном производстве.
В прокатном производстве оборудование для резки металла (ножницы и пилы) относится к вспомогательной группе машин и механизмов, осуществляющей после получения проката заданной формы функции формирования готовой продукции (резки металла заданной длины, правки, укладки в пакеты и т.д.).
В зависимости от требований технологического процесса возможно резание в стационарном положении проката или при его движении. Ножницы и пилы оснащаются системами автоматизации, выполняющими следующие функции:
установка проката для резания на мерные длины в стационарном положении (безупорная или с передвижным упором с учетом температурного коэффициента расширения горячего металла);
резание на мерные длины движущегося проката (летучие ножницы и пилы);
регулирование скорости подачи дисковой пилы в зависимости от загрузки привода вращения диска, свойств материала диска и проката;
позиционное управление несколькими пилами для одновременного резания проката на мерные длины в стационарном положении.
Ножницы применяют для поперечного и продольного резания металла. Для резания горячего металла прямоугольного и квадратного сечения на мерные длины и для обрезания переднего и заднего концов его после прокатки на блюмингах, слябингах, заготовочных и сортовых станах применяют ножницы с параллельными ножами двух типов: с верхним резом, когда резание производится при движении верхнего ножа, и с нижним резом, когда резание происходит при движении нижнего ножа.
Ножницы с верхним резом более просты по конструкции, но имеют существенные недостатки: заусеницы, образующиеся на нижней кромке металла, мешают его продвижению по рольгангу, а отрезаемая часть металла вместе с ножом опускается ниже уровня рольганга, поэтому ножницы должны быть снабжены подъемно-качающимся столом.
Ножницы с нижним резом получили большое распространение для резания блюмов, слябов и сортового металла высотой более 30...60 мм.
Для резания проката небольшой ширины сечения (круг, квадрат и т.д.) применяют параллельные ножи, для резания листового проката один из ножей устанавливают наклонно (гильотинные ножницы). Угол наклона ножа (угол реза) обычно не превышает 6° (меньший угол обеспечивает лучшее качество резания, но большее усилие резания). Ножницы с наклонным ножом состоят из горизонтального нижнего ножа 1 и наклонного верхнего ножа 2, имеющего привод от двигателя 6, снабженного маховиком 7, через редуктор 5, муфту сцепления 4 и коленчатый вал 3. Ножницы предназначаются для поперечного резания горячего и холодного листа, а также мелкого сортового проката пачками.
На рис приведена схема резания металла с нижним неподвижным ножом 1 и верхним подвижным наклонным ножом 2. Ножи имеют регулируемый боковой зазор 5, определяемый сечением металла 3 и его свойствами. Отрезаемая часть металла смещается вместе с подвижным верхним ножом с помощью подъемно-качающегося стола (качающегося рольганга). Процесс резания обеспечивается возвратно-поступательным движением верхнего ножа при полном обороте кривошипного (эксцентрикового) вала привода ножниц.
При увеличении ширины листа верхний нож должен делать ббльший ход, что требует увеличения эксцентриситета приводного эксцентрикового вала и, следовательно, момента резания. Этого недостатка лишены ножницы с катящимся резом, подвижный нож которых имеет дугообразную форму и сложное движение, обеспечивающее малый угол резания при небольшой дуге врезания в металл. На рис приведена кинематическая схема механизма резания ножниц с катящимся резом конструкции КО ВНИИ-МЕТМАШ. Эксцентриковый вал при резе поворачивается из положения 1 в положение 2 или обратно (при этом также происходит резание).
Ножницы приведенной конструкции применяются для поперечного резания листов, а также для продольного резания боковых кромок листов (сдвоенные кромкообрезные ножницы) на толстолистовых прокатных станах с толщиной листов 8...50 мм. Сдвоенные кромкообрезные ножницы (комплект неподвижных и подвижных ножниц) можно настраивать на заданную ширину резания листов с автоматической шаговой подачей листа на рез (шаг подачи листа определяется длиной режущей кромки ножей).
Существуют барабанные летучие ножницы, применяющиеся для резания движущегося тонкого листа или мелкого сортового металла. Недостатком этого типа ножниц является непараллельность режущих кромок при резании, отражающаяся на качестве поверхности разреза. Поэтому при резании толстых листов применяют кривошипные летучие ножницы с поступательно-движущимися ножами.
При поперечном резании горячего и холодного проката на мерные длины (заготовки, готовые профили сложной формы) используют пилы, вращающийся пильный диск которых с помощью механизма подачи совершает возвратно-поступательное или качательное движение при резании. Используются салазковые, рычажные, маятниковые механизмы подачи. Пильный диск имеет отдельный привод, скорость которого устанавливают исходя из требования оптимального режима резания с учетом подачи, характеристик проката и свойств материала пильного диска.
В отечественной практике для резания горячего проката используют высокопроизводительные роторные пилы. Механизм подачи 2 за время резания проката 1 совершает полный оборот с остановкой в исходном положении. Вращение пильному диску 3 передается от отдельного двигателя, расположенного на оси вращения водила, через клиноременную передачу. Роторная пила закрыта кожухом 4.
Усилие резания для ножниц с параллельными ножами, работающими с прижимом, где х — удельное сопротивление резанию, отнесенное ко всему поперечному сечению и зависящее от относительной глубины резания, МПа/мм2; S— площадь поперечного сечения разрезаемого металла, мм2.
Аналогично определяется усилие резания для ножниц с наклонным ножом, но в этом случае вместо площади поперечного сечения необходимо подставлять значение площади действительного среза.
В ножницах с относительно небольшим усилием резания применяют маховичный электропривод, позволяющий снизить мощность приводного двигателя. Двигатель с маховиком 7 вращается непрерывно. Привод соединяется с механизмом через муфту сцепления 4. Во время паузы между резаниями муфта сцепления отключена. Перед резанием муфта включается, ножницы приходят в движение, производится резание, после чего муфта вновь отключается и ножницы останавливаются.
Для резания заготовок больших сечений (блюмов, слябов и т.д.) применяют ножницы с приводом, работающим в режиме запуска на каждый рез. Эти ножницы могут быть с редукторным или без-редукторным приводом и работают с большой частотой включений в 1 ч, достигающей 600 и более. У ножниц с редукторным приводом очень важно использовать в процессе резания запас кинетической энергии, а следовательно, важна скорость в момент резания. Поэтому разгон до максимальной скорости за минимальное время при том же нагревании двигателя.
При резании металла максимальной толщины вал ножниц совершает полный оборот (круговой режим). При резании металла меньшей толщины в целях сокращения времени цикла кривошипный вал ножниц совершает меньше одного оборота за цикл с изменением направления вращения от цикла к циклу (качательный режим).
Электропривод ножниц для лучшего использования запаса кинетической энергии вращающихся частей должен иметь достаточно мягкую механическую характеристику, а также упорную характеристику (экскаваторную).
Для маховичного электропривода ножниц обычно применяются АД с повышенным скольжением. Возможна также реализация подобного режима средствами управления в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе.
Часто для снижения момента инерции применяют два приводных электродвигателя, действующих на общий вал. Суммарная мощность двигателей в зависимости от типа ножниц, передаточного отношения от вала двигателя к валу механизма и других факторов колеблется от сотен до двух тысяч киловатт.

Состав и свойства систем управления транспортным и подъемно-транспортным оборудованием

Дата публикации: 18.03.2010
Метки: Система управления

Конвейеры. Общие сведения. Конвейеры широко применяются в различных отраслях промышленности для перемещения сыпучих и штучных грузов.
Для перемещения сыпучих грузов на агломерационных фабриках, в доменных цехах металлургических заводов, на тепловых станциях применяют ленточные конвейеры. Между барабанами 2 и 7 натяжной 1 и приводной 6 станций расположена гибкая лента 5. Барабан 2, ось которого может перемещаться в направляющих 12, под действием груза 13 создает предварительное натяжение ленты. Это натяжение обеспечивает передачу без проскальзывания тягового усилия от барабана приводной станции.
Чтобы исключить провисание верхней рабочей и нижней холостой ветвей ленты, вдоль трассы устанавливают поддерживающие ролики 11. Барабан приводной станции через редуктор 9 соединен с двигателем 10.
Для сглаживания возможных ударов в процессе пуска и торможения валы двигателя и редуктора соединяют упругой муфтой 9. Транспортируемый груз подается на ленту через загрузочную воронку 3 и выгружается плужком 4.
Длина ленточного конвейера может достигать 2... 3 км при скорости движения ленты 1,5...3 м/с и ширине ленты 2 м. Такой конвейер может обеспечивать производительность 700 т/ч.
Ленточные конвейеры применяют не только для транспортирования груза в горизонтальной плоскости. При перемещении с углом наклона более 20°, когда возможно осыпание груза, устанавливают ленточный скребковый конвейер.
Для перевозки людей используют разновидность конвейера — эскалатор. Несущий орган в эскалаторах — замкнутая цепь, охватывающая звездочки приводной и натяжной станций и снабженная ступенями.
Поточные линии машиностроительных и автомобильных заводов оборудованы подвесными конвейерами. Грузозахватывающие приспособления шарнирно присоединены к каткам, движущимся по монорельсу. Тяговое усилие каткам сообщается от двигателя цепью через звездочку приводной станции.
Разновидность подвесного конвейера — канатную дорогу — используют как транспортное средство для пассажирских и грузовых перевозок.
Роль монорельса в такой дороге выполняет канат, подвешенный на специальных опорах. Тяговое усилие от двигателя к грузонесущему приспособлению сообщается посредством дополнительного каната приводной и натяжной станций канатной дороги.
Часто производственный процесс обслуживает группа конвейеров, объединенных общим технологическим циклом в единую поточно-транспортную систему (ПТС), например процесс смесеобразования в металлургическом производстве. В ПТС конвейеры могут образовывать несколько параллельных (конвейеры 2 и 3, 6 я 7, 9 я 10) или последовательных (5, 4 и 1) цепей. При этом движение тянущих органов конвейеров должно быть строго согласованным, в противном случае может возникнуть нарушение технологического процесса, что приведет к снижению качества выпускаемой продукции. Чтобы избежать этого при пуске ПТС или ее остановке включение двигателей конвейеров должно производиться в определенной последовательности. Так, в схеме, представленной на рис., а, первым должен включаться двигатель Ml, а затем М4, М8, М2, МЗ, М5, М9, М10, Мб, М7. Остановка ПТС без образования завала и сохранения постоянного содержания компонентов обеспечивается, если двигатели будут отключаться в последовательности МЗ, М5, М2, М4, М9, М10, М8, Мб, М7 и Ml.
Конвейеры в зависимости от их назначения и области применения могут эксплуатироваться в разнообразных условиях, в том числе крайне неблагоприятных: на открытом воздухе, на высоте над уровнем моря, превышающей 1000 м (ленточные конвейеры горнодобывающих предприятий, высокогорные канатные дороги), а также в помещениях, содержащих пары активных веществ и характеризующихся повышенной влажностью, загрязненностью, высокой температурой окружающей среды (красильные и сушильные линии, термические цехи).
Это определяет необходимость использования для данной группы механизмов электрооборудования, по типу и исполнению удовлетворяющего перечисленным условиям. К нему предъявляются жесткие требования по безопасности и простоте обслуживания, надежности работы. Это в первую очередь относится к приводным двигателям, которые, как правило, должны иметь закрытое исполнение и обладать повышенным пусковым моментом.
Режим работы приводных двигателей конвейеров — продолжительный с редкими пусками и остановками при диапазоне регулирования скорости, не превышающем 1:2, 1:3.
Статические и динамические нагрузки приводов конвейера. Основной фактор, определяющий статическую нагрузку конвейера, — сила трения, действующая между тянущим элементом (лента, цепь и др.) и поддерживающим устройством (ролики, монорельс, канат и др.).
Силы трения возникают в подшипниках вращающих элементов, местах контакта роликов и катков с опорой, тяговом элементе при его изгибах. Вследствие значительной протяженности конвейера и большого количества движущихся элементов эти силы составляют значительную часть суммарной статической нагрузки, а для горизонтальных конвейеров определяют всю статическую нагрузку привода.
Статическая нагрузка конвейера в значительной степени зависит от конструкции и массы тягового органа (масса определяется передаваемым усилием). Поэтому мощность двигателя в процессе проектирования конвейера выбирают с учетом статической нагрузки конвейера.
Для тяжелых конвейеров динамическое усилие из-за большой массы поступательно движущихся элементов может оказаться значительным и существенно превысить силу статического сопротивления. При этом слагаемое, вызванное массой поступательно движущихся элементов, может составлять 90 % и более результирующего динамического усилия. Пуски конвейера с длительным режимом работы осуществляются редко и, как правило, вхолостую.
Силы трения покоя существенно больше, чем силы трения при движении конвейера, поэтому для конвейерных установок характерны повышенные моменты трогания, которые у наружных установок дополнительно возрастают в зимнее время. Это учитывают, выбирая приводной двигатель с повышенным пусковым моментом, обеспечивающим надежный пуск конвейера при возможном снижении напряжения питающей сети.
Для общего случая конвейерной трассы со сложной конфигурацией определить заранее однозначно оптимальное месторасположение привода не удается. Поэтому рассматривают несколько вариантов расположения приводной станции.
При выборе исходят из следующих условий. Привод должен устанавливаться в конце рабочего участка, что позволяет разгрузить последующую холостую ветвь конвейера от больших натяжений рабочего участка. Если в конвейере имеется несколько рабочих участков, то для рассмотрения выбирают наиболее тяжелый, на котором происходит максимальное нарастание натяжения, а также участок, предшествующий самой длинной холостой ветви.
Располагая привод в конце самого тяжелого участка, можно существенно уменьшить максимальные натяжения на последующих рабочих участках. Размещение привода перед самой длинной холостой ветвью позволяет снизить среднее по трассе натяжение. Для конвейеров, работающих на спуск грузов при тормозном режиме работы привода, последний устанавливается в начале рабочего участка по ходу тягового элемента.
Для конвейерных линий значительной протяженности и с большим числом тяжелых рабочих участков может оказаться, что даже оптимальное расположение приводной станции на трассе не обеспечивает снижения максимального натяжения до допустимого уровня. В таком случае конвейер односекционного исполнения заменяют многосекционным конвейером или на тяговом элементе устанавливают несколько приводных станций. Поэтому при необходимости уточнить места расположения приводов следует выполнить расчет диаграммы натяжений с учетом сопротивлений на участках изгиба. Решение рассмотренной задачи часто корректируется по конструктивным соображениям.
По производственным условиям размещения конвейерной линии не всегда удается расположить приводы в местах, определенных расчетом. Расположение приводов в середине участков требует установки дополнительных звездочек. Поэтому обычно места расположения приводных станций заранее определяют по производственно-конструктивным соображениям и, как правило, увязывают с предусмотренными на трассе поворотными звездочками. Расчет диаграммы натяжения при этом носит поверочный характер для определения максимального натяжения и выбора необходимого типа тягового элемента.
Особенности статики и динамики электропривода конвейеров. Механическая часть конвейеров представляет собой систему с распределенными по длине конвейера параметрами: массой перемещаемого груза, массой и упругостью тягового органа, усилием статического сопротивления. Наличие упругих механических связей способствует возникновению колебаний, которые при неблагоприятных условиях существенно увеличивают динамические нагрузки рабочего оборудования.
Движение системы с распределенными параметрами описывается дифференциальными уравнениями в частных производных, решение которых в общем виде математически трудно. Однако для рассмотрения физических процессов, возникающих в пусковых режимах конвейеров, реальная механическая система может быть представлена упрощенной динамической моделью, в которой распределенные массы, упругости и силы заменены эквивалентными сосредоточенными.
Колебательный характер процесса пуска обусловливает динамические перегрузки тягового элемента. Возникшие при пуске колебания демпфируются за счет вязкого трения во всей подвижной части привода и главным образом внутри тягового элемента.
В конце процесса пуска, когда работа двигателя соответствует жесткой механической характеристике, колебания эффективно демпфируются самим приводом.
Наиболее тяжелый режим колебаний возникает при пуске ленточных конвейеров длиной в несколько тысяч метров, используемых на открытых разработках полезных ископаемых. При пуске таких конвейеров учитывают скорость распространения упругих колебаний вдоль тягового элемента. Если время пуска двигателя меньше времени распространения упругой волны от приводного элемента до натяжного, двигатель успевает приобрести полную рабочую скорость, а хвостовой конец тягового элемента остается еще неподвижным. Это означает, что когда упругая волна дойдет до конца конвейера, к его хвостовым элементам прикладывается импульс полной рабочей скорости. Происходит упругий удар, подобный рывку при выборе слабины каната приводом подъема крана. Упругая волна, отражаясь, возвращается к приводному элементу. Для того чтобы ослабить упругий удар и уменьшить распространяющийся импульс скорости, в таких конвейерных линиях используют пуск на предварительную пониженную скорость и уже с этой скорости выполняют пуск на полную рабочую скорость.
Другим видом эластичной связи в механической части привода является гибкая подвеска транспортируемого груза. При пуске подвесного конвейера возникает проблема устранения или уменьшения до допустимой нормы раскачивания груза. График изменения ускорения массы груза в процессе пуска конвейера с F„ = = const показан на рис.
В отличие от кранов для конвейеров характерны более короткие подвески и, следовательно, большие частоты свободных колебаний груза. Интервал продолжительного пуска конвейера включает в себя несколько периодов таких колебаний, что позволяет в ряде случаев для устранения раскачивания груза использовать метод интерференции противофазных колебаний.
Пуск выполняется в две ступени: сначала к механизму прикладывается половина пускового момента, а через полпериода свободных колебаний момент увеличивается до полного значения. В результате средние ускорения от двух слагаемых пускового момента суммируются, а периодические слагаемые ускорения компенсируются. В конце процесса пуска момент привода снимается также ступенчато. При этом основная часть процесса пуска проходит с постоянным допустимым ускорением без колебаний.
Рольганги. Эти механизмы предназначены для транспортирования металла вращающимися роликами. По назначению рольганги делятся на рабочие, транспортные, пакетировочные, передвижные и т.д.
Рабочие рольганги служат для подачи металла к прокатным валкам и отвода его от валков. Они располагаются непосредственно у клети. На крупных обжимных станах часть роликов этих рольгангов (от 1 до 3) размещается непосредственно в станине клети и называется станинными роликами. Их назначение — улучшить условия захвата металла валками.
Рабочие вспомогательные рольганги, называемые также удлинительными, или раскатными, являются продолжением основных рабочих. Их используют, если длина прокатываемого металла превышает длину основных рольгангов.
Транспортные рольганги служат для передачи металла от одного механизма к другому. Различают подводящие и отводящие транспортные рольганги в зависимости от направления их движения относительно механизма. Рольганг, расположенный в начале стана и служащий для приема металла, называется приемным. Разновидностью транспортных рольгангов являются печные рольганги, устанавливаемые в проходных нагревательных печах.
Пакетировочные рольганги с косыми роликами предназначены для одновременного перемещения металла вдоль и поперек оси рольганга с целью собирания заготовок или полос в пачки.
Передвижные рольганги служат для перемещения металла в направлении движения роликов рольганга и в направлении перемещения самого рольганга (передвижные столы рельсобалочных и трубосварочных станов, подъемно-качающиеся столы станов трио, параллельно-подъемные столы для загрузки металла в нагревательные печи и т.д.).
Для снижения массы диаметр роликов рольганга выбирают минимальным, удовлетворяющим условиям прочности.
Режим работы рольгангов определяется их назначением и типом стана.
Рольганги могут иметь групповой или индивидуальный привод. При групповом приводе секция рольганга, включающая в себя от трех до десяти и более роликов /, имеет один или два общих приводных двигателя 2. Групповой привод применяется для рольгангов, перемещающих короткие заготовки, когда на один ролик может приходиться почти вся масса заготовки. При индивидуальном приводе в этом случае потребовалась бы значительно большая установленная мощность.
Для рольгангов, перемещающих металл большой длины, когда масса металла распределяется между большим числом роликов 1, применяется индивидуальный привод. Более высокая стоимость индивидуального привода по сравнению с групповым для транспортных рольгангов компенсируется простотой его конструкции, удобством изготовления и эксплуатационной надежностью. Для этого привода обычно применяются корот-козамкнутые АД с большой перегрузочной способностью, питаемые от общего преобразователя частоты с диапазоном регулирования от 10 до 60 Гц.
Ускорение и замедление транспортируемого металла не может превышать акр. Если двигатель развивает ускорение больше ускорения акр, это приводит лишь к его избыточному нагреванию и повышенному износу роликов и не влияет на производительность рольганга.

Уравнения кинематики и динамики манипуляторов

Дата публикации: 18.03.2010
Метки: Система управления

Уравнения кинематики манипуляторов. Прямая и обратная задачи кинематики формулируются следующим образом.
Прямая задача. Задана кинематическая схема манипулятора, и в некоторый момент времени известны значения обобщенных координат, определяющих положение всех звеньев манипулятора друг относительно друга. Требуется определить положение и ориентацию схвата в системе отсчета, связанного с основанием.
Обратная задача. Задана кинематическая схема манипулятора и известны положения и ориентация схвата в системе координат основания. Требуется определить значения обобщенных координат, которые обеспечивают заданное положение схвата.
Они должны удовлетворять условиям. Рассчитанные для конкретных значений предельные значения используются для выбора приводов по скорости, моменту и мощности.
Кинематическая схема манипулятора второго типа показана на рис. При такой схеме невозможно записать уравнения кинематики для прямой и обратной задач столь просто, как ранее. В этом случае используются различные координатные системы для отдельных звеньев, разметка осей которых выполняется по определенным правилам. Выполняя действия переноса координатных осей, записывают уравнения для прямой и обратной задач кинематики. Эти действия выполняются также по определенным правилам. Правила разметки и переноса координатных осей и выводы уравнений кинематики для манипулятора второго типа подробно изложены в пособии.
Уравнения динамики манипуляторов. Динамика манипулятора описывается системой дифференциальных уравнений, в которых отражается участие всех звеньев манипулятора в движении.
При втором способе декомпозиции — динамической декомпозиции — устанавливаются такие соотношения в быстродействии контуров управления сепаратных систем и взаимосвязей, при которых динамические проявления взаимосвязей оказываются малыми. Это требует высокого быстродействия (полос пропускания) контуров управления, которое может ограничиваться динамическими свойствами управляемых преобразователей, приводов, передаточных механизмов и звеньев манипулятора. В современных сервоприводах переменного тока можно обеспечить высокие быстродействия при соответствующих исполнениях механических узлов приводов.
Для математической трактовки динамической декомпозиции выполним линеаризацию системы управления, рассматривая динамические процессы в приращениях относительно начальных значений переменных и параметров, обозначенных индексом 0. Траекторные режимы движения звеньев манипулятора при больших изменениях переменных и параметров можно рассматривать в виде последовательностей временных интервалов, на каждом из которых имеются свои, постоянные на данном интервале начальные значения. Поэтому анализ процессов в линеаризованных системах следует проводить при всех наиболее неблагоприятных сочетаниях начальных значений параметров и переменных.
Характеристический полином замкнутой системы в случае декомпозиции разделяется на два полинома, содержащих корни только собственных автономных систем.
Оценим условия настройки контуров положения и скорости, при которых взаимосвязи систем будут слабыми. Примем, что контуры положения, скорости и тока в двух сепаратных системах оптимизированы одинаково и соответствующие им малые некомпен-сируемые постоянные времени контуров также одинаковы. Принимая регуляторы токов, скоростей и положений соответственно в виде ПИ, ПИ и П-регуляторов и полагая, что на входе регуляторов скорости установлены инерционные звенья для уменьшения интенсивности динамических процессов в контурах скорости и тока, а частоты среза контуров тока.

Управление цикловыми движениями манипулятора

Дата публикации: 18.03.2010
Метки: Система управления

Если манипулятор работает в позиционном режиме, выполняя цикловые движения при последовательном движении отдельных звеньев, то взаимосвязь координат не возникает. Управление движением каждого звена автономно. В комплектном приводе каждого звена реализуется алгоритм позиционного управления.
Рассмотрим цикловые движения по координатам гиге помощью электроприводов звеньев 2 и 3 манипулятора). Учтем при этом пневматический привод разжима схвата.
Если манипулятор не находится в исходном состоянии, то устанавливается бит сообщения Wm («Манипулятор не в исходном состоянии») и ставится на самоудержание через инверсный сигнал-бит RstW сброса аварийных и предупредительных сообщений. После приведения манипулятора в исходное состояние(схват поднят и втянут) необходимо кратковременно подать сигнал RstW.
Установившись, флаг «Исп. В—А. Шаг 1» становится на самоудержание. Затем последовательно, по мере выполнения движений исполнительными механизмами и срабатывания датчиков, устанавливаются остальные шаги программы. Каждый предыдущий шаг разрешает установку следующего. Установка бита «Шаг 9» сбрасывает все шаги программы.

Управление наматыванием и сматыванием материала при косвенном и непосредственном контроле натяжения

Дата публикации: 18.03.2010
Метки: Система управления

В машинах и механизмах, предназначенных для перематывания полосовых материалов (листовой металл, бумага, различные пленки и т.п.), необходимо регулировать усилие в полосе, т.е. натяжение. В большинстве случаев точность поддержания натяжения (или регулирования его по заданному закону) влияет на качество продукта.
На рис. показана кинематическая схема намоточного устройства. Узел 1 представляет собой валки последней клети стана холодной прокатки, последнюю секцию бумагоделательной машины или другой узел механизма, из которого полоса 2 выходит с постоянной скоростью. На намоточном устройстве она наматывается в рулон 3. Валки узла 1 и рулон приводятся во вращение электродвигателями, оборудованными собственными автоматическими системами управления. Система управления электроприводом валков узла 1 осуществляет обычно стабилизацию скорости. Задачей электропривода намоточного устройства является регулирование или поддержание натяжения. Если производится разматывание рулона, полоса движется в направлении, противоположном показанному на рис. двигатель намоточного устройства работает в режиме торможения.
Поскольку момент, развиваемый двигателем намоточного устройства, прикладывается к валу, на который наматывается полоса, скорость двигателя Ml, которая должна обеспечиваться в каждый данный момент времени, определяется скоростью движения полосы v и текущим значением радиуса рулона гр. В ряде механизмов, обычно когда устройство работает только в режиме намотки, момент двигателя прикладывается к несущему валу 4, на который опирается наматываемый рулон 3. В этом случае при изменении радиуса гр не требуется изменения скорости двигателя и при v = const задача системы управления электроприводом наматывающего устройства сводится к стабилизации скорости или момента.
ускорением и замедлением намоточного устройства при разгоне и торможении и изменением угловой скорости рулона, связанной с изменением его радиуса.
В зависимости от условий работы соотношения между этими моментами могут меняться. Полезный момент определяется значением усилия FUB ряде случаев значительно превышает значение момента потерь, что позволяет пренебречь влиянием последнего на работу системы. Момент Л/Деф тем меньше, чем тоньше перематываемая полоса металла; он практически равен 0 для материалов, имеющих малую жесткость, например для бумаги. Динамический момент будет рассмотрен ниже. В процессе наматывания полезный момент, т.е. при постоянном усилии натяжения (F= const) он прямо пропорционален радиусу рулона. Полезная мощность при постоянном натяжении полотна независимо от радиуса пропорциональна скорости полосы.
Следовательно, при данном значении v, диапазон регулирования скорости двигателя равен диапазону изменения радиуса рулона.
Различают два способа управления натяжением: по регулируемому параметру, когда натяжение измеряется с помощью измерителя натяжения, выходное напряжение которого на входе замкнутой системы сравнивается с заданным значением; по косвенно определенному значению натяжения, т.е. по одной из величин, меняющихся в функции F, или по их комбинации.
Системы с косвенным измерением натяжения широко распространены, хотя их недостатком является необходимость введения поправки для учета статических потерь (Мпт), а при перематывании толстой полосы — и момента, необходимого для изгиба полосы при наматывании и размотке (Маеф). Последняя составляющая поддается учету, а вот учет потерь вследствие их неопределенности и сложной зависимости от многих факторов часто затруднителен.
При работе с большими значениями натяжений потери составляют небольшую часть общей мощности и их изменение не заметно влияет на точность поддержания натяжения. При малых значениях натяжения роль потерь возрастает и погрешность от их неточного учета может оказаться значительной. С этой точки зрения наиболее перспективным является использование систем с прямым измерением натяжения.
Обычно даже натянутая полоса, проходящая между валками узла / и намоточным устройством, провисает под действием собственного веса. Изменение натяжения приводит к изменению положения полосы в пространстве, что позволяет использовать в качестве датчиков натяжения устройства, измеряющие отклонение положения полосы от заданного и преобразующие его в электрический сигнал.
Другим распространенным способом измерения натяжения является измерение давления на подшипники со стороны валика, который огибает натянутая полоса. Давление преобразуется в электрический сигнал, например, с помощью магнитоупругого датчика, принцип действия которого основан на изменении магнитных свойств сердечника из электротехнической стали под действием давления на сердечник.
Выражения могут служить основой для оценки возможностей построения системы с косвенным измерением натяжения. Если пренебречь разницей между моментом на валу двигателя и полезным моментом, считая, что влияние трех последних слагаемых в выражении ничтожно мало или будет скомпенсировано, а также пренебречь потерями вращения электродвигателя М1, то электромагнитный момент двигателя.
В результате сравнения этих выражений может быть сформулирован наиболее распространенный закон косвенного регулирования натяжения: при заданном постоянном натяжении надо поддерживать постоянным якорный ток, меняя поток возбуждения двигателя пропорционально радиусу рулона.
Другой способ косвенного регулирования натяжения состоит в регулировании полезной мощности, которая должна поддерживаться постоянной при данной скорости и натяжении и изменяться при изменении v или заданного натяжения. Для этого измеряют и регулируют электромагнитную мощность двигателя, воздействуя на напряжение преобразователя; эта мощность считается примерно равной полезной.
В ряде случаев для уменьшения значения мощности двигателя наматывающего устройства целесообразно применять комбинированное управление, когда при изменении радиуса рулона от минимального значения до 65... 80 % максимального скорость двигателя изменяется за счет воздействия на его магнитный поток при постоянном напряжении, а оставшаяся часть диапазона изменения радиуса рулона «покрывается» за счет изменения напряжения при постоянном магнитном потоке двигателя.
В зависимости от назначения механизма и характера технологического процесса разгон и торможение могут быть или не быть рабочими режимами. Например, на бумагоделательной машине заправка бумаги на наматывающее устройство производится на полной рабочей скорости и нет необходимости поддерживать натяжение постоянным в процессе изменения скорости в широких пределах. На других механизмах (например, на станах холодной прокатки, продольно-резательных станках для бумаги и др.) заправка полосы производится при неподвижном механизме или на низкой заправочной скорости.
В процессе разгона и торможения осуществляется перематывание полосы и должно поддерживаться заданное натяжение. В этом случае при разработке системы управления натяжением необходимо знать закон изменения динамического момента. Динамический момент на валу двигателя Ml.

  • Страница 1 из 3
  • 1
  • 2
  • 3