电气传动参数调整在轧机张力中应用

1   张力控制的基本原理
        为了保证热连轧的正常连续轧制，必须遵循的基本原则是：机架间金属秒流量相等。即
            An×Vn=An-1×Vn-1   (1)
        式中  An——第n架的轧件截面面积
            Vn——第n架的轧件出口速度
        可以看出，决定金属秒流量大小的因素，一是轧件截面面积，另一个就是轧制速度。而第一个因素决定于工艺参数，如孔型道次、辊缝压下量、钢温等，一旦调整好就固定不变，所以只能通过选择和调整不同的轧制速度来满足这一基本条件。从式(1)可以推出对于相邻机架间的速度关系应当满足公式
           Rn=Vn／Vn-1=An-1／An    (2)
        式中心——金属延伸率(或减径因子)，其物理意义可模拟成进入机架n-1与机架n的轧件截面之比。
          然而，在实际应用中，由于轧件受钢温、材质、坯料形状、孔型磨损等扰动因素的影响，无法保证精确的截面值。这样，为了达到式(2)新的平衡关系，在粗、中轧机组中引入了张力控制的功能(在精轧机组中用活套功能来实现)，得到式
             Vn=Vn-1×Rn(1+Km+Kt)    (3)
        式中  Vn、Vn-1-机架n与n-1的出口线速度
             Rn——轧件通过n机架的延伸系数
             Km——手动干预时对n一1机架的速度调整系数
             Kt——张力作用反映到n--1机架的速度调整系数
            同时，根据张力自动调节理论，张力变化与速度变化还具有以下传递函数关系
            δF／A=士Kt／(1+Tts)×δV    (4)
        式中  δF／A——轧件上单位面积的张力增量
               Kt／(1+Tts)——放大倍数为Kt，时间常数为Tt的一阶惯性环节
              δV——轧机速度增量
        这样，调整张力，就可以协调机架间的速度，从而达到保证机架问金属秒流量相等的目的。
        在自动控制算法中，机架n与n-1间的张力是通过测量机架n-1电机的电磁转矩变化量来实现的。因为在轧制过程中．轧制转矩可用下式来
        Tm=TT+Tt+Ta+Tf  (5)
        式中 Tm——总的轧制力矩
             TT——轧件金属压下量所需的轧制力矩
             Tt——张力所产生的力矩
             Ta——加速力矩
             Tf——机械摩擦等所产生的附加力矩
        在稳定轧制状态下，Ta=0，若进一步忽略Tf，则
            Tm=TT+Tt    (6)
        其中Tt与工艺参数有关．如孔型道次、轧制压下量、钢温、材质等，一旦确定，应为常数，则
          δTm=δTt=(D/2)×δF=i×η×δTm1即
            δF=(2／D)×i×η×δTm1    (7)
        式中δF——机架间张力变化量
             D——机架有效辊径1
             i——减速箱速比
            η——机械传动系统效率
            δTm1——主电机上轴输出转矩
        由式(7)可见，在一定的条件下，从电机的输出转矩变化量上就可以推算出该机架所受的张力变化。(注意：对于式(7)中机架n与n-1间的张力变化，所有参数总是以机架n-1为研究对象)。
        同时，在自动控制算法中，粗中轧轧件头部微张力控制是以下列概念为基础的。
        (1)后张力变化对传动转矩的影响比前张力小2～4倍。即后张力对转矩作用较小，这就意味着：对于变化的速度关系，下游轧机比上游轧机的转矩变化来得小。这一结论也就说明在大多数情况下，即使控制系统已记忆了下游轧机压下量所需的转矩，该控制系统仍能继续进行速度关系的校正，也就是说当轧件被咬人n+1机架前，n机架与n-1机架问的速度校整不会影响到该机架电流检测的准确性。
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