Анализ обобщенных требований, предъявляемых к электроприводу волочильных машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ташкентский Государственный Технический Университет

АНАЛИЗ ОБОБЩЕННЫХ ТРЕБОВАНИЙ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ ВОЛОЧИЛЬНЫХ МАШИН

В.П. Цыпкина, В.В. Цыпкина

В настоящее время конструкции всех кабельных изделий содержат токопроводящую жилу (ТПЖ), которая производится на волочильных машинах (ВМ). Высокое качество ТПЖ обеспечивается при соблюдении технологических требований: регулирование натяжения проволоки; отсутствие петель, перетягов; контроль натяжения и минимизация относительного удлинения. Данные требования являются основными технологическими нормативами, поддержание которых в требуемых диапазонах позволяет получить качественную кабельную продукцию - кабель или провод.

Процесс волочения, особенности исполнения ВМ определяют требования к автоматизированному электроприводу (АЭП)[1]: согласование движения рабочих органов ВМ, пуск и останов; регулирование рабочей скорости в заданном диапазоне; регулирование натяжения проволоки и стабилизация равномерности раскладки; регулирование натяжения и диаметра проволоки; обеспечение высокой надежности электрооборудования; стабилизация диаметра проволоки и ее остаточных деформаций, фиксированная вытяжка на заданный диаметр готового изделия, соблюдение маршрута волочения, петлеобразование и обрывность, плавность пуска и торможения, а так же включение режима аварийного останова.

Требования к АЭП ВМ определяют принципы и варианты построения систем управления электроприводом (СУ ЭП). Основной отличительной чертой рассматриваемой системы является стабилизация скорости волочения проволоки, которая достигается путем уменьшения частоты вращения вала электродвигателя, связанного с осью приемного барабана через редуктор с обеспечением автоматического регулирования частоты вращения двигателя и как следствие поддержание натяжения и вытяжки проволоки в требуемом диапазоне.

АЭП ВМ должен обеспечить контроль и управление основными технологическими параметрами волочения: длина и диаметр проволоки, натяжение, число витков на тянущем барабане (рис.1). При этом необходимо согласовать работу дополнительного узла и основного рабочего механизма волочильной машины, а так же приемного механизма с учетом соблюдения всех технологических режимов процесса волочения.

Рис. 1 Функциональная схема СУЭП ВМ: 1 - тянущий барабан; 2 - редуктор; 3- ЭД; 4 - преобразователь (усилитель мощности); 5- система регулирования параметров процесса волочения; 6 - система датчиков; 7 - система вспомогательных устройств

Роль усилителя мощности в системе управления АЭП ВМ выполняют тиристорные/транзисторные преобразователи. Датчики системы зависят от вида СУЭП ВМ: количество контролируемых координат, вид снимаемого сигнала, требование к точности, построение АЭП ВМ обеспечивается контролем основных технологических параметров процесса волочения и управлением через натяжение проволоки на последующем тянущем барабане: длины проволоки и диаметра, окружной и линейной скоростей и числа витков. Согласование скоростей барабанов и исключение перенатяжения выполняют петлеобразователи - (датчики натяжения), они дают возможность уменьшить чувствительность системы к упругости металла, а сигнал, получаемый с датчика натяжения, оценивает величины натяжения и позволяет системе оперативно управлять натяжением и идентифицировать другие параметры процесса волочения, которые недоступны прямому измерению.

Процесс намотки отволоченной проволоки на барабан приемника осуществляется устройствами с контактным и бесконтактным измерением радиуса намотки (прямой и косвенный способы).

Контактный способ не может обеспечить высокую точность измерений текущего радиуса намотки (эксцентриситет барабана), поэтому предпочтительными являются устройства, реализующие бесконтактные способы измерения радиуса (косвенная оценка отношения линейной скорости барабана к окружной, измерение радиуса барабана как длины наматываемой проволоки при повороте барабана на угол равный одному радиану). Состав устройства: импульсные датчики частоты вращения наматывающего вала. Длина намотанной проволоки определяется количеством импульсов напряжения на выходе датчика с достаточно высокой точностью измерения радиуса барабана и дополняется системой, позволяющей начать измерение с произвольной координаты.

Натяжение проволоки, как основная координата, определяет ее свойства [2]. Система регулирования натяжения реализуется на принципах косвенного и прямого регулирования. Автоматизация и оперативный контроль технологических режимов работы оборудования в общем случае реализуются системой управления двухдвигательным электроприводом ВМ с использованием двухконтурных систем подчиненного регулирования частоты вращения двигателя ВМ и приемника. Пропорционально-интегральные регуляторы (ПИ-регуляторы) позволяют во внутреннем контуре тока двигателя ВМ и приемника компенсировать инерционность силовой цепи и формировать переходный процесс в контуре тока с обеспечением более быстрого роста тока якоря при отсутствии перерегулирования с необходимым ограничением тока и скорости двигателей при перегрузках и колебаниях напряжения сети (выбор осуществляется из условия обеспечения минимальной статической ошибки по скорости ведущего двигателя ВМ). Двигатель приемника оснащен ПИ-регулятором скорости и натяжения проволоки. Управление ВМ осуществляется в функции сигнала, формируемого либо на выходе измерителя радиуса приемного барабана, либо в функции длины наматываемой проволоки. Работа устройства основана на способе управления плотностью намотки (Архимедова спираль) [3], формированием, в соответствии с законом регулирования, натяжения проволоки в функции сигнала разности фактического и теоретического радиусов намотки, поступающего через интегратор на вход задатчика натяжения. Сигналы оперативного контроля скорости намотки, длины проволоки, ее натяжения, показателя равномерности раскладки, радиуса барабана и числа витков поступают в управляющее устройство и обеспечивают выдачу текущей информации о ходе технологического процесса и формируют команду на автоматический останов при достижении заданных параметров (длина проволоки и радиус барабана).

При выборе варианта построения системы управления процессом волочения [4,5] необходимо учитывать динамические характеристики объекта управления и контура регулирования натяжения к контуру регулирования плотности намотки; регулирование натяжения, снижение чувствительности динамических характеристик к естественной инерции барабана и статического момента приводного двигателя; выполнить построение системы на уровне контура управления изменением диаметра проволоки, что объясняется высокими требованиями к точности измерения линейных параметров движущейся проволоки, радиуса намотки, натяжения и частоты вращения барабана, необходимостью применения для контроля процесса намотки проволоки датчиков; в случае установки малоходового датчика натяжения в условиях параметрических и внешних возмущений использовать реверсивные преобразователи для питания приводных двигателей и обеспечение необходимого быстродействия и точности регулирования во всех режимах работы.

Проведенный анализ позволил сделать вывод о том, что правильно выбранный вариант САУ ЭП позволит повысить эксплуатационные характеристики ВМ на 10% по сравнению с имеющимися, а качество готовой продукции и эксплуатационные параметры отволоченной проволоки останутся на прежнем уровне. При этом будет достигнута существенная экономия меди за счет уменьшения числа аварийных остановов, сокращение заправочных концов и как следствие внедрение программы ресурсо- и энергосбережения.

Литература

1. Ганель В.Я. Электропривод волочильных станов и канатных машин. -М., Металлургиздат, 1962. С. 102-125.

2. Бульхин А.К., Кидяев В.Ф., Кижаев С.А. Электропривод и автоматизация волочильного оборудования. Самара: ООО «ИЦ Книга», 2002. С. 63-74.

3. Быстров А.М. Многодвигательные автоматизированные электроприводы поточных линий текстильной промышленности /Быстров А.М., Глазунов В.Ф. -М.: Легкая индустрия, 1977. С. 225-263.

4. Глазунов В.Ф. Принципы подчиненного регулирования при построении электропривода высокоскоростной поточной линии, 1980. С. 75-86.

5. Бульхин А.К., Кидяев В.Ф., Кижаев С.А. Автоматизация и наладка кабельного оборудования.- Самара:ООО «ИЦ Книга», 2001. С. 175-185.

Аннотация

волочильный машина электропривод проволока

В статье рассматриваются основные требования к автоматизированному электроприводу волочильной машины, особенности процесса волочения медной проволоки. Приведены способы реализации принципов построения системы управления электроприводом волочильной машины, а так же приведены требования к автоматизированному электроприводу.

Ключевые слова: волочильная машина, кабельная промышленность, система управления электроприводом, отволоченная проволока, редуктор, тянущий барабан, датчик натяжения, стабилизация скорости перенатяжение, петлеобразователь, автоматизированный электропривод, стабилизация скорости волочения, параметры волочения.

Annotation

The article discusses the basic requirements for automatic electric drive drawing machine, process features-drawn copper wire. The methods of realization of principles of construction of system of the electric drive drawing machine, and lists the requirements for the automatic electric drive.

Размещено на Allbest.ru