ФОРСИРОВАНИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ПРИВОДА МОТАЛКИ СТАНА 2000 ПРИ ЗАХВАТЕ ПОЛОСЫ

Металлургические машины относятся к машинам циклического нагружения, которое нередко является ударным, что приводит к возникновению в них больших динамических нагрузок. Динамические нагрузки колебательного характера являются основными нагрузками, определяющими прочность и долговечность элементов конструкции прокатных клетей. Кроме того, применение в качестве привода синхронного двигателя с жесткой механической характеристикой является одной из основных причин интенсивности колебаний как при пуске вхолостую, так и при захвате раската валками.

Устранение данных негативных явлений, которые связанны с механическими колебаниями в главных линиях прокатных клетей стана, возможно на основе рациональной настройки стана, выбора специальных режимов работы оборудования и управления процессом, оптимальных конструктивных параметров элементов клети и привода.

Этапы технологического процесса моталки стана «2000» представлены ниже, с помощью расчетов и моделирования технологического процесса синхронного привода моталки стана 2000 [1], мы определим критические моменты в работе моталки.

На рисунке 1 вы можете видеть графики зависимости линейной и угловой скорости. На графике хорошо видны основные режимы работы моталки:1 - Разгон до минимальной скорости 1 м/с и ожидание полосы металла, 2 - Намотка металла на минимальной скорости, 3 - Разгон до номинальной скорости 21 м/c, 4 - Намотка на номинальной скорости, 5 - Торможение до минимальной скорости, 6 - Домотка остатка полосы на минимальной скорости, 7 - Снятие рулона, 8 - Останов.

Стоит отметить, что на протяжение намотки обязательным фактором работы моталки является постоянство момента натяжения, а именно линейной скорости намотки. Для компенсации постоянно увеличивающегося радиуса рулона происходит уменьшение угловой скорости барабана, как мы можем видеть на графиках.

В динамических расчетах главных приводных линий прокатных станов используют разные функции изменения момента прокатки при захвате металла валками. Характер технологического нагружения прокатного стана зависит от ряда факторов, в частности, от скорости прокатки, абсолютного обжатия, радиуса валков, формы переднего конца полосы. Для исследования «наихудшего случая» момент прокатки задают ступенчатой функцией типа скачка, но полнее характер нагружения привода черновой клети отражает экспоненциальная функция, так как нагрузки вследствие эффекта внешних зон после окончания заполнения очага деформации металлом продолжают некоторое время расти.

На основании исследований представленные в работе Мигунова по изучению динамических нагрузок на двигатель моталки, захвата валками полосы металла 250×1640×10400 мм×мм×мм без переднего концевого участка на основании рекомендуемого режима обжатия, который характеризует максимальную нагрузку для оценки динамических нагрузок воспользуемся коэффициентами динамичности kд1, определяемыми отношения максимальных упругих моментов к их среднему значению:

Коэффициент динамичности увеличивается на 54% во время захвата полосы металла.

С помощью блока Signal Builder реализуем в программной среде Matlab Simulink наброс момента равный 1.54 от номинального в течение 0,5 секунд, имитируя захват полосы металла.

На рисунке 2 показаны выходные параметры двигателя при имитации захвата полосы металла. Как мы видим происходит наброс нагрузки до 0,8 от номинального момента и провис скорости до 0.017 от номинальной.

Для удержания синхронной машины в синхронизме при снижении напряжения в сети, к которой подключена машина (это может произойти при удаленных коротких замыканиях), применяют форсировку ее тока возбуждения. Форсировка осуществляется автоматически релейной защитой, которая управляет контактными аппаратами, замыкающими накоротко резисторы или реостаты, включенные в цепь обмотки возбуждения.

Одной из наиболее эффективных мер обеспечения надежности работы синхронной машины в аварийных условиях является быстродействующая форсировка возбуждения.

Для изменения возбуждения синхронного привода моталки будем изменять задание на поток с помощью блока блока Signal Builder, так как поток это нестационарная величина и не может изменятся мгновенно, то будем опытным путем форсировать поток так, что бы к моменту броска нагрузки он достиг заданного значения.

В ходе экспериментов были получены промежутки времени для форсирования задания потока и задания тока возбуждения: 0,8с-2с для потока и 1,8с-2,5с для тока возбуждения, что привело к нарастанию магнитного потока в максимальное значение в момент захвата полосы.

В результате моделирования были получены результаты форсирования возбуждения моталки, представленные в таблице 1.

Таблица 1. Результаты форсирования возбуждения

При форсировании возбуждения на 1.5 от номинала мы получаем графики, показанные на рисунке

3.    По полученным данным следует, что форсирование возбуждения прошло успешно, при увеличении задания потока и тока возбуждения на 50% добились уменьшение просадки скорости в момент захвата полосы на 18,3%, и получение более мягкой характеристики.

Список литературы

1.   Пожидаев А.А., Евсеев А.М., Пикалов В.В. Создание модели синхронного привода моталки стана «2000» ЦГП ПАО «НЛМК» в программном пакете Matlab Simulink /А.А. Пожидаев, А.М. Евсеев, В.В. Пикалов // Энергетика. Проблемы и перспективы развития: тезисы докл. Второй всероссийской студенческой научной конф., 21–22 дек. 2016 г., Тамбов / ФГБОУ ВО «ТГТУ». – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2016. – С. 125–126.