專利名稱：用于調(diào)節(jié)拉力和壓力的方法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種用于調(diào)節(jié)多機(jī)架熱軋機(jī)的方法，尤其涉及一種沒(méi)有力傳感器的多機(jī)架軋機(jī)。所述方法尤其適用于消除當(dāng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行軋制時(shí)產(chǎn)品所受到的干擾拉力和壓力，所述產(chǎn)品可以是棒、板或金屬型材。
眾所周知，軋制操作不可避免地導(dǎo)致某種程度的和被軋制的金屬變形有關(guān)的尺寸的改變。這主要是由于軋制力和轉(zhuǎn)矩、被軋制的產(chǎn)品的溫度以及摩擦系數(shù)在軋制期間不是被精確地保持常數(shù)的緣故。由于控制軋制工藝的方法，使得不能完全消除不精確性，例如瞬時(shí)速度中存在的小的改變。還存在由軋機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不完善而引起的振蕩或者確實(shí)由于所用工具的磨損而造成的干擾。軋制數(shù)量中的變化和被饋入軋機(jī)的產(chǎn)品的尺寸的改變也造成最終產(chǎn)品的尺寸分布變劣。由于所有這些干擾，由對(duì)軋機(jī)的各個(gè)機(jī)架的軋制方案而確定的參考拉力不能被遵守。這使得在位于機(jī)架之間的間隔中的產(chǎn)品的那些部分存在拉力或壓力。
在連續(xù)的軋制過(guò)程中，尤其當(dāng)產(chǎn)品被插入機(jī)架時(shí)以及當(dāng)每個(gè)機(jī)架的預(yù)先調(diào)節(jié)的速度不合適時(shí)，便在和多個(gè)相繼的機(jī)架接觸的產(chǎn)品中出現(xiàn)拉力或壓力。如果下游機(jī)架具有拉上游機(jī)架的趨勢(shì)，則在機(jī)架之間的產(chǎn)品受到拉力，如果上游機(jī)架具有通過(guò)產(chǎn)品推動(dòng)下游機(jī)架的趨勢(shì)，則產(chǎn)品受到壓力。離開(kāi)上游機(jī)架的產(chǎn)品的速度Vsn-1和其進(jìn)入隨后的下游機(jī)架的速度Ven的差值產(chǎn)生應(yīng)力Δτ，其通過(guò)虎克定律表示，并被定義如下Δτ=E∫(Ven-Vsn-1)dtL]]>
其中Δτ是在兩個(gè)機(jī)架之間的金屬受到的拉力或壓力的改變，L是機(jī)架之間的距離，E是楊氏模數(shù)。
當(dāng)標(biāo)號(hào)為n-1的上游機(jī)架的出口速度Vsn-1和標(biāo)號(hào)為n的相繼的機(jī)架的入口速度Ven不平衡時(shí)，則在機(jī)架之間的間隔內(nèi)的金屬中的應(yīng)力改變，兩個(gè)機(jī)架中每個(gè)機(jī)架的操作點(diǎn)向著一個(gè)平衡點(diǎn)移動(dòng)，在所述平衡點(diǎn)上游機(jī)架的出口速度等于相繼機(jī)架的入口速度。眾所周知，這個(gè)改變使得被軋制金屬的厚度改變，并使得兩個(gè)相關(guān)機(jī)架的滑差(slip)改變。產(chǎn)生一種現(xiàn)象借以使軋制過(guò)程成為自穩(wěn)定的，但是這種現(xiàn)象對(duì)產(chǎn)品的尺寸公差和所需的輪廓不利。
在軋制期間當(dāng)產(chǎn)品在其整個(gè)長(zhǎng)度上不完全均勻并在相關(guān)的截面與/或硬度中存在變化時(shí)，例如由于溫度的改變而引起的改變，拉力和壓力也出現(xiàn)在和多個(gè)相繼機(jī)架接觸的產(chǎn)品中。因而，進(jìn)入機(jī)架n-1的產(chǎn)品的硬度的改變?cè)陔x開(kāi)所述機(jī)架時(shí)引起截面的改變，并且引起下游滑差的改變，因而導(dǎo)致金屬?gòu)臋C(jī)架輸出的速度的改變。
為了克服這些缺點(diǎn)，目前具有應(yīng)用于多機(jī)架軋機(jī)的控制系統(tǒng)，其包括用于監(jiān)視機(jī)架之間的各個(gè)間隔中的牽引力的裝置，其中對(duì)逐個(gè)機(jī)架單獨(dú)調(diào)節(jié)軋制轉(zhuǎn)矩對(duì)軋制力的比。這種調(diào)節(jié)要求具有傳感器，特別是價(jià)格昂貴的軋制力傳感器，難于安裝和維修，并構(gòu)成潛在的導(dǎo)致崩潰的原因。此外，需要傳感器的方法并不總是可以應(yīng)用的，尤其是在用于生產(chǎn)棒或槽鋼的軋機(jī)中，其中極少裝有這種傳感器。
因而本發(fā)明提供一種用于計(jì)算和調(diào)節(jié)加工熱金屬產(chǎn)品的多機(jī)架軋機(jī)系統(tǒng)中的拉力和壓力的方法。
按照本發(fā)明的特征，從產(chǎn)品被送入軋機(jī)的各個(gè)機(jī)架時(shí)的初始狀態(tài)開(kāi)始，在所述產(chǎn)品到達(dá)其下游的一個(gè)機(jī)架的時(shí)刻，便在產(chǎn)品通過(guò)的每個(gè)機(jī)架上測(cè)量轉(zhuǎn)矩，存儲(chǔ)測(cè)量的值作為參考值，并且使進(jìn)行測(cè)量的機(jī)架從速度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。產(chǎn)品被送入的最后一個(gè)機(jī)架作為位于其上游的所有其它機(jī)架的速度控制機(jī)架，通過(guò)改變其速度，借以能夠保持轉(zhuǎn)矩等于其參考轉(zhuǎn)矩。
在每個(gè)機(jī)架進(jìn)行估算的牽引轉(zhuǎn)矩和0牽引力時(shí)的軋制轉(zhuǎn)矩的連續(xù)更新，估算的機(jī)架之間的牽引力值使得能夠把這些值調(diào)節(jié)到按照軋制方案預(yù)先確定的值。這使得能夠在最小的機(jī)架間牽引力的條件下進(jìn)行軋制，如許多軋機(jī)操作者建議的那樣。
按照本發(fā)明的特征，從參考轉(zhuǎn)矩測(cè)量值被存儲(chǔ)作為軋制參考值的時(shí)刻起，便使用下式表示的軋機(jī)機(jī)架之間的牽引力的分布密鑰(distribution key)ΔCT,i=ΔCi-λiΣλiS0Riri]]>其中ΔCT，i按照其符號(hào)相應(yīng)于在軋機(jī)的n個(gè)機(jī)架當(dāng)中序號(hào)為i的機(jī)架的牽引力或壓力的改變；Ri和ri是第i個(gè)機(jī)架的工作半徑和減少比；S0相應(yīng)于由機(jī)構(gòu)看的測(cè)量的阻力轉(zhuǎn)矩改變(ΔCi)(ΔCi.ri)并除以杠桿臂(ΔCi.ri/Ri)的和，其中ΔCi是第i個(gè)機(jī)架的阻力轉(zhuǎn)矩Ci相對(duì)于存儲(chǔ)的參考轉(zhuǎn)矩的改變；如果S0.ΔCi的積為負(fù)，或者如果S0.ΔCi的積為正，并且在處理第一機(jī)架時(shí)測(cè)量的作為通過(guò)第二機(jī)架的速度的函數(shù)的阻力轉(zhuǎn)矩的改變?chǔ)i的偏差超過(guò)一個(gè)可參數(shù)化的門(mén)限，或者如果S0.ΔCi的積為正，同時(shí)測(cè)量的阻力轉(zhuǎn)矩ΔCi-1的改變大于第二可參數(shù)化的門(mén)限，并且所述測(cè)量的作為通過(guò)機(jī)架i，其中i＞1，的速度的函數(shù)的阻力矩的改變?chǔ)i-1的偏差小于第三可參數(shù)化的門(mén)限時(shí)，則λi等于0；或者如果S0.ΔCi的積為正，如果涉及第一機(jī)架并且測(cè)量的作為通過(guò)第二機(jī)架的速度的函數(shù)的阻力矩的改變?chǔ)i的偏差小于第四可參數(shù)化的門(mén)限，或者涉及的機(jī)架是其它機(jī)架，并且測(cè)量的阻力矩的改變?chǔ)i-1小于第五可參數(shù)化的門(mén)限，或者作為通過(guò)機(jī)架i，其中i＞1，的速度的函數(shù)的所述阻力矩的改變?chǔ)i-1的偏差大于第六可參數(shù)化的門(mén)限，則λi等于ΔCi。
本發(fā)明還提供一種用于控制加工熱金屬的多機(jī)架軋機(jī)的系統(tǒng)，其中機(jī)架被處于至少一個(gè)公共監(jiān)控單元的控制下的編程的邏輯控制單元控制，所述系統(tǒng)的特征在于，其包括能夠使其執(zhí)行上述的方法的硬件和軟件裝置。
下面結(jié)合附圖
詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明唯一的附圖是多機(jī)架軋機(jī)的方塊圖。
附圖所示的軋機(jī)假定是用于加工金屬產(chǎn)品B的熱軋機(jī)。例如，其可以加工絲，或型材，或棒，或條，或板。該軋機(jī)一般由多個(gè)相繼設(shè)置的機(jī)架構(gòu)成，在軋機(jī)入口由機(jī)架11表示機(jī)架1，在軋機(jī)出口的機(jī)架是1n，中間的機(jī)架只示出12和1i，每個(gè)機(jī)架分別由一對(duì)軋輥表示。
機(jī)架的軋輥按照常規(guī)方式由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)電機(jī)在相應(yīng)的控制單元2，例如單元21，22，2i或2n的控制下。這些單元本身是控制系統(tǒng)的一部分，在控制系統(tǒng)中，這些控制單元在至少一個(gè)監(jiān)控單元3的控制下。所述控制和監(jiān)控單元可以是編程的邏輯型的，并且它們以處理器為核心，各種存儲(chǔ)器和專用接口和處理器相連，特別是用于控制機(jī)架并用于供操作人員操縱軋機(jī)。包括硬件和軟件的這些元件的結(jié)構(gòu)和功能是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，此處只說(shuō)明和本發(fā)明相關(guān)的部分。
如上所述，本發(fā)明的方法試圖以協(xié)調(diào)的方式消除干擾拉力和壓力，其中對(duì)軋機(jī)機(jī)架的電動(dòng)機(jī)采取措施，同時(shí)使用由各個(gè)機(jī)架產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩作為參考，從而使得當(dāng)所述產(chǎn)品通過(guò)每個(gè)機(jī)架時(shí)，在軋制的產(chǎn)品中獲得“最小牽引力狀態(tài)”。
控制這種連續(xù)運(yùn)行以便獲得最小牽引力具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)首先可以在產(chǎn)品中保持恒定的最小應(yīng)力，借以改善質(zhì)量；其次能夠使機(jī)架被調(diào)整的級(jí)數(shù)減少，借以避免由于初始的產(chǎn)品不合格而造成浪費(fèi)。在產(chǎn)品被插入機(jī)架時(shí)并在產(chǎn)品的整個(gè)長(zhǎng)度上施加控制。
在這種情況下，在插入時(shí)的最小牽引力控制基于使用轉(zhuǎn)矩存儲(chǔ)裝置，其中假定軋制轉(zhuǎn)矩CL的值是已知的。
按照常規(guī)方式，該值可以從下式確定Jdωdt=K.Φ.I-CL-CP]]>其中I是在機(jī)架的電動(dòng)機(jī)中的感應(yīng)電流，Φ是電動(dòng)機(jī)中的感應(yīng)磁場(chǎng)，ω是電動(dòng)機(jī)的角速度，J是在電動(dòng)機(jī)軸上看時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，K是轉(zhuǎn)矩系數(shù)，Cp是機(jī)械損失轉(zhuǎn)矩。
電動(dòng)機(jī)中的感應(yīng)作用根據(jù)測(cè)量的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速ω被重構(gòu)。軋制轉(zhuǎn)矩被表示為CL=ωbaseMax(ω,ωbase)CNINI-Jdωdt-CP]]>其中CN和IN分別代表電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩和額定電流。
機(jī)架的軋制轉(zhuǎn)矩可以在速度改變單元中被實(shí)時(shí)地計(jì)算，所述速度改變單元可以被包括在機(jī)架的控制單元中。在這種情況下，機(jī)架的軋制轉(zhuǎn)矩可以由在速度級(jí)的出口獲得的參考轉(zhuǎn)矩Cm以及測(cè)量的速度獲得。
然后，按下式計(jì)算軋制轉(zhuǎn)矩CLCL=CM-J.dωdt-CP]]>對(duì)參考轉(zhuǎn)矩進(jìn)行的濾波用于使轉(zhuǎn)矩和速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成相位，從而改變確定軋制轉(zhuǎn)矩的精度。
下面參照附圖所示的軋機(jī)的頭兩個(gè)機(jī)架說(shuō)明轉(zhuǎn)矩存儲(chǔ)裝置的例子。該裝置基于一種初始狀態(tài)，在此狀態(tài)下，兩個(gè)機(jī)架的電動(dòng)機(jī)按照速度被調(diào)節(jié)，所述調(diào)節(jié)以常規(guī)方式實(shí)現(xiàn)，例如利用本申請(qǐng)人的SYCONUM型速度改變單元。
在由機(jī)架11軋制的產(chǎn)品進(jìn)入機(jī)架12之前立即測(cè)量機(jī)架11的軋制轉(zhuǎn)矩。此時(shí)在機(jī)架11的上游或下游沒(méi)有牽引力或壓力。用這種方式確定的轉(zhuǎn)矩值作為初始參考值被存儲(chǔ)，供相繼的軋制期間使用。
在進(jìn)行測(cè)量和相應(yīng)的存儲(chǔ)之后，機(jī)架11的電動(dòng)機(jī)被從速度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。產(chǎn)品一穿入機(jī)架12，根據(jù)速度調(diào)節(jié)的機(jī)架12作為機(jī)架11的前導(dǎo)機(jī)架，而機(jī)架11此時(shí)則用這種方式修改自身的速度，使得保持其轉(zhuǎn)矩等于參考轉(zhuǎn)矩。
在機(jī)架內(nèi)產(chǎn)品的存在由存在“機(jī)架內(nèi)產(chǎn)品”信號(hào)表示。該信號(hào)由機(jī)架的速度改變單元在沒(méi)有速度瞬變的情況下在瞬時(shí)軋制轉(zhuǎn)矩大于恒定的或者根據(jù)被軋制的產(chǎn)品而確定的門(mén)限值時(shí)產(chǎn)生，或者在發(fā)生速度瞬變的情況下在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)瞬時(shí)軋制轉(zhuǎn)矩大于一個(gè)預(yù)定的門(mén)限值時(shí)產(chǎn)生。
用這種方式在兩個(gè)機(jī)架之間實(shí)現(xiàn)的同步用于確保在由于機(jī)械慣性而產(chǎn)生的瞬變現(xiàn)象結(jié)束之后在機(jī)架之間的間隔內(nèi)沒(méi)有應(yīng)力。所述同步通過(guò)考慮按照常規(guī)方式測(cè)量的機(jī)架電機(jī)的電源的電參數(shù)被獲得。因此避免了當(dāng)存在傳感器時(shí)一般和傳感器有關(guān)的執(zhí)行問(wèn)題和穩(wěn)定性問(wèn)題。
該裝置是非常敏感的，使得由下游機(jī)架產(chǎn)生的牽引力的改變將引起機(jī)架中的軋制轉(zhuǎn)矩的大的改變。
一旦在頭兩個(gè)機(jī)架之間的間隔中沒(méi)有牽引力存在，便能夠?qū)Φ谌齻€(gè)機(jī)架重復(fù)上述的操作，如此下去，直到完成對(duì)所有的機(jī)架的操作。按照順序每個(gè)機(jī)架控制位于其上游的機(jī)架，直到由下一個(gè)機(jī)架進(jìn)行的控制結(jié)束。
當(dāng)要求產(chǎn)品在機(jī)架之間的間隔中應(yīng)當(dāng)處于一定量的牽引力或壓力之下時(shí)，也可以使用這樣的轉(zhuǎn)矩存儲(chǔ)裝置，在這種情況下，在產(chǎn)品到達(dá)機(jī)架1i+1之前立即存儲(chǔ)的機(jī)架1i的轉(zhuǎn)矩值C0，i被修正，使其加上一個(gè)所需數(shù)量的牽引力或者壓力，使得C0，i成為C0.i-Ti,i+1.Riri]]>其中Ti，i+1是機(jī)架之間牽引力或者壓力的值，這取決于其正負(fù)號(hào)，Ri和ri是機(jī)架1i的工作半徑和減少比。
還采取措施用于存儲(chǔ)在軋制產(chǎn)品時(shí)由轉(zhuǎn)矩存儲(chǔ)裝置對(duì)任何給定的機(jī)架產(chǎn)生的相對(duì)于由操作者確定的或者由軋制方案確定的額定初始參考值的速度校正量，從而校正要被軋制的下一個(gè)產(chǎn)品的所述參考值，如果各個(gè)產(chǎn)品是均勻的話。這使得軋機(jī)的各個(gè)機(jī)架能夠根據(jù)在軋制開(kāi)始時(shí)進(jìn)行的校正對(duì)自身進(jìn)行訓(xùn)練。
不過(guò)，在其余的軋制操作期間，在插入階段期間轉(zhuǎn)矩存儲(chǔ)裝置的使用最好不保持這種形式，使得不是所有的轉(zhuǎn)矩變化都被認(rèn)為是機(jī)架之間牽引力的變化。
這樣，所有有關(guān)的機(jī)架的轉(zhuǎn)矩都是可以調(diào)節(jié)的，而不僅僅是最后一個(gè)控制速度的機(jī)架，但是這不是在插入階段期間被保持恒定的阻力轉(zhuǎn)矩。只有相應(yīng)于機(jī)架的牽引轉(zhuǎn)矩的一部分轉(zhuǎn)矩被調(diào)節(jié)。本發(fā)明的特征在于，提供一種用于高精度地估算機(jī)架之間的各個(gè)牽引力的值的裝置。被調(diào)節(jié)的牽引力值一般相應(yīng)于接近于0即沒(méi)有牽引力的一個(gè)值，但是也可以相應(yīng)于其它所需的值。
對(duì)于任何的機(jī)架i，當(dāng)產(chǎn)品剛一進(jìn)入機(jī)架i+1并且機(jī)架i+1的阻力轉(zhuǎn)矩變得穩(wěn)定時(shí)，便發(fā)生從插入階段向正常軋制階段的轉(zhuǎn)換，因?yàn)闆_擊性的瞬變已經(jīng)結(jié)束。
應(yīng)當(dāng)注意，在軋機(jī)中工作的最后一個(gè)機(jī)架被用作控制所有位于上游的其它機(jī)架的速度的機(jī)架。因此在最后一個(gè)機(jī)架發(fā)生的速度的任何變化必須被級(jí)聯(lián)地反映到位于其上游的其它機(jī)架上，這通過(guò)一種用于調(diào)節(jié)機(jī)架之間的速度比的裝置實(shí)現(xiàn)。
這種裝置的用途是在插入產(chǎn)品的各個(gè)階段期間以及在作為一個(gè)整體的軋機(jī)的加速期間控制每個(gè)機(jī)架的軋制輸出，其被設(shè)計(jì)用于通過(guò)對(duì)每對(duì)機(jī)架中的上游的一個(gè)施加作用確保兩個(gè)相繼級(jí)例如級(jí)11和1i+1之間的轉(zhuǎn)速比保持恒定。
為此，速度比例調(diào)節(jié)器裝置在機(jī)架1i被轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)時(shí)在被軋制的產(chǎn)品到達(dá)機(jī)架1i+1的入口之前的瞬間存儲(chǔ)機(jī)架1i-1和1i的轉(zhuǎn)速的比(ωi-1/ωi)0作為其參考值，以便使這一參考值在軋制期間被后一個(gè)機(jī)架利用。
機(jī)架1i的速度在被軋制的產(chǎn)品插入機(jī)架1i+1時(shí)因?yàn)檗D(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)而被自動(dòng)修改，并且其啟動(dòng)位于其上游的機(jī)架1i-1的速度校正，其值為ΔVi-1=(ωi-1ωi)0.ΔVi]]>此時(shí)位于其上游的軋機(jī)的所有機(jī)架在對(duì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行的速度比調(diào)節(jié)的作用下都相繼地保持同步。
在正常軋制期間，該原理仍然保持有效。機(jī)架i和i+1之間的牽引力通過(guò)對(duì)機(jī)架i的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)而被調(diào)節(jié)，并且如前所述，此時(shí)上游的所有機(jī)架在對(duì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行的速度比調(diào)節(jié)的作用下相繼保持同步。
用于估算在機(jī)架之間的所有牽引力的算法起源于以下的原因起初假定在輸入給入口機(jī)架1i以及在軋機(jī)的出口機(jī)架1n輸出的產(chǎn)品中沒(méi)有拉力或壓力，并且假定0牽引力時(shí)軋制轉(zhuǎn)矩是恒定的，并且在每個(gè)級(jí)中的阻力轉(zhuǎn)矩的改變只由于機(jī)架之間的牽引轉(zhuǎn)矩的變化產(chǎn)生的。則對(duì)于軋機(jī)的各個(gè)機(jī)架可以確定以下的關(guān)系
其中ΔCi是機(jī)架1i的阻力轉(zhuǎn)矩相對(duì)于存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)矩的改變，Ti按其符號(hào)是機(jī)架之間的拉力或壓力，Ri和ri是機(jī)架1i的工作半徑和減少比。
這些關(guān)系使得可以建立以下的公式Σi=1nCi.riRi=(0-T1)+(T1-T2)+..+(Ti-1-Ti)+..+(ΔTn-2-ΔTn-1)+(ΔTn-1-0)=0]]>
當(dāng)由機(jī)架的電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接測(cè)量時(shí)，所述機(jī)架的軋制轉(zhuǎn)矩由兩個(gè)分量構(gòu)成，即相應(yīng)于0牽引力時(shí)的軋制轉(zhuǎn)矩分量和相應(yīng)于有牽引力或有壓力時(shí)的轉(zhuǎn)矩分量。其可以被表示為CL=CL,0+(Tin-Tout)Rr]]>其中CL是由機(jī)架的電動(dòng)機(jī)看的軋制轉(zhuǎn)矩，CL，0是由電動(dòng)機(jī)看的在0牽引力時(shí)的軋制轉(zhuǎn)矩，Tin和Tout分別是在相關(guān)的機(jī)架的入口和出口機(jī)架之間的拉力或壓力。
兩個(gè)分量的第一個(gè)分量相應(yīng)于在沒(méi)有來(lái)自機(jī)架的上游或下游的任何的牽引力或壓力時(shí)要由機(jī)架電機(jī)提供的轉(zhuǎn)矩。這些分量的第二個(gè)具有根據(jù)需要增加或減小要由相關(guān)的機(jī)架的電機(jī)提供的轉(zhuǎn)矩的效果。
當(dāng)在機(jī)架之間的拉力或壓力的變化和被軋制的產(chǎn)品的硬度或溫度相關(guān)，或者和所述產(chǎn)品的尺寸誤差相關(guān)時(shí)，則上述關(guān)系變成
這些關(guān)系給出以下的公式Σi=1nΔCi.riRi=Σi-1nΔCL,0,i.riRi=S0]]>其中S0相應(yīng)于由機(jī)構(gòu)看的軋制轉(zhuǎn)矩改變(ΔCi)(Ci，ri)并除以杠桿臂(ΔCi.ri/Ri)的和。
這使得能夠?qū)崟r(shí)地計(jì)算信號(hào)S0，因?yàn)樗械淖枇D(zhuǎn)矩都可以得到，或者由轉(zhuǎn)矩表直接讀出，或者通過(guò)根據(jù)對(duì)每個(gè)電機(jī)進(jìn)行的并使得可在電機(jī)的控制單元中得到的電氣測(cè)量確定電機(jī)轉(zhuǎn)矩而間接地得到。
還可以確定給定機(jī)架的阻力轉(zhuǎn)矩的改變，即變?yōu)?牽引力軋制轉(zhuǎn)矩CL，0，i，或者在機(jī)架的入口與/或出口出現(xiàn)拉力或壓力，并且還可以確定在引起阻力轉(zhuǎn)矩中的最后變化的這些可以的原因的各自的作用。
在這種情況下，這些作用的分布密鑰(distribution key)可以通過(guò)以下的公式給出ΔCL,0,i=β.λi.S0.Riri]]>其中ΔCL，0，i代表機(jī)架i在0牽引力條件下軋制轉(zhuǎn)矩的改變，λi由以下的算法給出，其中如果S0.ΔCi的積為負(fù)，或者如果S0.ΔCi的積為正，并且測(cè)量的作為通過(guò)第二機(jī)架的速度的函數(shù)的阻力矩的改變?chǔ)i的偏差超過(guò)一個(gè)可參數(shù)化的門(mén)限，或者如果S0.ΔCi的積為正，同時(shí)測(cè)量的阻力矩ΔCi-1的改變大于第二可參數(shù)化的門(mén)限，并且所述測(cè)量的作為通過(guò)機(jī)架i的速度的函數(shù)的阻力矩的改變?chǔ)i-1的偏差小于第三可參數(shù)化的門(mén)限，其中i＞1，則λi等于0；或者如果S0.ΔCi的積為正，如果機(jī)架是第一機(jī)架，并且測(cè)量的作為通過(guò)第二機(jī)架的速度的函數(shù)的阻力矩的改變?chǔ)i的偏差小于第四可參數(shù)化的門(mén)限，或者機(jī)架是其它機(jī)架，或者測(cè)量的阻力矩的改變?chǔ)i-1小于第五可參數(shù)化的門(mén)限，或者作為通過(guò)機(jī)架i的速度的函數(shù)的所述阻力矩的改變?chǔ)i-1的偏差大于第六可參數(shù)化的門(mén)限，其中i＞1，則λi等于ΔCi。
對(duì)于0牽引軋制轉(zhuǎn)矩中的偏差ΔCL，0，1，多機(jī)架軋機(jī)的分布密鑰可以被寫(xiě)成下式Σi=1nΔCL,0,i.riRi=β.S0Σλi=S0]]>其中β=1Σλi]]>這種形式是通用的，而和機(jī)架的轉(zhuǎn)矩值無(wú)關(guān)。
當(dāng)偏差和牽引力有關(guān)時(shí)，對(duì)于多機(jī)架軋機(jī)中的機(jī)架的分布密鑰ΔCT，i等于ΔCT,i=ΔCi-λiΣλiS0Riri]]>并且下式仍然適用ΣriRiΔCT,i=0]]>此時(shí)可以從軋機(jī)的出口機(jī)架1n向回逐個(gè)機(jī)架地直到入口機(jī)架11，估算上游和下游的牽引力分別對(duì)于每個(gè)機(jī)架的電動(dòng)機(jī)的總的牽引轉(zhuǎn)矩的分布。
使用下面的關(guān)系進(jìn)行這一計(jì)算
在機(jī)架Ti之間的牽引力與/或壓力可以根據(jù)上面的關(guān)系確定。
所使用的控制系統(tǒng)是一種完全數(shù)字化的系統(tǒng)，其中在機(jī)架之間的所有的牽引力按照系統(tǒng)的采樣周期被周期地計(jì)算。
因而，在時(shí)刻t＝n.T，其中T是采樣周期，n是采樣標(biāo)號(hào)，可以寫(xiě)成下式Cmem,i(n)=Cmem,o,i+Σj=1nΔCL,o,i(j)]]>其中Cmem，0，i代表在時(shí)刻t＝0時(shí)存儲(chǔ)的相當(dāng)于輸入機(jī)架i上的0牽引軋制轉(zhuǎn)矩的參考轉(zhuǎn)矩。
Cmem，i(n)是在時(shí)刻n.T對(duì)于機(jī)架i存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)矩。
ΔCL，0，i(j)代表在相對(duì)于前一時(shí)刻(j-1).T的時(shí)刻t＝j(luò).T機(jī)架i的0牽引軋制轉(zhuǎn)矩的變化。
作為機(jī)架i的軋制轉(zhuǎn)矩相對(duì)于在前一時(shí)刻存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)矩的變化ΔCi(n)此時(shí)被寫(xiě)為ΔCi(n)＝ΔCL，0，i(n)+ΔCT，i(n)＝Ci(n)-Cmem，i(n-1)其中Ci(n)是在時(shí)刻n.T的機(jī)架i的軋制轉(zhuǎn)矩。
轉(zhuǎn)矩Cmem，i和轉(zhuǎn)矩變化ΔCi在上面規(guī)定的每個(gè)采樣時(shí)刻被計(jì)算。
然后使用分布密鑰利用上述的算法計(jì)算轉(zhuǎn)矩變化ΔCL，0，i和ΔCT，i。
重要的是觀察到，本發(fā)明的特征在于，在軋制期間隨著轉(zhuǎn)矩的變化，連續(xù)地更新被存儲(chǔ)的代表機(jī)架i的0牽引軋制轉(zhuǎn)矩的參考轉(zhuǎn)矩Cmem，i。
因而使機(jī)架之間的牽引轉(zhuǎn)矩得到調(diào)節(jié)，然而，沒(méi)有根據(jù)任何機(jī)架的總的阻力轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)節(jié)。故障，例如產(chǎn)品的硬度或尺寸的改變，當(dāng)所述故障在機(jī)架中要被發(fā)現(xiàn)時(shí)在阻力轉(zhuǎn)矩中產(chǎn)生一個(gè)躍變，這使得控制系統(tǒng)執(zhí)行本發(fā)明的方法，從而消除由于離開(kāi)機(jī)架的產(chǎn)品的截面的變化和所述機(jī)架下游的滑差率的改變而必然出現(xiàn)的機(jī)架之間的拉力/壓力的改變，因而逐個(gè)機(jī)架串級(jí)地進(jìn)行校正。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)加工熱金屬產(chǎn)品的多機(jī)架軋機(jī)中的拉力和壓力的方法，所述方法的特征在于，從產(chǎn)品被送入軋機(jī)的各個(gè)機(jī)架時(shí)的初始狀態(tài)開(kāi)始，在所述產(chǎn)品到達(dá)其下游的一個(gè)機(jī)架的時(shí)刻，便在產(chǎn)品通過(guò)的每個(gè)機(jī)架上測(cè)量轉(zhuǎn)矩，存儲(chǔ)測(cè)量的值作為參考值，并且使進(jìn)行測(cè)量的機(jī)架從速度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)，并且產(chǎn)品被送入的最后一個(gè)機(jī)架作為位于其上游的所有其它機(jī)架的速度控制機(jī)架，通過(guò)改變其速度，借以使得保持轉(zhuǎn)矩等于其參考轉(zhuǎn)矩。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，從參考轉(zhuǎn)矩測(cè)量值被作為軋制參考值存儲(chǔ)的時(shí)刻起，便使用下式表示的軋機(jī)機(jī)架之間的牽引力的分布密鑰(distribution key)ΔCT.i=ΔCi-λiΣλiS0Riri]]>其中ΔCT，i按照其符號(hào)相應(yīng)于在軋機(jī)的n個(gè)機(jī)架當(dāng)中序號(hào)為i的機(jī)架的牽引力或壓力的改變；Ri和ri是第i個(gè)機(jī)架的工作半徑和減少比；S0相應(yīng)于由機(jī)構(gòu)看的測(cè)量的阻力轉(zhuǎn)矩改變(ΔCi)(ΔCiri)并除以杠桿臂(ΔCi.ri/Ri)的和，其中ΔCi是第i個(gè)機(jī)架的阻力轉(zhuǎn)矩Ci相對(duì)于存儲(chǔ)的參考轉(zhuǎn)矩的改變；如果S0.ΔCi的積為負(fù)，或者如果S0.ΔCi的積為正，并且在處理第一機(jī)架時(shí)測(cè)量的并作為通過(guò)第二機(jī)架的速度的函數(shù)的阻力轉(zhuǎn)矩的改變?chǔ)i的偏差超過(guò)一個(gè)可參數(shù)化的門(mén)限，或者如果S0.ΔCi的積為正，同時(shí)測(cè)量的阻力轉(zhuǎn)矩ΔCi-1的改變大于第二可參數(shù)化的門(mén)限，并且所述測(cè)量的作為通過(guò)機(jī)架i，其中i＞1，的速度的函數(shù)的阻力矩的改變?chǔ)i-1的偏差小于第三可參數(shù)化的門(mén)限時(shí)，則λi等于0；或者如果S0.ΔCi的積為正，當(dāng)涉及第一機(jī)架并且測(cè)量的作為通過(guò)第二機(jī)架的速度的函數(shù)的阻力矩的改變?chǔ)i的偏差小于第四可參數(shù)化的門(mén)限時(shí)，或者當(dāng)涉及的機(jī)架是其它機(jī)架，并且測(cè)量的阻力矩的改變?chǔ)i-1小于第五可參數(shù)化的門(mén)限時(shí)，或者作為通過(guò)機(jī)架i，其中i＞1，的速度的函數(shù)的所述阻力矩的改變?chǔ)i-1的偏差大于第六可參數(shù)化的門(mén)限，則λi等于ΔCi。
3.一種用于控制加工熱金屬的多機(jī)架軋機(jī)的系統(tǒng)，其中機(jī)架被處于至少一個(gè)公共監(jiān)控單元的控制下的編程的邏輯控制單元控制，所述系統(tǒng)的特征在于，其包括能夠完成以下功能的硬件和軟件裝置在產(chǎn)品通過(guò)的每個(gè)機(jī)架處測(cè)量轉(zhuǎn)矩的值，并在所述產(chǎn)品到達(dá)其下游的下一個(gè)機(jī)架的時(shí)刻進(jìn)行所述測(cè)量；當(dāng)產(chǎn)品到達(dá)下游的下一個(gè)機(jī)架時(shí)使通過(guò)所述產(chǎn)品的機(jī)架從速度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)；以及啟動(dòng)產(chǎn)品最后通過(guò)的機(jī)架使其作為位于其上游的所有其它機(jī)架的速度控制機(jī)架。
全文摘要
在金屬產(chǎn)品(B)通過(guò)的每個(gè)機(jī)架(文檔編號(hào)B21B37/52GK1260251SQ00100948
公開(kāi)日2000年7月19日 申請(qǐng)日期2000年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月11日
發(fā)明者約瑟夫·施維特 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆公司