CN201046452Y - 一种连铸拉矫机动态负载分配控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于连铸机的多电机电气传动***的控制领域，特别涉及连铸机拉矫***的负载分配控制的一种装置。主要解决部分传动电机及装置负载过大的问题，本实用新型的技术方案是：一种连铸拉矫机动态负载分配控制装置，包括控制器以及与控制器连接的速度修正值计算器，连铸拉矫机各台传动设备的驱动电机分别与速度控制***和电机的负载检测器串接，各负载检测器的输出信号接入速度修正值计算器，由控制器将控制信号接入各速度控制***。速度修正值计算器由串接的平均电流计算单元、偏差电流计算单元、速度修正值的计算单元构成。控制器包括有速度设定值的计算单元。本实用新型主要用于实时的、精准的均衡连铸机拉矫***各台传动电机的负载。

Description

一种连铸拉矫机动态负载分配控制装置

技术领域：

本实用新型涉及用于连铸机的多电机电气传动***的控制领域，特别涉及连铸机拉矫***的负载分配控制的一种装置。

背景技术：

通常情况下，连铸机拉矫***为多台电机传动。连铸机在实际生产的拉坯过程中，会发现拉矫***各台电机的负载不均衡：有的电机负载较大，甚至处于过载状态下运行；有的电机负载较小，基本处于空载或再生发电状态下运行，这就说明整个拉矫***各台电机的负载相差较大。这种状况长期运行下去一定会使负载大的电机及传动装置运行状况不佳，影响设备的正常运行寿命，由此造成的一定的经济损失。另外，由于拉矫***各传动辊在整个铸坯表面提供的拉坯力不等，对铸坯的表面质量造成了不良影响。

如何解决拉矫***各台电机的负载分布不佳的难题，经过对国内各大型钢铁企业的考察、分析，发现在钢铁企业的轧机上对负载的控制有一些应用，如一种连续式辊轧机的负载分配控制装置，当连续式辊轧机的各支座上的轧制负载比率与目标负载比率不一致时、根据离该目标负载比率的误差来算出各支座板厚修正量。

该负载分配控制对于连续式辊轧机的负载分配控制特征是：

1)即当连续式辊轧机的各支座上的轧制负载比率与目标负载比率不一致时，进行修正调节。

2)以预先设定的目标负载比率为基准.

3)对于连续式辊轧机修正的调节量是板厚。

在上述的连续式辊轧机的负载分配控制技术中，对于连铸机拉矫***的负载分配而言并不适用。连铸机的工艺要求必须首先保证拉坯速度的稳定和精度，在这个前提下才能进行拉矫***的负载分配。铸坯的厚度在连铸机的生产中是无法改变的，从而也就不能用修正板厚这种方式，必须寻找其它的途径解决负载分配的问题。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种连铸拉矫机动态负载分配控制装置，要解决的问题：实时的、精准的均衡连铸机拉矫***各台传动电机的负载，解决部分传动电机及装置负载过大的问题，同时还使每个传动辊施加到坯壳表面的力基本上是平均的分布，消除对板坯的质量的负面影响。

本实用新型解决问题的思路是：以自动控制为基础对连铸拉矫***的电气传动控制进行研究，设计一种负载分配控制装置。取连铸机拉矫***的各传动电机负载的平均值作为基准，各传动电机的负载控制趋势是都向这个平均值靠拢。计算各台传动电机和所有电机的负载平均值的偏差，将负载平偏差转化为每台电机的速度修正值，并和原速度设定值叠加在一起对电机转速进行调节修正。即负载分配控制的任务就是为各台传动电机计算速度设定值并把设定值送给相关的电气传动控制部分。

本实用新型的技术方案是：一种连铸拉矫机动态负载分配控制装置，包括控制器以及与控制器连接的速度修正值计算器，连铸拉矫机各台传动设备的驱动电机分别与速度控制***和电机的负载检测器串接，各负载检测器的输出信号接入速度修正值计算器，由控制器将控制信号接入各速度控制***。

速度修正值计算器由串接的平均电流计算单元、偏差电流计算单元、速度修正值的计算单元构成。

控制器包括有速度设定值的计算单元。

本实用新型的有益效果是：动态负载分配控制装置实时的、精准的均衡了各台传动电机的负载，其动态、稳态特性也满足控制***的性能指标要求，使每个传动辊施加到坯壳表面的力基本上是平均的分配，消除了对板坯质量的负面影响，同时还解决了部分传动电机长期负载过大的问题。通过现场实际证明了该负载分配控制装置是切合连铸机的生产实际的，可以用来优化生产。

附图说明：

图1：本实用新型结构示意图。

图2：本实用新型负载分配控制装置的速度修正值计算器结构块图。

图3：本实用新型负载分配控制装置的控制器结构块图

图中：1-速度控制***(德国西门子-6SE70系列)，2-负载检测器，型号为瑞典莱茵公司(LEIN&LINDE公司)，3-驱动电机(德国西门子1LA)，4-负载分配控制装置(德国西门子S7-400系列)，5-速度修正值计算器，6-控制器，7-平均电流计算单元，8-偏差电流计算单元，9-速度修正值的计算单元，10-速度设定值的计算单元。

图1中表示连铸机拉矫***的有关的所有设备：每台传动设备都有一台驱动电机3，各电机的负载检测器2用于检测负载电流值，速度控制***1对各台电机进行控制，负载检测器、速度控制***与负载分配控制装置4连接。负载检测器2检测的各驱动电机的实际负载值(Ii)输入到速度修正值计算器5，通过控制算法算出各驱动电机的速度修正值(n_i cor)，然后速度修正值计算器5将速度修正值(n_i cor)送入控制器6计算出各台电机的速度设定值(n_i set)，并最后从控制器6输出到速度控制***1，对各台电机的速度进行调整由此实现连铸拉矫***的负载分配控制。

图2说明负载分配控制装置的速度修正值计算器5的控制，包括：平均电流计算单元7，偏差电流计算单元8，速度修正值的计算单元9。

图3说明负载分配控制装置的控制器6的控制，主要有速度设定值的计算单元10。

具体实施方式：

参照图1，下面说明连铸拉矫机动态负载分配控制装置，装置由速度修正值计算器5、控制器6两个部分组成的。

一)速度修正值计算器5

从图2可以知道：负载分配控制装置的速度修正值计算器5主要功能为实现包括平均值的计算，速度修正值的计算任务。

平均电流计算单元7的输入输出参数有：

●I₁、I₂、I_i、……I_n——传动电机的实际电流值。

●I₁₀、I₂₀、I_i0、……I_n0——传动电机的空载电流值。

●I_m——所有处于负载分配控制的传动电机实际电流(I_i)和空载电流(I_i0)之差的平均值。

偏差电流计算单元8的输入输出参数有：

●ΔI_i＝I_i-I_i0——该传动电机实际电流(I_i)和空载电流(I_i0)之差

●I_i cor——该传动电机的偏差电流

速度修正值的计算单元9的输入输出参数有：

●n_i rat——额定速度(r.p.m)

●I_i rat——额定电流

●n_i cor——速度修正值

1平均值的计算

1.1空载电流(I₀)的自动校正

每台电机的空载电流(I_i0)输入到速度修正值计算器的平均电流计算单元7，能够用一个布尔选择器自动被测量并存在存储器中。

1.2确定处于负载分配控制范围内的传动电机数量(N)

通过铸机跟踪***来计算处于负载分配控制范围内的传动电机数量(N)。

1.3 I_m的计算公式：

平均电流计算单元7根据处于负载分配控制范围内的传动电机数量(N)将负载检测器2输出的每台电机的负载电流(Ii)求和，然后得出负载的平均值。有下列公式(1)：

$I_m\left[A\right]=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I_i-I_{\mathrm{io}})}{N}---\left(1\right)$

I_m——所有处于负载分配控制的传动电机实际电流(I_i)和空载电流(I_i0)之差的平均值。

I_i——实际电流

I_i0——空载电流

N——处于负载分配控制范围内的传动电机数量(N)

2速度修正值的计算

速度修正值计算器5的另一任务是由速度修正值的计算单元9将负载电流值(ΔI_i)和平均电流(I_m)之间的偏差按照一定的比率转化速度偏差，即速度的修正值(n_i cor)。有下列公式(2)：

$n_{\mathrm{icor}}[r.p.m]=\frac{(I_m-\mathrm{\Δ}{I}_i)\×n_{\mathrm{rat}}}{I_{\mathrm{irat}}}---\left(2\right)$

n_i cor——速度修正值(r.p.m)

I_m——所有处于负载分配控制的传动电机实际电流(I_i)和空载电流(I_i0)之差的平均值。

ΔI_i——实际电流(I_i)和空载电流(I_i0)之差(I_i-I_i0)

n_i rat——额定速度(r.p.m)

I_i rat——额定电流(A)

二)控制器

从图3可以知道：负载分配控制装置的控制器6主要功能为实现速度设定值的计算。速度设定值的计算单元10的输入输出参数有：

●D_i——辊径

●G_i——传动比

●v_i cast——速度设定值(m/min)

●n_i set——速度设定值(r.p.m)

速度设定值的计算

控制器6接收速度修正值计算器5的速度的修正值(n_i cor)，修正原速度设定值(v_i cast)后产生转速设定值(n_i set)，从而对各台驱动电机的转速进行调节，有下列公式(3)：

$n_{\mathrm{iset}}[r.p.m]=\frac{1000\×v_{\mathrm{icast}}\×G_i}{D_i\×\mathrm{\Π}}+n_{\mathrm{icor}}---\left(3\right)$

n_i set——速度设定值(r.p.m)

v_i cast——速度设定值(m/min)

D_i——辊径(mm)

G_i——传动比

n_i cor——速度修正值(r.p.m)

∏——圆周率

由于连铸生产工艺是一个动态的过程，即铸坯在铸机中被矫直并移出所需的拉坯力是一个变化的值，这样拉矫***的输出的拉坯力也要随之发生变化，且拉矫***的各台传动电机相对输出的拉坯力的大小也是变化的，即拉矫***所的负载分配是动态的。于是可知平均负载Im必然是变化的。但由于负载分配控制装置的作用各传动电机的输出负载均向平均负载方向靠近，故所有电机的负载也就趋向均衡、一致了。

动负荷分配***的投产使用后，***性能良好，运行稳定，改善了部分驱动电机长期过载的状况，提高了铸坯表面质量。

Claims (3)

1.一种连铸拉矫机动态负载分配控制装置，其特征是：包括控制器以及与控制器连接的速度修正值计算器，连铸拉矫机各台传动设备的驱动电机分别与速度控制***和电机的负载检测器串接，各负载检测器的输出信号接入速度修正值计算器，由控制器将控制信号接入各速度控制***。

2.根据权利要求1所述的一种连铸拉矫机动态负载分配控制装置，其特征是：速度修正值计算器由串接的平均电流计算单元、偏差电流计算单元、速度修正值的计算单元构成。

3.根据权利要求1所述的一种连铸拉矫机动态负载分配控制装置，其特征是：控制器包括有速度设定值的计算单元。

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