DE1438856A1

DE1438856A1 - Antrieb fuer Walzwerke

Info

Publication number: DE1438856A1
Application number: DE19631438856
Authority: DE
Inventors: Per Kain; Toeroek Dipl-Ing Vilmos
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1963-11-04
Filing date: 1963-12-11
Publication date: 1969-04-24
Also published as: DE1438856B2; DE1438856C3; GB1080488A; US3353384A; BE655268A

Description

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Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget S-/ Västeras /Schweden

Antrieb für Walzwerke

Die Erfindung betrifft einen aus mindestens zwei elektrischen Antriebsmotoren bestehenden Antrieb für Walzwerke, wobei jeder Motor entweder eine Arbeitswalze des gleichen Walzenstuhles oder zweier hintereinander angeordneter Walzenstühle antreibt. Da hierbei beide Arbeitswalzen das gleiche Werkstück bearbeiten, so ist es wichtig, die Drehmomente und auch die Drehzahlen beider Motoren aufeinander abzustimmen.

Bei parallel arbeitenden Motoren ist es an sich bekannt, mit den Betriebsgrössen des einen Motors die des anderen im Sinne einer gewünschten Lastverteilung zu beeinflussen. Die üblicherweise für den Lastausgleich verwendeten Betriebsgrössen sind Ankerstrom und Ankerspannung. Für diese gilt, dass sie auch die Verluste und die Beschleunigungs- und Verzögerungsmomente des Motors einschliessen und deshalb bei Walzwerken der obengenannten Art für die Verteilung der Belastung auf die verschiedenen Motoren und für ihre Kompoundierung weniger geeignet sind. Bekannt für die Einstellung der Drehmomente parallel arbeitender Motore ist auch, das Moment jedes Motors mit Hall-Generatoren zu messen. Ihre Eingangsgrössen sind aber der Ankerstrom und der Magnetfluss des Motors, d.h. auch die von Hall-Generatoren erzeugten Spannungen sind für Regelzwecke weniger geeignet. „,,,,, 909817/0146

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ORIGiNAL

AZ.: A 44 762 VIIIb/21c

ι / on οrc Anm.i ASEA, Västeras /Schweden

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Um bei einem Walzwerkantrieb mit parallel arbeitenden und mit Lastausgleich versehenen Motoren geeignete Regelgrössen zu erhalten, ist erfindungsgemäß an der Welle jedes Motors bzw. an den diese mit der zugehörigen Arbeitswalze kuppelnden Wellen ein Torsionsmesser mit einer elektrischen Ausgangsseite angebracht, die mit den Regelorganen eines anderen Antriebs organs des gleichen Antriebs verbunden ist und einen Lastausgleich der Motoren zustandebringt.

Bei einem Antrieb gemäss der Erfindung werden die angegebenen Drehmomente der Motoren gemessen, die Schwungmassen und die Verluste der Motoren wirken sich praktisch nicht mehr aus. Durch die Messgrössen der Torsionsmesser kann daher eine exakte Regelung mit kleiner Zeitkonstante erhalten werden, beispielsweise eine Regelung der Beiastungsverteilung zwischen den Motoren des Antriebes auf einen gewünschten Wert.

Weiter soll die Messgrösse jedes Torsionsmessers auch den Regelorganen de-s zugehörigen Motors zugeführt werden. Man kann dabei, z.B. bei einem Antrieb mit zwei Motoren, die Messgrössen beider zu einer resultierenden zusammensetzen, entsprechend der jeweiligen Belastungsverteilung zwischen beiden Motoren, und diese Grosse dem Regelorgan des Motors zuführen, um die Belastungsverteilung auf einen gewünschten Wert zu regeln, beispielsweise 1:1. Man kann auch die Messgrössen zu einer der Summe der Walzmomente beider Motoren entsprechenden Messgrösse zusammenfassen und diese den Regelorganen des entsprechenden Motors zuführen, um die statische Kompoundierung des Regelsystems zu beeinflussen, d.h. die Neigung

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der Kurve, die die Abhängigkeit des Walzmomentes von der Drehzahl wiedergibt. Die genannten beiden resultierenden Meßgrössen können weiter kombiniert werden, um eine geeignete Charakteristik des Regelsystems zu erreichen. Es ist offenbar, daß man die Möglichkeit hat, diese Kombination für verschiedene Betriebsverhältnisse zu ändern.

Man kann beispielsweise durch die Erfindung bei Duplexbetrieb eines Arbeitswalzenpaares die Belastungsverteilung zwischen den zwei antreibenden Motoren in einfacher Weise ständig konstant halten. Man erhält so die Lösung eines Problems, das nicht durch den an sich bekannten Antrieb eines Walzenpaares unter Zwischenschaltung einer mehr oder weniger elastischen Kupplung gelöst werden kann, da bei einem Duplexantrieb beide Arbeitswalzen dieselbe Drehzahl haben müssen. Ungleichmäßige Belastung der Motoren oder eine Differenz der Drehzahl kann Schaden des Walzwerks und Walzgutes verursachen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigen: Fig. 1 ein Walzwerk mit Duplexantrieb, Pig. 2 zwei hintereinanderiiegende Walzenstühle eines kontinuierlich oder umkehrbar arbeitenden Walzwerkes und .Fig. 3 einen P-I-Verstärker.

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Fig. 1 zeigt ein Walzwerk mit zwei Arbeitswalzen 11 und 12. Die Arbeitswalze 11 wird von einem Motor 13 angetrieben und die Arbeitswalze 12 von einem Motor 14. An den Wellen der Motore und 14 oder an den diese mit Walzen 11 bzw. 12 kuppelnden Wellen sind Torsionsmesser 15 und 16 angebracht, die das von jedem Motor abgegebene Moment M₁ bzw. M₂ messen. Me Torsionsmesser 15, T6 können verschiedener Art sein und bei einer Welle aus magnetostriktivem Material beispielsweise aus einer Anordnung bestehen, die mit drei im wesentlichen gleichen Magnetkernen die Welle umschließt und bei der die Kerne wie Statoren und Rotoren mit ausgeprägten Polen ausgeführt sind. Von den Magnetkernen hat einer eine Magnetisierungswicklung, die an einer Wechselstromquelle angeschlossen ist, die beiden anderen haben eine Meßwicklung, die an einem elektrischen Meßorgan angeschlossen ist. Die drei Magnetkerne sind nebeneinander in einem axial festgelegten Abstand voneinander angeordnet und im Verhältnis zueinander um im wesentlichen eine halbe Polteilung gedreht, so daß die in der Meßwicklung induzierte Spannung von der von der Torsionsbeanspruchung hervorgerufenen magnetischen Anisotropie in der Welle abhängig ist. Eine solche Anordnung ist z.B. in der deutschen Patentschrift Nr. 1 150 225 beschrieben.

Jeder Motor 13? 14 hat in herkömmlicher Weise einen Regelkreis 17 bzw. 18, in dem der Ankerstrom abgetastet und eine entspre-

. chende Meßgröße den Regelorganen der Motoren 13 bzw. 14 zugeco

° führt wird. In der Zeichnung ist das Regelorgan, eine regelbare

_». Speiseanordnung für den Anker und/oder das Feld, mit 19 bzw. 20

ν bezeichnet. Meßgrößen der Torsionsmesser, die dem abgegebenen

■** Moment M- bzw. Mp entsprechen, werden den Regelorganen des eigenen Motors über Leitungen 21 bzw. 22 zugeführt, und zwar der Eingangs·

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seite eines proportional-integrierenden Verstärkers 23 bzw. 24 (PJ-Verstärker) mit Strombegrenzung, d.h. der Verstärker hat eine auf einen Maximalwert begrenzte Ausgangsamplitude. Die Anordnung 23 bzw. 24 wirkt dadurch strombegrenzend, daß die Meßgröße mit der des Regelkreises 17 bzw. 18 verglichen wird. Die Absicht ist, eine Überbelastung der Motoren zu verhindern. Über die Leitungen 21 bzw. 22 werden die Meßgrößen von 15 bzw. 16 so zugeführt, daß eine Gegenkopplung von M- erhalten wird. Die Meßgrößen der Torsionsmesser 15, 16 werden über Leitungen 28 und jeweils auch den Regelorganen 19» 20 des anderen Motors (M- zu 14, M₂ zu 13) zugeführt, und zwar so, daß eine Rückkopplung erhalten wird. Sie werden der Eingangsseite eines proportionalen Verstärkers 25» 26 mit begrenzter Ausgangsamplitude und der Verstärkung 1:1 (k = 1) zugeführt. Die Ausgangsseite dieses Verstärkers ist an die Eingangsseite des PJ-Verstärkers 23 bzw. 24 geschaltet.

Die Meßgrößen sind innerhalb des interessierenden Meßbereiches praktisch proportional den Momenten M- bzw. Mp. Erfindungsgemäß wird für die dem Motor vom zugehörigen Torsionsmesser zugeführte Meßgröße der Proportionalitätsfaktor gleich k,. + k gewählt, wobei k,. ein dem Grad der Lastverteilung entsprechender Koeffizient und k der Grad der statischen Kompoundierung ist. Für die vom gleichen Torsionsmesser dem anderen Motor zugeführte Meßgröße wird der Proportionalitätsfaktor gleich k.. - k gewählt, wobei normalerweise k~ immer größer als k ist. Die resultierenden Meßgrößen werden somit am Eingang von 23:

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+ (k_f-k_n).M₂ - (k_f+k_n).M₁ = -^(M₁

Der Ausdruck -^.(M₁-M₂) kennzeich.net die Belastungsverteilung und der Ausdruck -k (M^+M₂) die Neigung der Kurve Walzmoment-Drehzahl, d.h. die sogenannte Statik.
Die den Regelorganen 20 zugeführte Meßgröße ist dann:

+ (k_f-Ic_n) .M₁ - (k_f+k_n).M₂ = -^.(M₂-M₁) - ^(Mg+KL,)

Durch Variieren der Werte k„ und k , d.h. der Rückkopplungsgrade, kann man das System mehr oder weniger im Hinblick auf Belastung und Statik regeln. Die Momentgrenze vom Verstärker 25 "bzw. 26° ist (k_t.+k_n) .M_1raax DZW. (VV-¹W' ^{wobei M}1max ^{υηά M}2max maximal zugelassene Momente an den Torsionsmessern 15 bzw. 16 sind. Indem die Meßgrößen vom Verstärker 25 bzw. 26 mit einer dem Moment entsprechenden Meßgröße an der Eingangsseite des PJ-Verstärkers 23 bzw. 24 verglichen werden, erreicht man, daß die Verstärker 25 und 26 momentbegrenzend sind. Hierdurch kann eine allzu große Meßgröße eines Torsionsmessers des anderen Motors oder einer anderen Meßgröße, z.B. eine von der Drehzahlregelung her, nicht eine mechanische Überbelastung des Motors und der von ihm angetriebenen Teile verursachen.

Die Drehzahl der Motoren 13, 14 wird durch Tachometergeneratoren 30, 31 gemessen, ihre Meßgrößen sowie eine Geschwindigkeitsbezugsgröße (leitung 27) werden der Eingangsseite der Verstärker 25 bzw. 26 zugeführt.

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Das beschriebene Ausführungsbeispiel hat zwei Motoren, aber die Erfindung ist auch auf Walzwerke mit mehreren Walzenstühlen mit Duplexbetrieb anwendbar. Auch zwischen den verschiedenen Walzenstühlen kann die Belastungsverteilung und eine gewisse Regelstatik, d.h. eine bestimmte Neigung der Walzmoment-Drehzahlkurve aufrechterhalten werden.

Eine Regelung zwischen zwei Motoren, die zu verschiedenen Walzenstühlen einer kontinuierlich oder umkehrbar arbeitenden Walzenstraße gehören, ist in Fig. 2 gezeigt. Der Motor 32 treibt die unten liegende Arbeitswalze 34 im Walzenstuhl 35 und der Motor die unten liegende Arbeitswalze im Walzenstuhl 37· Torsionsmesser 38 und 39 sind in derselben Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit dem Regelorgan 40 bzw. 41 des eigenen oder des anderen Motors je über einen PJ-Verstärker 42 bzw. 43 mit Strombegrenzung verbunden. Die Meßgröße vom Torsionsmesser des jeweils anderen Motors wird der Eingangsseite eines proportionalen Verstärkers 44 bzw. 45 mit Momentbegrenzung zugeführt. In diesem Pali ist es zweckmäßig, wenigstens in der Hauptsache auf eine gewisse Neigung der Kurve Walzmoment-Drehzahl zu regeln. Die genannte Anordnung kann vorteilhaft mit einer Anordnung nach Fig. kombiniert werden. Die PJ-Verstärker können gewöhnliche Verstärker sein, denen ein Widerstand in Reihe mit einer Kapazität parallelgeschaltet ist.

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Claims

- ö — Patentansprüche;

1. Antrieb für Walzwerke mit mindestens zwei durch je einen elektrischen Motor angetriebenen Arbeitswalzen,' bei dem sämtliche Motoren parallel arbeiten und je für sich mit einer ein-· stellbaren Geschwindigkeit antreibbar sind und eine Vorrichtung zum Lastausgleich zwischen den Motoren vorgesehen ist, die mit den Regelorganen eines der anderen Motoren verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle jedes Motors (13, 14) bzw. an den diese mit der zugehörigen Arbeitswalze kuppelnden Wellen ein Torsionsmesser (15,.16) mit einer elektrischen Ausgangsseite angebracht ist, die mit den Regelorganen (19, 20) eines anderen Motors deH gleichen Antriebs verbunden ist und den Lastausgleich zwischen den Motoren bewirkt.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgröße jedes Torsionsmessers (15, 16) auch den Regelorganen (19, 20) des zu ihm zugehörigen elektrischen Antriebsmotors zugeführt wird.

3· Antrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen mehrerer Torsionsmesser (15, 16) zu einer resultierenden zusammengesetzt werden, die der gewünschten Belastungsverteilung zwischen den Motoren entspricht.

_o· 4. Antrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß

oo die Meßgrößen mehrerer Torsionsmesser zu einer resultierenden

^* zusammengesetzt werden, die dem von den Motoren zusammen ent- ° wickelten Walzmoment entspricht.

^m 5· Antrieb nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Regelorganen (19, 20) der Motore sowohl eine resultierende

Meue Unferlagen (Art. 7 § I Abs. 2 Nr. I Sofc 3 des Ändawngiq«. V.

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Meßgröße entsprechend der gewünschten Belastungsverteilung wie auch eine resultierende entsprechend dem gemeinsam entwickelten Walzmoment zugeführt wird.

6. Antrieb nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen der Torsionsmesser (15, 16) den zugehörigen Motoren über einen proportional integrierenden Verstärker (23, 24) zugeführt werden, dessen Ausgangsseite mit dem Regelkreis (19» 20) des Motors (14, 13) verbunden ist, und gleichzeitig der Ausgangsseite der genannten Verstärker eine dem Ankerstrom des zugehörigen Motors entsprechende Meßgröße.

7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen der Torsionsmesser (15, 16) dem bzw. den anderen Motoren über Verstärker (25, 26) zugeführt werden, deren Ausgangsseite mit der Eingangsseite der die zugehörigen Meßgrößen übertragenden Verstärker (23, 24) verbunden ist.

8. Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Torsionsmessern (15, 16), die die Magnetostriktion der aus ferromagnetische!! Werkstoff bestehenden Welle zur Bestimmung der Torsionsbeanspruchung der Welle ausnutzen.

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