Снижение динамических нагрузок электромеханических систем черновых клетей с синхронными нерегулируемыми двигателями

• Автор: Бессонов, Артём Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 154 с. : ил.

* ВВЕДЕНИЕ
1. ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЧЕРНОВЫХ КЛЕТЕЙ
1Л. Обзор исследований динамических нагрузок в приводных линиях
прокатных станов
1.2. Схемные решения ограничения динамических нагрузок
1.3. Основные подходы моделирования главной линии прокатного
стана с электроприводом от синхронного двигателя
ВЫВОДЫ
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ ЛИНИИ ПРОКАТНОГО СТАНА
С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ОТ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
2.1. Параметры электромеханической системы, влияющие на построение
модели черновой клети
2.2. Построение математической модели главной линии прокатного
стана с электроприводом от синхронного двигателя
2.3. Построение структурной схемы главной линии прокатного
стана с электроприводом от синхронного двигателя
2.4. Построение структурной схемы главной линии прокатного стана с электроприводом от синхронного двигателя с учетом
демпферной обмотки и насыщения на переходные процессы
2.5. Построение модели черновой клети №5 стана 2000 ОАО «НЛМК»
в программе МАТЬАВ
2.6. Адекватность построенной модели реальным данным
ВЫВОДЫ
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОГРАНИЧЕНИЙ ДИНАМИЧЕСКИХ
НАГРУЗОК НА МОДЕЛИ ЧЕРНОВОЙ КЛЕТИ
3.1. Общие принципы ограничения динамических нагрузок

клети прокатного стана

3.2. Натяжение кинематической цепи черновой клети при помощи
воздействия на цепь возбуждения синхронного двигателя
т 3.3. Ограничение динамических нагрузок с помощью автоматического
регулирования возбуждения
3.4. Ограничение динамических нагрузок с помощью преобразователя
частоты
ВЫВОДЫ
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ
НАГРУЗОК ЧЕРНОВЫХ КЛЕТЕЙ
■ V
4.1. Ограничение динамических нагрузок при помощи торможения
валков и воздействия на цепь возбуждения синхронного двигателя
4.2. Описание устройства выборки люфтов в линии привода прокатного
стана
4.3. Экспериментальное исследование ограничения динамических нагрузок
с помощью тормозного устройства
4.4. Определение степени влияния электромеханической связи
черновой клети на разрушение фундамента стана
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Технические данные синхронного двигателя №5
стана 2000 ОАО «НЛМК»
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Построение угловой характеристики синхронного
двигателя черновой клети №5
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Осциллограммы переходных процессов черновой
клети №5 стана 2000 ОАО «НЛМК» полученные на модели
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Фрагменты модели черновой клети
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Практическое применение результатов диссертационной работы
Актуальность работы. Серьезной проблемой на стане горячего проката металла, возникающей при эксплуатации электромеханических систем черновых клетей с синхронными нерегулируемыми двигателями на нём, является высокая динамическая загруженность оборудования, приводящая к его преждевременному износу и поломкам. А именно, в процессе работы данных станов, возникают поломки рабочих валков, муфт, шестеренных валков, шпинделей, корпусных и крепежных деталей редукторов и др. оборудования; возникает преждевременный износ подушек рабочих валков, проем станин клетей, лопастей, вилок и вкладышей универсальных шпинделей; разрушаются зубчатые передачи в кинематических линиях клетей; в электроприводах на основе синхронных двигателей возникают пробои пазовой изоляции, обмоток статоров, ломается ротор двигателя и т.д. [43] Это только часть поломок на клетях. Анализ статистики поломок показывает, что 90% разрушений деталей машин носят усталостный характер и происходят в результате действия переменных динамических нагрузок [38]. В совокупности все это приводит к росту эксплуатационных расходов, текущих простоев станов, к уменьшению прочности прокатного оборудования, снижению долговечности и производительности механизмов, к ухудшению качества проката. При этом, разнообразие и сложность технологических процессов при производстве проката, широкая номенклатура и высокая энерговооруженность оборудования, постоянно растущий уровень их автоматизации предъявляют к электроприводу прокатных станов весьма широкий спектр технико-экономических требований, определяющими из которых являются эксплуатационная надежность и реализация электроприводом всех предъявляемых к нему технологических требований с максимальной производительностью проката. Перспективы развития и модернизации электропривода прокатных станов неразрывно связаны с совершенствованием и развитием технологии производства проката и заставляют исследователей искать наиболее оптимальные пути перевооружения промышленности.
Учет насыщения СД при моделировании трудоемок. Насыщение по основному потоку и потокам рассеяния играют разные роли в рабочих режимах СД. Насыщение по основному потоку сильно влияет на параметры и свойства СД [13]. Но этот вид насыщения не препятствует реализации возможностей СД в регулируемых ЭП.
Насыщение по потокам рассеяния значительно меньше влияет на режимы и параметры СД. Заметное влияние проявляется только при повышенных кратностях токов якоря и возбуждения. Точный учет насыщения СД весьма сложен. Поэтому здесь предлагается рассмотреть приближенный учет насыщения, введением нелинейного аппроксимирующего звена рис. 2.6 в структурную схему СД, представленную на рис. 2.4.
2.4. Построение структурной схемы главной линии прокатного стана с электроприводом от синхронного двигателя с учетом демпферной обмотки и насыщения на переходные процессы
Согласно теории обобщенной машины обмотка возбуждения СД размещена на оси й, см. рис. 2.3 и подключена к источнику постоянного напря-жения ив. Обмотки фаз статора питаются симметричной двухфазной системой напряжения:
и,И иімах'8Іп0зл, (2.13)
и„ и^СОБЭэ
где 0ЭЛ= | [сооО) - ю(0]-сИ - угол отклонения ротора от результирующего магнитного поля СД; соо(0 - скорость вращения магнитного поля статора СД; Уїмах- максимальное напряжение на статоре СД.