Method limiting dynamic loads of electromechanical systems of plate mill stand

Karandaev, A. S.; Gasiyarov, Vadim R.; Maklakova, E.A.; Loginov, B. M.; Khramshina, Ekaterina A.

doi:10.1109/eiconrus.2018.8317180

Cited by 6 publications

(6 citation statements)

References 7 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…References [19,20] describe limiting the dynamic torque by capturing the fed metal when the electric drive is accelerated (pre-acceleration) to ensure preliminary angular play closure. Figure 2 shows a simplified functional chart of the electric drives powering the reversing-stand rolls in Mill 5000, which uses this principle [21]. Information from the current metal tracking system for conveyor tables is used to find when to trigger pre-acceleration.…”

Section: Statement Of Problemmentioning

confidence: 99%

Dynamic Torque Limitation Principle in the Main Line of a Mill Stand: Explanation and Rationale for Use

et al. 2019

View full text Add to dashboard Cite

This paper substantiates why it is necessary to limit the dynamic loads in stand shafts when closing angular gaps. The paper is a feasibility study of a concept developed specifically to limit each of the factors that affect amplitude of the dynamic torque; limitations applied are determined on a case-by-case basis. The research team studied the components of elastic torque in a dual-mass electromechanical system of Mill 5000 caused by vibrations arising from the elasticity of transmission as well as from the vibrations caused by elastic collision itself. It is shown that the lowest possible pre-acceleration is necessary for decreasing the dynamic coefficient at a near-nominal load torque. A principle of limiting dynamic loads when closing an angular gap is proposed, which implies collecting tachograms of an electric drive subjected to positive or negative acceleration before and after the fed metal is captured. The research team has developed drive control principles to implement this approach. The recommendation is to upgrade the electric drives of the reversing stand in Mill 5000.

show abstract

Section: Statement Of Problemmentioning

confidence: 99%

Dynamic Torque Limitation Principle in the Main Line of a Mill Stand: Explanation and Rationale for Use

et al. 2019

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Refs. [6,7] have proved that, in the gearless main lines, the properly chosen preliminary acceleration time ensures a guaranteed gap closure. In support of this, Figure 4 shows oscillograms of the motor torque M motor and speed n, as well as the torque M shaft measured on the Mill stand 5000 upper roll spindle shaft [46].…”

Section: Experimental Justification Of Preliminary Accelerationmentioning

confidence: 99%

“…The roll neck breakage is also a dangerous accident. Such damages are typical for horizontal stands of plate mills, including MMK PJSC's Mill 5000 (hereinafter-Mill 5000) [6,7]. The authors of [3] note that "changes in process modes, processed material properties, and the drive speed complicate the monitoring of angular and radial gaps in spindle joints".…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Developing Digital Observer of Angular Gaps in Rolling Stand Mechatronic System

et al. 2022

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Algorithms for monitoring the rolling mill mechatronic system state should be developed on the basis of modern digital technologies. Developing digital shadows (observers) of system state parameters in the periodic measurement mode is promising. This study relevance is defined by frequent emergency breakdowns of rolling stand mechanical transmissions. Most breakdowns are caused by worn end clutches (heads) of countershafts (spindles) transmitting rotation from the motor to the rolls. This is caused by elastic oscillations due to closing angular gaps when the metal enters the stand. The spindle joint angular gap increases over time with the mill operation. Therefore, it is an important diagnostic parameter that allows for an estimation of the transmission serviceability. In this regard, the problem of monitoring the angular gaps in the rolling stand mechatronic systems is relevant. The paper considers developing an observer of angular gaps in the spindle joints of the ‘electric drive-stand’ mechatronic system of the plate Mill 5000 of Magnitogorsk Iron and Steel Works PJSC (MMK PJSC). The monitored signal (angular gap) is calculated with the mathematical processing of the motor’s physical parameters (speed and electromagnetic torque), measured at a given frequency. The gap is determined indirectly by integrating the speed during its closing. To achieve this, the speed is controlled according to the triangular tachogram at no load. The stand’s electromechanical system modes have been studied using mathematical simulation. The observer’s practical use expediency has been reasoned. The structure of the observer-based angular gap monitoring information system is given. The system has been full-scale tested on Mill 5000, which has confirmed the developed algorithm efficiency. The study’s contribution is a justified and implemented concept of a relatively simple technical solution that can be commercially implemented without extra costs. The angular gap calculation algorithm does not involve complex mathematical techniques and can be implemented in industrial rolling mill controllers. Monitoring is automated without human involvement, which eliminates the human factor. The solution has a specific practical focus and is recommended for implementation at operating rolling mills.

show abstract

“…Каждый из этих способов реализован в виде алгоритмов автоматизированной системы управления (АСУ) реверсивной клети и прошел опытно-промышленные испытания на стане 5000. Результаты, подтвердившие техническую эффективность способов, представлены в [17,19]. Основным недостатком, выявленным при экспериментальных исследованиях, является несогласованность алгоритмов управления, реализующих эти способы.…”

Section: рис 2 осциллограммы моментов на валу верхнего и нижнего шпunclassified

“…1 также показаны места установки измерительных устройств (тензорезисторов и кольца), с помощью которых осуществляется измерение упругих моментов Динамические нагрузки, возникающие в момент захвата металла валками, приводят к ударам в механических соединениях шпинделя, износу и преждевременному выходу из строя механиче-7 ского оборудования. В результате повышается вероятность возникновения аварий, наиболее опасной из которых является поломка шпиндельных соединений [14,15]. Это предопределяет актуальность разработки способов управления электроприводами реверсивной клети, обеспечивающих ограничение динамических нагрузок при захвате металла валками.…”

unclassified

Method for dynamic load limitation at mechatronic systems of the plate mill stand

Гасияров¹,

Gasiyarov²

2019

MEI

View full text Add to dashboard Cite

Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, РоссияОбоснована актуальность разработки систем управления, обеспечивающих ограничение динамических моментов электроприводов реверсивной клети толстолистового прокатного стана при ударном приложении нагрузки. Актуальность заключается в том, что возникающие динамические нагрузки приводят к преждевременному износу технологического оборудования и возникновению аварийных ситуаций во время операций прокатки. Рассмотрены алгоритмы управления, обеспечивающие предварительный выбор зазоров в шпиндельных соединениях и компенсацию динамической ошибки регулирования скорости при захвате металла. Разработан способ управления электроприводами, объединяющий преимущества этих технических решений. Представлена функциональная схема системы управления, поясняющая реализацию способа. Разработана математическая модель электромеханической системы валков с учетом упругих связей в механических передачах. Представлены результаты моделирования переходных процессов скорости и момента электропривода в режиме захвата заготовки при реализации известных и разработанного способов управления. Предложен усовершенствованный алгоритм управления, согласно которому снижение скорости после захвата осуществляется с заданным отрицательным ускорением. Приведены результаты моделирования, подтвердившие техническую эффективность алгоритма. По результатам моделирования дано обоснование оптимального темпа замедления электропривода. Представлены осциллограммы скоростей и моментов электроприводов реверсивной клети стана 5000, полученные при реализации разработанного способа. В результате длительных исследований подтверждено улучшение динамических показателей по сравнению с аналогичными характеристиками в существующей системе электропривода. Ограничения динамических нагрузок достигается за счет предварительного выбора люфтов в валопроводах валков, а ограничения динамического моментапутем компенсации ошибки регулирования скорости. Сделан вывод о целесообразности внедрения разработанных технических решений.Ключевые слова: толстолистовой прокатный стан, прокатная клеть, электропривод, динамические нагрузки, ограничение, способ, динамическая модель, математическое моделирование, экспериментальные исследования, рекомендации. Введение Расширение сортамента толстолистовых прокатных станов за счет увеличения доли проката из труднодеформируемых марок стали, предназначенного для производства труб большого диаметра, является общепризнанной мировой тенденцией. В этих условиях увеличиваются нагрузки электромеханических систем горизонтальных валков прокатной клети в установившемся и динамических режимах. Поэтому проблема ограничения динамических нагрузок в момент захвата металла валками приобретает дополнительную актуальность.Физические процессы, возникающие при заполнении очага деформации, изучались многими авторами. Среди известных публикаций следует отметить труды специалистов SMS-Demag, Siemens, General Electric и ряда японских фирм [1][2][3][4][5]. В научных публикациях [6-8] представлены разработки, направленн...

show abstract

Method limiting dynamic loads of electromechanical systems of plate mill stand

Cited by 6 publications

References 7 publications

Dynamic Torque Limitation Principle in the Main Line of a Mill Stand: Explanation and Rationale for Use

Dynamic Torque Limitation Principle in the Main Line of a Mill Stand: Explanation and Rationale for Use

Developing Digital Observer of Angular Gaps in Rolling Stand Mechatronic System

Method for dynamic load limitation at mechatronic systems of the plate mill stand

Contact Info

Product

Resources

About