三机架冷连轧机直流调速系统的设计
运动控制课程设计
课题名称： 三机架冷连扎机直流调速系统的设计 学院名称： 信息科学与工程学院 专业班级： 自动化1003班 学 号: 0909101504 学生姓名： 张学玲
指导老师： 刘振焘
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三机架冷连轧机直流调速系统的设计
目录
前言???????????????????????????3 第一章 绪论????????????????????????4 第二章 调速方案的选择???????????????????7 第三章 调速系统结构的设计?????????????????17 第四章 双闭环调速系统的常规工程设计????????????23 第五章 恒张力控制系统???????????????????26 第六章 逻辑无环流系统的调试????????????????29 第七章 结束语???????????????????????35
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三机架冷连轧机直流调速系统的设计
前 言
本次的课程设计总共一周，是本学期所学的《电力拖动自动控制系统——运动控制系统》进行一次全面的总结，是从理论到实际的升华，课程设计的内容是三机架冷连轧机直流调速系统的设计。
冷连轧机是供冷轧铝板带、铜板带等带材之用，在工业现代化进程中，钢铁工业一直是基础产业，地位重要，而冷板带的生产又是钢铁工业发展中的重要方向之一。冷连轧机即生产板带的生产设备，其性能的好坏直接决定板带的质量，进而影响我国工业化 ，所以冷连轧机的发展十分重要。冷连轧机控制系统的核心就是电机的控制，可将其视为一个复杂的电力拖动系统。
目前在许多需要调速或快速正反转的电力拖动领域中广泛应用的是直流调速设计方法，直流电动机具有良好的起、制动性能，易于在大范围内平滑调速，其优点是简单方便，但设计的系统性能指标是相同的，实际系统所要求的指标往往是不同的，所以采用双闭环调速系统的设计方法不一定都能得到满意的结果。如果我们在按上述设计法确定调节器形式的基础上，再找出调节器参数改变时对应系统性能指标的变化趋势，那么在实际系统的设计和调速时就可以根据得到的变换趋势，按系统性能指标的要求来调整和选择调节器参数，从而获得实际系统要求的动态响应。
从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动系统包括调速系统、位置随动系统（伺服系统）、张力控制系统、多电机同步控制系统等多种类型，各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的电力拖动控制系统。
随着科技的发展，直流调速系统的控制方法不断创新，控制性能不断提高。直流双闭环调速系统可谓直流调速经典方法，具有很好的控制性能，其实现方式也扩展到了全数字式。
此课程设计，将给我们很多的启发。
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三机架冷连轧机直流调速系统的设计
第一章 绪论
1.1 课程设计的背景、目的和要求 1.1.1设计的背景
三机架冷连轧机是供冷轧紫铜及其合金条材之用，为了提高其生产效率，冷连轧机将带材原料经过一个次轧制过程轧成所需厚度、平整度和表面光洁度的冷轧带卷。在冷轧铜板带的控制系统中，为了保证产品质量和工艺过程的稳定，冷连轧机的轧制速度需要进行严格的控制，冷连轧机的轧制速度一般指轧件出口处的速度，三机架冷连轧机布置图如图1.1，在本设计中指3#主工作架工作辊出口处的速度，轧制速度作为轧机的一项重要工艺指标，与连轧机本身的结构、生产能力、轧件的工艺特性以及轧制时的操作条件都有很大的关系。
为了控制连轧机的轧制速度，要求冷连轧机左边的开卷机工作在发电状态，最右边的卷取机工作在电动状态。
图1.1 三机架冷连轧机布置图
1.1.2 设计目的
运动控制系统是自动化专业的主干专业课，具有很强的系统性、实践性和工程背景，运动控制系统课程设计的目的在于培养学生综合运用运动控制系统的知识和理论分析以及解决运动控制系统设计问题，使学生建立正确的设计思路，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究、查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力、设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。
1.1.3 设计要求
1)三台主工作机架的主电动机参数要求均一样，只设计一台控制系统就行。 2)设计指标：稳态无静差，电流超调量?i?5%，空载起动到额定转速时的速度超调量?n?10%。
1.1.4 直流电动机参数： Pnom?550kW，Ucom?750V，Inom?780A，nnom?370rmin，Ce?1.19V?min/r，R?0.1?，GD2?783.5N?m2，允许电流过载倍数??1.5。
1.2 冷连轧机简介及其工艺流程 1.2.1 冷连轧机的简介
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三机架冷连轧机直流调速系统的设计
轧制方式主要有可逆式轧制方式和连续式轧制方式，小规模的冷轧厂，应首先选择可逆式轧制方式。如果可逆式轧制方式不能覆盖设计产量的话，那就应该考虑选择连续式轧制方式。特别是对于年生产规模大于80万吨，产品品种和规格并不是很复杂时，则优先考虑多机架的连轧方式。
连续式轧制的主体设备是连轧机，由多个机架组成，三个到六个机架不等，视带钢最终厚度、带钢总压下量要求而定（在本次设计中机架数已规定为3个）。 冷连轧机一般选用4辊或6辊机型。对于那些难轧制的金属，如果选用直径较大的4辊轧机，由于所需的轧制力大，轧制将变得十分困难，甚至不可能获得最终厚度。减小工作辊直径，也就是减小了轧辊与带钢的接触弧长度，降低单位宽度轧制力，是解决这个问题的有效途径，因此，带钢的材料特性决定了选用何种机型。一般说来，在普通4辊轧机或6辊轧机中，考虑到轧辊允许的挤压应力以及工作辊水平稳定问题，4辊轧机支撑辊与工作辊直径比在2.5~2.8范围内，6辊轧机支撑辊直径与工作辊直径比可大些，在3.3~3.7范围。在本次设计中我们采用4辊轧机机型。
连续式轧制最大的特点是产量高，年轧制量一般在80~250万吨，甚至还可以更高。连续式轧制是一种高效率的生产方式，轧制速度比可逆式要高，目前最高轧制速度已达到2500m/min水平，可逆式轧制速度一般在1400m/min以下。成材率高是连续轧制的另一特点。由于连续轧制避免了一卷带钢反复开卷和卷取，大大地降低了带钢表面被擦伤划伤的可能性。如果带钢最终表面要求有一定粗糙度时，在可逆式轧制时最后道次必须更换上经毛化的工作辊，而连续轧制就很容易实现，只要在最末机架使用毛化工作辊即可。
大多数的宽带钢冷连轧机的设计最薄可轧厚度都在0.25mm以上，但出于提高机组生产效率的考虑，实际上生产的厚度往往在0.3mm以上，因为带钢厚度越薄，可轧的宽度就越窄。在本设计中，来料厚度为2.5~6.0mm，成品厚度为1.0~2.5mm，根据上述的经验值，完全是可实现的。
1.2.2 工艺流程
钢卷由吊车放至步进梁，步进梁传送，将钢卷送至钢卷小车，由钢卷小车将其运至开卷机，开卷后经矫头机矫直带头，送至双切剪（用于切头、切尾），经过焊机将之与前一卷带钢的带尾焊接，进入入口活套，然后经过拉伸矫直（使表面的氧化皮易于剥落），进入酸洗槽，去除钢材表面的氧化铁皮，进入中间活套，进入中间活套，经开槽机，圆盘剪进行切边，然后进入出口活套及三机架冷轧机，经飞剪，去卷取机。在出口步进梁上进行称重、打捆、入库堆放。 综上，可将上述的工艺流程简要概括为以下所示：
板材加热 酸洗 三机架冷连轧机 退火 平整机 成卷。
1.3 三机架冷连轧机生产工艺对电力拖动的要求及其控制原理 1.3.1 生产工艺对电力拖动的要求
1)起动到给料速度 到规定速度 制动到给料速度 停止。 2)机架速度自动保持不变，机架间张力自动保持不变。 3)各机架可单独起、制动和联合起制动。
4)可以用任何轧制速度，知道电动机的极限值。 5)连轧机除正常停机外，还应有快速停车。 6)在连轧过程中或在过渡过程中，卷取机和第三机架的条材的张力应自动保持
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