冷轧开卷机张力控制系统分析

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1、冷轧开卷机张力控制系统分析【摘要】冷轧是带钢生产中一个最重要的工序，而开卷机是冷轧生产的关键设备，简单论述了首钢京唐1700酸轧开卷机张力控制系统的原理。同时对开卷机张力断带保护及卷径记忆测量等内容进行了分析，从而达到为技术人员更好地控制开卷机，便于日后维护优化工作目标，以满足高质量产品的需求。　　【关键词】开卷机张力控制卷径　　一、前言　　在冷轧薄板生产中，为了得到高质量的带钢产品，必须在入口张力辊与开卷机机之间建立足够的带钢张力，能抵抗各种干扰并保持张力恒定。如果张力波动，对带钢开卷时会产生时紧时松的现象，造成钢卷层间窜动和推拉，很容易堆钢，

2、甚至断带，无法进行生产。因此，酸洗入口的开卷机张力控制十分重要。　　二、张力控制系统原理　　首钢京唐1700酸轧开卷机的张力控制通过PLC计算出电流调节器的给定值来对开卷机的电动机进行控制，以达到保持张力恒定的目的。电流计算方式如下：　　（1）　　式中：为张力电流给定值；为电机张力电流；为电机加减速电流；为机械损耗电流。　　（一）张力电流计算　　电机的力矩公式是：（2）　　带钢对开卷机产生的张力力矩：（3）　　为了保持带钢张力T的恒定，电机应该提供与钢卷卷径D成正比的张力力矩，即（2）式应该等于（3）式，得到（4）　　式中：T为带钢张力；I为电枢

3、电流；D为钢卷直径；为交流电机力矩常数；为电机力矩；g为重力加速度；为开卷机力矩。从（4）式中可以看出，为了保持带钢张力T的恒定，就要保持电机电枢电流I与不断在减小的钢卷直径D成正比的关系。　　（二）动态补偿　　开卷机、电动机和带钢均有运动惯性，在加减速时电动机将要消耗动态力矩，如不加以补偿将使带钢张力发生波动，必须对电枢电流进行补偿，才可以克服加减速对带钢张力的影响。根据公式：转矩=转动惯量*角加速度，得到：　　（5）　　式中：为升降速时的动态转矩；J为转矩惯量，，　　将上述关系代入（5）式得到：（6）　　式中：为飞轮惯量；N为电机转速；t为加

4、速/减速时间。　　在升降速时的动态力矩应该与电机的输出力矩相等，这样才能使带钢在动态变速过程中保持张力恒定，即（2）式等于（6）式得出：（7）　　在公式（7）中，实际的由下列几部分构成：　　其中：　　式中：为电机的；为机械的；为钢卷；ax（卷径预置）存在记忆单元。开卷机工作时卷径记忆单元所记忆的卷径值与开卷机角速度n（取自于开卷机测速发电机）相乘得模拟线速度V。这个模拟线速度V与实际板材线速度相比较，如果差值e=0，则说明卷径记忆单元所记忆卷径值与实际卷径相符；【摘要】冷轧是带钢生产中一个最重要的工序，而开卷机是冷轧生产的关键设备，简单论述了首钢

5、京唐1700酸轧开卷机张力控制系统的原理。同时对开卷机张力断带保护及卷径记忆测量等内容进行了分析，从而达到为技术人员更好地控制开卷机，便于日后维护优化工作目标，以满足高质量产品的需求。　　【关键词】开卷机张力控制卷径　　一、前言　　在冷轧薄板生产中，为了得到高质量的带钢产品，必须在入口张力辊与开卷机机之间建立足够的带钢张力，能抵抗各种干扰并保持张力恒定。如果张力波动，对带钢开卷时会产生时紧时松的现象，造成钢卷层间窜动和推拉，很容易堆钢，甚至断带，无法进行生产。因此，酸洗入口的开卷机张力控制十分重要。　　二、张力控制系统原理　　首钢京唐1700酸轧

6、开卷机的张力控制通过PLC计算出电流调节器的给定值来对开卷机的电动机进行控制，以达到保持张力恒定的目的。电流计算方式如下：　　（1）　　式中：为张力电流给定值；为电机张力电流；为电机加减速电流；为机械损耗电流。　　（一）张力电流计算　　电机的力矩公式是：（2）　　带钢对开卷机产生的张力力矩：（3）　　为了保持带钢张力T的恒定，电机应该提供与钢卷卷径D成正比的张力力矩，即（2）式应该等于（3）式，得到（4）　　式中：T为带钢张力；I为电枢电流；D为钢卷直径；为交流电机力矩常数；为电机力矩；g为重力加速度；为开卷机力矩。从（4）式中可以看出，为了保持

7、带钢张力T的恒定，就要保持电机电枢电流I与不断在减小的钢卷直径D成正比的关系。　　（二）动态补偿　　开卷机、电动机和带钢均有运动惯性，在加减速时电动机将要消耗动态力矩，如不加以补偿将使带钢张力发生波动，必须对电枢电流进行补偿，才可以克服加减速对带钢张力的影响。根据公式：转矩=转动惯量*角加速度，得到：　　（5）　　式中：为升降速时的动态转矩；J为转矩惯量，，　　将上述关系代入（5）式得到：（6）　　式中：为飞轮惯量；N为电机转速；t为加速/减速时间。　　在升降速时的动态力矩应该与电机的输出力矩相等，这样才能使带钢在动态变速过程中保持张力恒定，即（

8、2）式等于（6）式得出：（7）　　在公式（7）中，实际的由下列几部分构成：　　其中：　　式中：为电机的；为机械的；为钢卷；ax（卷径预置