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Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur Verringerung bzw. Kompensation von Drehzahleinbrüchen beim Einfädeln eines Walzgutes in ein Walzgerüst, dessen Walzendrehzahl mit einem Regler geregelt wird.

In einer Fertigstraße verursacht das einlaufende Bandmaterial beim Anstich in jedem Gerüst eine sprungartige Belastung. Für die Walzantriebe bedeutet dies ein steiles Ansteigen des Belastungsmomentes. Aufgrund des endlichen Massenträgheitsmomentes des Antriebs, bestehend aus den Massenträgheitsmomenten des Motors, der Kupplungen, Spindeln, Getrieben und Walzen, bricht zunächst die Drehzahl des Antriebs ein. Der Drehzahlregler sorgt danach für eine Rückführung der Drehzahl auf ihren Sollwert. Der Drehzahleinbruch verursacht eine Abbremsung des einlaufenden Bandes gegenüber dem im Stichplan vorbestimmten Geschwindigkeitssollwert, wodurch sich ein Materialrückstau ergibt. Dieser Rückstau äußert sich in der Bildung einer Bandschlinge vor dem Gerüst. Diese Bandschlinge darf nur so groß sein, daß sie von der Schlingenregelung und dem Schlingenheber beherrscht werden kann. Die Genauigkeit der Auslaufdicke des Bandes wird ebenfalls beeinflußt.

Eine Standard-PI-Drehzahlregelung ist bei hohen Anforderungen an die Größe der Schlinge, vor allem bei kurzen Lastanstiegszeiten, wie sie an den letzten Gerüsten einer Fertigstraße auftreten, häufig nicht dynamisch genug.

Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur Verringerung bzw. Kompensation von Drehzahleinbrüchen beim Einfädeln eines Walzgutes in ein Walzgerüst anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 bzw. eine Einrichtung gemäß Anspruch 12 und/oder Anspruch 13 gelöst. Auf diese Weise lassen sich Drehzahleinbrüche deutlich verringern, wie z. B. Fig. 3 zeigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird besonders vorteilhaft für I-Regler oder als I-Regler ausgebildete Teilregler eingesetzt.

Besonders vorteilhaft ist es, das erfindungsgemäße Verfahren für einen Drehzahlregler einzusetzen. Wird die Drehzahlregelung durch einen Lastbeobachter ergänzt, wobei Integratoren zur Modellierung der Streckendynamik verwendet werden, so wird das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise auch für die Integratoren oder einen Teil der Integratoren zur Modellierung der Streckendynamik im Lastbeobachter verwendet.

Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Regelung

Fig. 2 das Ergebnis eines bekannten Verfahrens zur Verringerung von Drehzahleinbrüchen

Fig. 3 das Ergebnis bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verringerung von Drehzahleinbrüchen.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Reglers. Das Walzgerüst wird über einen mit einem Leistungsteil geregelten Motor 2 angetrieben, wobei dem Motormoment ein Lastmoment w entgegenwirkt. Die Walzendrehzahl ist dabei das Integral der Differenz von Antriebs- und Lastmoment. Dieser physikalische Zusammenhang wird durch den Integrator 3 modelliert. Diese Regelstrecke wird in der beispielhaften Ausgestaltung durch einen PI-Regler 1 in Abhängigkeit der Differenz von Solldrehzahl n* und Istdrehzahl n geregelt. In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird bei Einfädeln von Walzgut, insbesondere eines Walzbandes, in das Walzgerüst vom I-Anteil des PI-Reglers unabhängig von seinem Eingang ein Zusatzwert Wz für ein vorgegebenes Übergangszeitintervall Δt ausgegeben.

Um den Drehzahleinbruch zu reduzieren, wird in der bei spielhaften Ausgestaltung ein Lastbeobachter 16 vorgesehen. Er weist einen rückgeführten Integrator 6, ein Proportionalglied 5 und einen Lastintegrator 4 auf. An der Summationsstelle 7 wird die vom Integrator 6 nachgebildete Drehzahl ≙ mit der gemessenen Drehzahl n des Motors verglichen. Die Differenz wird u. a. dem Lastintegrator 4 zugeführt. Sein Ausgang ≙L entspricht im eingeschwungenen Zustand dem stationären Lastmoment ML. Dieses wird im Summierer 9 mit dem gemessenen Motormoment (Motorstrom . Fluß) verglichen und die Differenz dem Integrator 6 zugeführt. Das nachgebildete Lastmoment ≙L wird, wenn der Schalter 10 geschlossen ist, zu dem Drehzahlreglerausgang addiert. Der Drehzahlregler kann dann als P-Regler betrieben werden.

Zur weiteren Verbesserung ist das erfinderische Verfahren für den Lastbeobachter 16 einsetzbar, insbesondere für den Lastintegrator 4.

Das Walzkraftsignal 14 in Fig. 1 dient als Triggersignal für den Anstich. Bei Auftreten des Walzkraftsignals 14 gibt der Zusatzwertgeber 17 einen Zusatzwert Wz für die Dauer eines Übergangszeitintervalls Δt aus. Dieser Zusatzwert Wz ist Eingangsgröße in den Lastintegrator 4 bzw. und/oder beim Lastbeobachter 16 in den I-Anteil des PI-Reglers 1. Liegt der Zusatzwert Wz an, so gibt der Lastintegrator 4 (bzw. der I-Anteil des PI-Reglers 1) unabhängig von seinem Eingang den Zusatzwert Wz aus. Dieser beträgt vorteilhafterweise das 2fache des zu erwartenden Lastmoments ML. In einer weiteren Ausprägung kann (bei geschlossenem Schalter 11) der Zusatzwert Wz auch nur dem Integralanteil (I-Anteil) des PI-Reglers vorgegeben werden. Der Schalter 10 des Ausgangs des Lastbeobachters 16 ist dann geöffnet oder kein Lastbeobachter vorgesehen.

Der Zusatzwert Wz kann ein von der Zeit abhängiger oder vorteilhafterweise ein konstanter Wert sein. Dieser Wert beträgt vorteilhafterweise das 1,5- bis 2,5fache, insbesondere das 2fache, des beim Einfädeln des Walzgutes in das Walzgerüst erwarteten Lastmoments. Das Übergangszeitintervall ist vorteilhafterweise 10 msec bis 100 msec, insbesondere 20 msec bis 40 msec, lang.

In Ergänzung zum erfindungsgemäßen Verfahren ist ein Drehzahlkorrekturglied 18 einsetzbar, das einen Korrektursollwert Δn* ausgibt. Bereits vor dem Anstich wird dem gewünschten Drehzahlsollwert nn* der vom Betrag des zu erwartenden Lastmoments abhängige Korrektursollwert Δn* hinzuaddiert, so daß sich eine tatsächliche Solldrehzahl n* ergibt. Zum Anstichzeitpunkt bzw. Einfädelzeitpunkt te, der ebenfalls über das Walzkraftsignal 14 detektiert wird, wird der Korrektursollwert Δn* gemäß einer geeigneten Zeitfunktion zurückgenommen.

Fig. 2 zeigt das Verhalten der Drehzahl der Walzen über die Zeit t beim Einfädeln eines Walzbandes. Dabei erfolgt das Einfädeln des Walzbandes zum Zeitpunkt 0,5. Bezugszeichen 20 bezeichnet die gewünschte Solldrehzahl. Bezugszeichen 21 bezeichnet den Drehzahleinbruch bei einfacher Drehzahlregelung ohne zusätzliche Maßnahmen. Bezugszeichen 22 zeigt beispielhaft das Drehzahlverhalten bei Verwendung eines bekannten Korrektursollwertgebers, wie er in Fig. 1 mit Bezugszeichen 18 bezeichnet ist.

Fig. 3 zeigt das Verhalten der Drehzahl beim erfinderischen Verfahren. Dabei erfolgt das Einfädeln des Walzbandes zum Zeitpunkt 0,5. Bezugszeichen 23 bezeichnet die gewünschte Solldrehzahl. Bezugszeichen 25 bezeichnet den Drehzahleinbruch bei einfacher Drehzahlregelung ohne zusätzliche Maßnahmen. Bezugszeichen 24 bezeichnet die Drehzahl der Walzen bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zusammenhang mit einem Lastbeobachter entsprechend Bezugszeichen 16 in Fig. 1.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Verringerung bzw. Kompensation von Drehzahleinbrüchen beim Einfädeln eines Walzgutes in ein Walzgerüst, dessen Walzendrehzahl mit einem Regler geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler kurz vor dem Einfädeln des Walzgutes, beim Einfädeln des Walzgutes oder kurz nach dem Einfädeln des Walzgutes in das Walzgerüst unabhängig von seinem Eingang in einem vorgegebenen Übergangszeitintervall (Δt) einen vorgegebenen Zusatzwert (Wz) ausgibt.
  2. 2. Verfahren zur Verringerung bzw. Kompensation von Drehzahleinbrüchen beim Einfädeln eines Walzgutes in ein Walzgerüst, dessen Walzendrehzahl mit einem Regler geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor dem Einfädeln des Walzgutes, beim Einfädeln des Walzgutes oder kurz nach dem Einfädeln des Walzgutes in das Walzgerüst der Ausgang des Reglers in einem vorgegebenen Übergangszeitintervall (Δt) mit einem vorgegebenen Zusatzwert (Wz) addiert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (1) zumindest zwei Teilregler aufweist und daß zumindest ein Teilregler kurz vor dem Einfädeln des Walzgutes, beim Einfädeln des Walzgutes oder kurz nach dem Einfädeln des Walzgutes in das Walzgerüst in einem vorgegebenen Übergangszeitintervall (Δt) unabhängig von seinem Eingang einen vorgegebenen Zusatzwert (Wz) ausgibt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (1) zumindest zwei parallele Teilregler aufweist und daß zumindest ein Teilregler kurz vor dem Einfädeln des Walzgutes, beim Einfädeln des Walzgutes oder kurz nach dem Einfädeln des Walzgutes in das Walzgerüst in einem vorgegebenen Übergangszeitintervall (Δt) unabhängig von seinem Eingang einen vorgegebenen Zusatzwert (Wz) ausgibt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teilregler ein I-Regler, d. h. ein Integrierer, ist und daß der I-Regler kurz vor dem Einfädeln des Walzgutes, beim Einfädeln des Walzgutes oder kurz nach dem Einfädeln des Walzgutes in das Walzgerüst in einem vorgegebenen Übergangszeitintervall (Δt) unabhängig von seinem Eingang einen vorgegebenen Zusatzwert (Wz) ausgibt.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zusatzwert (Wz) konstant, bzw. annähernd konstant ist.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zusatzwert (Wz) das 1,5- bis 2,5fache, insbesondere das 2-fache, des beim Einfädeln des Walzgutes in das Walzgerüst erwarteten Lastmomentes ist.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Übergangszeitintervall (Δt) 10 ms bis 100 ms, insbesondere 20 ms bis 40 ms, beträgt.
  9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler einen Lastbeobachter (9) und/oder einen Drehzahlregler (1) aufweist.
  10. 10. nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einfädeln des Walzgutes in das Walzgerüst die Solldrehzahl (n*) der Walzen des Walzgerüstes um einen vorgegebenen Wert (Δn*) erhöht und nach dem Einfädeln auf die gewünschte Solldrehzahl (nn*) für das Walzen abgesenkt wird.
  11. 11. nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Absenken der Solldrehzahl (n*) gemäß einer Hyperbel erfolgt.
  12. 12. Einrichtung zur Verringerung bzw. Kompensation von Drehzahleinbrüchen beim Einfädeln eines Walzgutes in ein Walzgerüst, dessen Walzendrehzahl mit einem Regler geregelt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler kurz vor dem Einfädeln des Walzgutes, beim Einfädeln des Walzgutes oder kurz nach dem Einfädeln des Walzgutes in das Walzgerüst unabhängig von seinem Eingang in einem vorgegebenen Übergangszeitintervall (Δt) einen von einem Zusatzwertgeber (17) vorgegebenen Zusatzwert (Wz) ausgibt.
  13. 13. Einrichtung zur Verringerung bzw. Kompensation von Drehzahleinbrüchen beim Einfädeln eines Walzgutes in ein Walzgerüst, dessen Walzendrehzahl mit einem Regler geregelt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor dem Einfädeln des Walzgutes, beim Einfädeln des Walzgutes oder kurz nach dem Einfädeln des Walzgutes in das Walzgerüst der Ausgang des Reglers in einem vorgegebenen Übergangszeitintervall (Δt) mit einem von einem Zusatzwertgeber (17) vorgegebenen Zusatzwert (Wz) addiert wird.






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