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建设硅钢系列产线是首钢股份公司迁安钢铁公司产品结构调整升级,追求高端制造,实现迈入世界先进钢铁制造企业行列的重大举措。通过2007年至2015年的规划、建设和生产实践,已经取得了业内令人瞩目的成就。其中,连续退火机组是硅钢生产的重要组成部分,全线张力控制是实现产品性能质量和稳定运行的关键。本文研究背景为首钢股份公司迁安钢铁公司硅钢事业部连续退火机组的生产实践,在充分研究借鉴国内外成熟产线张力控制技术和消化吸收引进技术设备的基础上,重点论述了冷轧板带卷取环节张力控制原理及实现方法,在生产中系统易于实现、控制精度高,稳定了产品表面以及钢卷塔形质量,把住了产品质量控制最后一道关口。本文首先介绍了板带卷取段张力控制现状以及国内外技术发展情况,对间接张力控制的原理进行了论述,系统分析研究了张力的形成过程,建立了卷取机张力控制系统的数学模型,探讨了基于恒线速度的间接张力控制方法。然后重点了研究了卷取机惯性力矩补偿、钢卷瞬时直径的计算方法。论述了板带卷取过程中加、减速产生动态力矩从而导致张力波动的原因和应对的控制方法。通过分析板带运动规律,采用计数测量的方法得到钢卷直径基准数值,再用秒流量相等原则对该基准值进行修正,得到钢卷直径计算模型,保证了钢卷卷径计算的准确和稳定。最后介绍了实际系统设备的配置及应用,分析了实际系统中卷径计算及张力控制的效果。采用德国西门子公司的T400张力控制工艺板、PLC、变频器与相应的工业以太网、现场总线、光电编码器等核心硬件设备完成恒张力控制,通过了在连续退火机组卷取环节进行的试生产调试以及连续生产验证。

关键词：板带卷取间接张力控制惯性力矩钢卷直径

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复卷机间接张力控制系统的研究与设计

复卷机间接张力控制系统的研究与设计

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作者：柴德喜陕西科技大学

学位级别：硕士

论文针对高速双底辊复卷机的运行特点，对影响复卷机间接张力控制效果的诸多因素进行了深入探讨，其中主要讨论了退纸辊转动惯量对恒张力控制系统的影响、退纸辊加速度的计算、卷径计算方法的优化以及纸幅张力的估算。最后针对国产高速... 详细信息

论文针对高速双底辊复卷机的运行特点，对影响复卷机间接张力控制效果的诸多因素进行了深入探讨，其中主要讨论了退纸辊转动惯量对恒张力控制系统的影响、退纸辊加速度的计算、卷径计算方法的优化以及纸幅张力的估算。最后针对国产高速双底辊复卷机列举了直流调速和交流变频调速两种间接张力控制系统的具体设计实例。复卷机张力控制分直接张力控制和间接张力控制两大类，文中分析了直接张力控制和间接张力控制各自的特点和适用范围、应用场合。由于复卷机间歇运行、频繁加减速的负载性质，对张力控制系统的动态指标提出了很高的要求。因此，高速双底辊复卷机大都采用间接张力控制为主，直接张力微调的控制方案。但张力传感器价格昂贵，并不适用于国产的双底辊复卷机张力检测。通过理论分析，对影响张力的诸因素进行精确的补偿可以达到直接张力控制的效果。同时论文中给出了原纸卷动态转矩的计算公式，相应的离散化方程和适合在PLC中编程的近似算法，基于退纸辊转矩平衡方程的张力值估算算法。通过对张力估算值与张力传感器的检测值对比分析观察，得出的结论是张力估算值可以代替张力传感器构成张力闭环控制系统。论文对复卷机在稳速运行时的间接张力控制效果进行了理论上的分析，恒速运行时，纸幅实际张力与给定张力之间有一定的误差，但张力是稳定的;高速复卷机稳速运行时如果不对退纸辊直径变化产生的惯量转矩进行补偿，实际张力是随着复卷的进行逐渐变化的，从而证明在高速复卷机间接张力控制方案的设计中，必须考虑稳速运行阶段退纸辊惯量转矩对纸幅张力的影响。在对双底辊复卷机间接张力控制系统的参数进行优化分析时，文中给出了特殊情况下退纸辊卷径的计算方法，并对原纸卷惯性转矩计算方法进行了更深入地理论研究，对纸幅张力间接测量（软测量）的数学模型进行了分析。在论文的最后两章，分别介绍了针对国产双底辊复卷机设计的直流调速间接张力控制方案和采用高性能交流变频调速的间接张力控制方案。在直流调速复卷机控制设计方案中，重点介绍了退纸辊惯量转矩、加速度、卷径计算的PLC算法实现以及复卷机的调试和操作等。在交流变频调速复卷机控制设计方案中，重点介绍了这种基于PLC软件算法的间接张力控制在高性能变频调速装置上的实现。就国产复卷机而言，直流调速的复卷机是比较成熟的控制方案，而采用间接张力控制方案的交流变频调速双底辊复卷机是最近和将来复卷机控制的发展方向。

关键词：复卷机间接张力控制转动惯量卷径计算张力估算

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