Разработка электроприводанажимного устройства

     МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
     ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
     «МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА»
       
Институт (факультет) - Институт		 энергетики и автоматизированных систем
Кафедра – Автоматизированного			электропривода и мехатроники		
Направление подготовки–Электроэнергетика и			 электротехника 13.03.02
Профиль - Электропривод и		 автоматика					
Допустить к защите
Заведующий кафедрой
Николаев А.А./___________/

«___» ______________2016 г.



ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

             ОбучающегосяМорковиной Полины Сергеевны		
             
На тему: Разработка электроприводанажимного устройства 
       ТЛС «5000» ОАО«ММК»________________________

ВКР выполнена на ____ страницах
Графическая часть на ____ листах

Руководитель профессор, кандидат технических наукКосматов В.И. 
       (подпись, дата, должность, ученая степень, ученое звание, Ф.И.О)



Нормоконтроль и проверка на
Антиплагиат выполнены.
Оригинальность текста ____%
______________/________________
(подпись, дата)              (Ф.И.О)
Обучающийся ____________
(подпись)
«06» 06 2016 г.




Магнитогорск, 2016
     МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
     ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
     «МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА»


Кафедра – Автоматизированного			электропривода и мехатроники		


УТВЕРЖДАЮ:
Заведующий кафедрой
Николаев А.А./___________/

«___» ______________2016 г.



ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

ЗАДАНИЕ

Тема: Разработка электроприводанажимного устройства 
       ТЛС «5000» ОАО «ММК»________________________

             ОбучающемусяМорковиной Полине Сергеевне		


Тема утверждена приказом №1358/у от 18.05.2016г.

Срок выполнения «06» 06 2016г.

Исходные данные к работе: материалы производственной практики, курсовые проекты по ТЭП, автоматизированному электроприводу в современных технологиях (в металлургии) и СУЭП																																																																																																																					






     Перечень вопросов, подлежащих разработке в выпускной квалификационной работе:
 Краткая характеристика цеха, описание технологического процесса;
 Характеристика и кинематическая схема проектируемого механизма;
 Требования к электроприводу;
 Расчет и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы работы электропривода;
 Выбор электродвигателя и его проверка по условиям нагрева и перегрузки;
 Выбор основного силового оборудования;
 Защита электропривода, расчет уставок защитных устройств;
 Выбор и разработка функциональной схема САР электропривода;
 Расчет структурной схемы САР и выбор параметров регуляторов;
  Реализация системы управления.

     Графическая часть: 
 Кинематическая схема механизма;
 Тахограмма и нагрузочная диаграмма проектируемого электропривода;
 Принципиальная электрическая схема силовых цепей проектируемого электропривода;
 Структурная схема проектируемой САР электроприводом;
 Функциональная схема САР электропривода;
 Динамические характеристики работы спроектированной САР.








Руководитель: _____________________________________  /_________________/
(подпись, дата)
Задание получил: __________________________________  /_________________/
(подпись, дата)





      РЕФЕРАТ
      Выпускная квалификационная работа содержит 104 страницы текстового документа, 10 использованных источников, 36 иллюстраций, 21 таблицу.
      МЕХАНИЧЕСКОЕ НАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО, МЕЖВАЛКОВЫЙ ЗАЗОР, ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УСТАНОВКИ РАСТВОРА ВАЛКОВ, ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ, ПРОГРАММА ПРОКАТКИ, ВЕКТОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, КОСВЕННАЯ ОРИЕНТАЦИЯ ПО ВЕКТОРУ ПОТОКОСЦЕПЛЕНИЯ РОТОРА, СИНХРОНИЗАЦИЯ, НЕЛИНЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОЛОЖЕНИЯ.
      В данной выпускной квалификационной работе разрабатывается система автоматизированного управления электропривода нажимного устройства реверсивного четырехвалкового стана «5000» горячей прокатки.
      В проекте производится выбор электродвигателя, проверка его по условиям нагревания, выбор основного силового оборудования, а также осуществляется разработка позиционной системы.
      В пояснительной записке приводятся таблицы с техническими характеристиками механизма и двигателя, сводные таблицы, содержащие результаты расчётов, иллюстрации в виде принципиальных электрических схем, структурных и функциональных схем спроектированной системы управления электроприводом, а также примера реализации данной системы управления в специализированной программе MATLAB.
      При  разработке позиционной системы, требуемая точность обеспечивается применением цифрового контура положения и цифрового канала синхронизации работы нажимных винтов. Цифровая часть системы управления выполняется на базе контроллера фирмы Converteam. Дополнительно введенный контур положения исключает явление отжима верхнего валка при прокатке, в результате чего уменьшается количество брака.
      Разработанная система электропривода нажимного устройства позволяет обеспечивать большую частоту включений электродвигателей, широкий диапазон регулирования скорости, высокую точность отработки положения, минимальное время протекания переходных процессов, что в целом определяет производительность системы.
      
      
      
      
Содержание
ВВЕДЕНИЕ	7
1	ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ	8
1.1	Краткая характеристика цеха, описание технологического процесса	8
1.2	Характеристика и кинематичекая схема проектируемого механизма	15
1.2.1	Механический нажимной механизм	15
1.2.2	Разжимное устройство	17
1.2.3	Система регулировки межвалкового зазора	18
1.2.4	Электромеханическая система установки раствора валков (EMP)	24
1.2.5	Гидравлическая система установки раствора валков (HGC)	27
1.3	Требования к электроприводу	29
2	РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ	30
2.1	Расчёт статических моментов (усилий)	31
2.2	Предварительный выбор двигателя	33
2.3	Расчёт и построение нагрузочной диаграммы	37
2.4	Проверка двигателя по нагреву и перегрузочной способности	47
3	РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ	49
3.1	Состав силовой части преобразователя частоты	52
3.2	Выбор блока выпрямления	55
3.3	Выбор инвертора	59
3.4	Выбор и характеристика силового трансформатора	63
3.5	Выбор сетевого коммутационного дросселя	64
3.6	Выбор сетевого фильтра	64
3.7	Выбор фильтра звена постоянного тока	65
3.8	Выбор выходного дросселя	66
4	ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОПРИВОДА	67
4.1	Защита, осуществляемая средствами преобразователя	68
4.2	Защита преобразователя автоматическим выключателем	69
4.3	Защита сетевыми предохранителями	71
4.4	Защита в звене постоянного тока	72
4.5	Защита, реализуемая программным обеспечением Converteam	72
5	ВЫБОР СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ	73
6	РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАЖИМНЫХ УСТРОЙСТВ	75
7	РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ	81
7.1	Расчет параметров объекта регулирования	82
7.2	Построение контура регулирования тока	84
7.3	Построение контура регулирования потокосцепления	86
7.4	Построение контура регулирования скорости	88
7.5	Расчет параметров задатчика интенсивности	90
7.6	Построение контура регулирования положения	92
8	РЕАЛИЗАЦИЯ СУЭП	95
9	МОДЕЛЬ СУЭП СПРОЕКТИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА	101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	106
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	107

      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
ВВЕДЕНИЕ
     По мере развития и совершенствования технологии увеличивается число параметров, которые необходимо контролировать с целью оптимизации протекания технологических процессов. При этом непрерывно повышаются требования к системам автоматизации и в первую очередь к системам автоматизации электропривода.
     Наиболее эффективным является централизованное управление технологическими объектами с использованием управляющей техники. Автоматизация системы управления технологическими процессами все шире применяется на металлургических предприятиях, что является характерной чертой современного технического прогресса.
     Современное развитие автоматизации металлургических приводов основывается на автоматизации отдельных узлов и всего оборудования в целом.
     Для страны имеющей многочисленные магистрали нефте- и газопроводов, гигантские заводы, многочисленные мосты, большой флот, свою атомную промышленность в большом объеме требуется широкоформатный листовой прокат.
     ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» входит в число крупнейших мировых производителей стали и занимает лидирующие позиции среди предприятий черной металлургии России.
     Активы компании в России представляют собой крупный металлургический комплекс с полным производственным циклом, начиная с подготовки железорудного сырья и заканчивая глубокой переработкой черных металлов. 
     Предприятие располагает достаточными мощностями для производства широчайшей номенклатуры металлопродукции высокого качества, подтвержденного международными и российскими стандартами и сертификатами.
     







 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
 Краткая характеристика цеха, описание технологического процесса
     На стане 5000 производится высокорентабельный толcтолистовой прокат шириной до 4850 мм с категорией прочности до X120 для нефтегазовой отрасли, судо-, мосто- и машиностроения. Производительноcть стана «5000» соcтавляет около 1,5 млн. тонн в год. В том чиcле порядка 0,3 млн. тонн/год термически обработанного листа. «Сердце» стана – прокатная клеть с максимальным уcилием прокатки порядка до 12 тысяч.
     В результате реализации этого проекта ОАО «ММК» получил широкие возможности в производстве горячекатаного и толстолиcтового проката с высокими качественными характеристиками, полученными по самым современным технологиям обработки металлов давлением.
     Стан 5000 предназначен для производства листов толщиной от 8 до 100 мм, шириной от 1500 до 4800 мм, длиной от 6000 до 24000 мм из низколегированной марок стали типа 09Г2ФБ, 10Г2ФБЮ, 13Г1СУ и других, прокатываемых по контролируемому режиму.
     В качестве исходной заготовки для стана 5000 используются литые слябы производства кислородно-конвертерного цеха (ККЦ), порезанные на заказные длины в соответствии с заданием планово-распределительного бюро (ПРБ).
     Слябы могут поставляться из ККЦ как порезанными на заказные длины, так и в виде полос следующих размеров:
     - толщина – 250 мм;
     - ширина – от 1400 до 2520 мм;
     - длина порезанных слябов – от 2500 до 4800 мм;
     - длина полос – от 4800 до 12000 мм.
     Максимальная масса сляба или полосы - до 30 т
     На рисунке 1 представлена схема толстолистового стана 5000 ОАО "ММК"
     

Рисунок1- Схема толстолистового стана 5000 ОАО "ММК"
Состав оборудования: 
 Нагревательные печи;
 Гидравлический сбив окалины;
 Клеть кварто усилителем;
 Установка предварительной правки;
  Устройство ускоренного охлаждения с секциями высокого и низкого давления;
 Машина горячей правки листа;
 Холодильник;
 Участок замедленного охлаждения листов;
 Машина холодной правки листов усилием;
  Инспекционный стол с кантователем;
 Установка ультразвукового контроля листов;
 Сдвоенные кромкообрезные ножницы (СКОН) и ножницы продольной резки листов;
 Делительные ножницы;
 Шлеппер.

      Нагревательная печь и устройства загрузки

      Холодные слябы транспортируются на подающий рольганг печи, а затем загрузочным рольгангом печи - к одной из нагревательных печей. На подающем рольганге печи установлено взвешивающее устройство. Слябы загружаются в печь загрузочным устройством и подогреваются до требуемой температуры, которая зависит от сорта стали: для углеродистых сталей - до 1150-1250°С, а для высокопрочных низколегированных сталей (HSLA) с последующей термомеханической прокаткой - до 1100-1150°С.
     По истечении соответствующего времени нагрева слябы выгружаются машиной выгрузки слябов. После операции выгрузки слябы транспортируются на первичный окалиноломатель. Детектор HMD, расположенный перед первичным окалиноломателем, включает процесс водоструйной обработки. Для получения оптимальных результатов сляб проходит через коробку гидросбива окалины с определенной скоростью. В зависимости от конструкции первичного окалиноломателя верхний коллектор с соплами может регулироваться в зависимости от толщины слябов. Подача воды прекращается после того, как задний конец сляба выйдет из коробки окалиноломателя.
Участок прокатного стана
     Очищенный от окалины сляб передается подающим рольгангом на четырехвалковую клеть, оборудованную поворотными столами и боковыми направляющими на входной и выходной стороне. Теперь сляб находится в линии стана. Стан состоит из 4-валковой реверсивной клети, вертикального эджера, расположенного за клетью и поворотного стола с боковыми линейками перед и позади клети. В зависимости от режима прокатки, сляб можно развернуть перед и/или за клетью.
     В зависимости от режима прокатки, листы могут быть прокатаны за один проход (нормальная прокатка) или оставляются на рольганге для промежуточного охлаждения (прокатка при контролируемой температуре или термомеханическая прокатка). Предусмотрена автоматическая система для приема нескольких раскатов на этих рольгангах. Для исключения образования температурных следов и повреждения роликов слябы движутся возвратно-поступательно (oscillate). Требуемое время промежуточного охлаждения определяется режимом прокатки. Процесс прокатки включает три основные стадии:
 стадия калибровки: продольный(е) проход(ы) для обеспечения постоянной и точной толщины слябов;
 стадия поперечной прокатки: после разворота на 90° выполняются поперечные проходы для получения заданной ширины листа;
 редукционная стадия: после разворота на 90° производятся продольные проходы до достижения заданной толщины листа.
     В отношении процесса прокатки могут применяться три технологии:
 нормальная прокатка;
 контролируемая прокатка;
 термомеханическая прокатка.
     Термомеханическая прокатка применяется для микролегированных и высокопрочных низколегированных сталей. Процесс термомеханической прокатки характеризуется прокаткой за две или три фазы. На первой фазе сляб редуцируется до толщины в 2,5 - 4,0 раза большей, чем конечная толщина листа. Черновой раскат охлаждается приблизительно до 850 °С, после чего начинается вторая фаза прокатки до конечной толщины листа. Путем комбинации соответствующих микролегирующих элементов и прокатки в специальном температурном диапазоне можно избежать рекристаллизации стали и полученная микроструктура обеспечивает высокую прочность и хорошую вязкость.
     Что касается компоновки оборудования на участке прокатки, то расстояния между передней и задней сторонами клетей и соседними машинами (от гидравлического окалиноломателя и соответственно до машины горячей правки) принималось с учетом многолистовой термомеханической прокатки. Благодаря этому будут значительно сокращены производственные потери на промежуточное охлаждение.
     Прокатка высокопрочных низколегированных сталей при температуре окружения на второй фазе термомеханического процесса сопряжена с высоким сопротивлением деформации и, следовательно, с высокими значениями давления металла на валки и крутящими моментами.
Устройства охлаждения
     После чистовой прокатки лист уходит с чистовой клети и транспортируется в направлении системы ламинарного охлаждения. В зависимости от материала и соответствующей технологии лист пропускается сквозь систему охлаждения без его охлаждения или подвергается обработке (ускоренное контролируемое охлаждение (АСС) или закалка - DQ). Охлаждение может производиться либо в один проход, либо это будет возвратно-поступательное охлаждение с соответствующими параметрами расхода воды и скорости охлаждения. Возможности системы охлаждения обеспечивают широкий диапазон сортамента и создание в будущем новых марок сталей. Процесс охлаждения будет автоматически контролироваться на базе математических моделей, определяющих расход воды и режим охлаждения.
     Машина горячей правки листа (МГПЛ)
     После охлаждения листы поступают на машину горячей правки (МГПЛ). В зависимости от результатов правки МГПЛ может править листы за один проход или несколько проходов с реверсированием. Эту процедуру оператор МГПЛ может задавать в индивидуальном порядке. МГПЛ имеет несколько схем регулировки и систему сервогидравлического позиционирования с возможностью установки позиции под нагрузкой. Элементы системы регулирования автоматически контролируются с применением математических моделей.
     После правки листам присваивается идентификационный номер. Он наносится маркировочной машиной, расположенной непосредственно за МГПЛ. Некоторые марки стали HSLA (низколегированные высокопрочные) требуют медленного охлаждения после процесса прокатки и противофлокенного охлаждения. Для этого листы будут сниматься с рольганга и штабелироваться для медленного охлаждения. После истечения требуемого времени охлаждения листы снова помещаются на рольганг.
Холодильник
     После МГПЛ листы поступают на участок холодильников, загружаются на холодильник и передаются на сторону разгрузки холодильника. Скорость передачи зависит от производственного маршрута и (или) температурных требований. Модель охлаждения вычисляет фактическую температуру листа. Разгрузочное устройство переносит листы с холодильника на выходной рольганг холодильника. Тип холодильника - с шагающими балками. Он снабжен необходимым вспомогательным оборудованием (входной и выходной рольганги, загрузочное и разгрузочное устройства).
Инспекционный стол с кантователем
     После снятия с холодильника листы транспортируются на входной рольганг инспекционного стеллажа. Все листы толщиной до 50 мм следуют по главному маршруту материалопотока и передаются на инспекционный стеллаж цепного типа, оборудованный входным и выходным рольгангами. В средней части инспекционного стеллажа предусматривается возможность установки кантователя листов. Локальные дефекты поверхности устраняются абразивной зачисткой. За инспекционным столом предусматривается место для установки ультразвукового контроля для проверки внутреннего качества листов.
     Затем листы транспортируются рольгангом на концевые ножницы, где производится отрезка переднего и заднего концов, а если необходимо - предварительное деление раската. Обрез транспортируется лотками и ленточным конвейером в скрапную яму.
Сдвоенные кромкообрезные ножницы (СКОН) и ножницы продольной резки листов
     На стане 5000 ОАО "ММК" устанавливаются двусторонние кромкообрезные ножницы для обрезки кромок листа на нужную ширину. Позиционирование листов перед ножницами производится магнитным устройством позиционирования с применением лазерного указателя линии резки. Автоматическое продвижение листов обеспечивается блоками протяжных роликов, установленными перед ножницами и за ними. Образующийся при обрезке боковых кромок скрап транспортируется по лоткам и ленточному конвейеру в скраповый контейнер, установленный за пределами этого пролета. Непосредственно за двусторонними кромкообрезными ножницами располагаются ножницы продольной резки, с помощью которых одновременно с обрезкой кромок производится раскрой на два узких листа. Это обеспечит повышение производительности стана в случае прокатки узкого листа. Автоматическое продвижение листов производится блоком протяжных роликов, установленным за ножницами.
Делительные ножницы
     После обрезки кромок и продольной резки листы транспортируются рольгангом к делительным ножницам для резки на мерные длины. Позиционирование листов перед резкой производится магнитными устройствами позиционирования, а автоматическое продвижение - блоком протяжных роликов, установленным перед ножницами. Лазерная измерительная система, установленная со стороны входа, и измерительный ролик, расположенный со стороны выхода, предусмотрены для фиксации требуемой длины для деления листов. Обрез транспортируется по лоткам и ленточным конвейером на скрапные приямки. Образцы транспортируются по лоткам и ленточным конвейером на ножницы резки образцов. Ножницы резки образцов включают входной рольганг, ножницы резки образцов (гидравлического типа), лотки и бадьи для скрапа и образцов. После сбора образцов они будут передаваться в испытательную лабораторию для дальнейшей обработки.
     После деления листы транспортируются рольгангами на маркировочно-клеймовочную машину и инспекционную площадку. Маркировочно-клеймовочная машина наносит на поверхность листа краской и клеймением всю цифровую и буквенную информацию, требуемую стандартом или покупателем.
     После маркировки и осмотра листы передаются на отделочную линию или линию термообработки для дальнейшей обработки. В основном это штабелирование, зачистка, холодная правка, нормализация, закалка и отпуск. Машина холодной правки листов в основном применяется для меньших толщин листов.
Шлеппер
     Для предварительного штабелирования листов используется штабелер. Штабелер состоит из двух секций, каждая из которых рассчитана на максимальную длину листа 8 м. В состав оборудования для штабелирования входят козловые краны с электромагнитом, которые снимают по одному листы с рольганга и производят предварительное штабелирование максимум по 3 листа.
     После предварительного штабелирования листы передаются на шлепперы. Цепные шлепперы будут в качестве буфера между рольгангом и мостовыми кранами.
     Штабели листов будут сниматься со шлеппера мостовыми кранами и помещаться на листовом складе.
     На рисунке 2 представлена технологическая схема работы стана 5000.

Рисунок 2 - Технологическая схема работы стана 5000
























 Характеристика и кинематичекая схема проектируемого механизма

 Механический нажимной механизм

     Механическое нажимное устройство осуществляется с помощью двух нажимных винтов (A), имеющих на (нижнем) конце со стороны опорного валка зубчатую резьбу, а на верхнем
конце – шлицевое тело. Зубчатая резьба опирается на нажимную гайку (B), которая в свою
очередь подгоняется к поперечине (C) прокатной станины. Шлицевое тело размещено с
осевым скольжением в ступице червячного колеса (D). Вращение червячного колеса
осуществляется от позиционного привода, в ходе которого нажимной винт вертикально
перемещается в нажимной гайке. Между двумя двигателями нет механического соединения.
     Оба приводных шпинделя каждого опорного валка проходят сквозь соответствующую поперечину станины. Они расположены над подушками опорных валков (E). На их концах состороны опорного валка соответственно имеется нажимной стакан (F), обеспечивающийсоединение с подушками опорных валков и передает установочные усилия от нажимного винта на подушку верхнего опорного валка. Нажимной стакан включает в себя корпус, в котором по направлению сверху вниз размещены соединенные болтами с нажимным винтом шаровой подпятник, шаровой сегмент, нажимная плита и месдоза.
     Нажимные винты на верхней стороне опорной поперечины станины защищены корпусом(G). Со стороны валка сильфон (H) между нажимным стаканом и поперечиной станинызадерживает грязь перед винтом.
     На верхнем конце приводных шпинделей находится по одному позиционному датчику, измерительный стержень которых входит в центрическое отверстие приводного шпинделя. Установленные позиции используются системой автоматизации с целью электрической синхронизации обоих нажимных винтов и торможения движений винта при приближении к концевым положениям с его последующей остановкой.
     На рисунке 3 представлено расположение основных конструктивных элементов нажимного устройства стана 5000 ОАО "ММК".
     Задачей механического нажимного устройства является следующее:
 установка межвалкового зазора без нагрузки;
 калибровка прокатного зазора после перевалки валков;
 перемещение верхнего опорного и рабочего валка в положение перевалки;
 передача усилия прокатки;
 выравнивания межвалкового зазора без нагрузки;
     Данные функции поддерживаютcя сиcтемой гидравлического контроля межвалкового зазора (HGC) и производятcя cовмеcтно с этой системой. Настройка по уcилию прокатки может производиться только c cиcтемой HGC.
Межвалковый зазор получается из положения шпинделя нажимного механизма, положения системы гидравлического контроля межвалкового зазора, а также положения клина ступенчатой настройки линии прокатки (с учётом диаметров рабочего и опорного валков).
     

Рисунок 3 - Расположение основных конструктивных элементов нажимного устройства

     В таблице 1 приведены технические данные механической части нажимного устройства.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     Таблица 1 - Технические данные механической части нажимного устройства
     
№
Наименование
Обозначение
Значение
1
Наружный диаметр НВ
Dв, мм
950
2
Шаг НВ
H, мм
60
3
Диаметр опорной части пяты НВ
Dп, мм
790
4
Максимальный ход НВ
Sm, мм
665
5
Масса НВ
mв, кг
13400
6
Масса верхнего опорного валка с подушками
mвов, кг
340000
7
Масса верхнего рабочего валка с подушками
mврв, кг
109000
8
Передаточное число редуктора
i
16
9
КПД передачи
?
0,9
10
Скорость перемещения НВ вниз
Vп, мм/с
46
11
Угол трения в нарезке винта
?, град
5,4
12
Коэффициент трения
?п
0,15
13
Точность установки НВ
?S, мм
0,2
14
Угол подъема винтовой линии
?, град
3,6
15
Тензодатчик (максимально измеряемое усилие на каждый НВ)
FНВ, кН
70 000
16
Точность установки НВ
?S, мм
0,2
17
Усилие уравновешивания
кН
3750
18
Максимальное значение перекоса
мм
10
     
 Разжимное устройство

     Каждый нажимной механизм в аварийной ситуации может независимо поворачиваться при использовании механического разжимного устройства, приводимого в движение гидравлическим цилиндром, работающим от ручного клапана. Данная операция возможна только в режиме обслуживания / ручном режиме, а приводной двигатель должен быть остановлен. Перед тем, как двигать нажимной механизм с помощью разжимного устройства, тормоз двигателя нажимного механизма должен быть отпущен. Исходные положения разжимного устройства отслеживаются концевыми выключателями.
     
 Система регулировки межвалкового зазора
     Система регулировки межвалкового зазора строится как иерархическая система. Локальная система автоматического управления исполнительного уровня обеспечивает регулирование отдельных технологических координат (cкороcти вращения валков, межвалкового зазора, профиля и планшетности полоcы). Системы автоматического регулирования (САР) скорости и положения электроприводов выполнены по принципу подчиненного регулирования координат. 
     Система MAC (система контроля толстолистового стана, MAC = Основной Контроллер) принимает информацию от внешних систем управления более высокого уровняLevel 2. Она координирует данные, сохраняет их, преобразует, в случае необходимости, и предоставляет внутренним системам управления более низкого уровняSTAC, обеспечивая равномерное обеспечение систем управления низкого уровня информационным потоком. 
     Система управления клетью STAC = Контроллер клети, получает запросы от системы верхнего уровня MAC. Обрабатывает информацию и инструкции и самостоятельно отправляет запрос в каждую отдельную базовую систему управления клети стана. STAC управляет системами AGC (Автоматическое регулирование толщины полосы) - контролирует толщину листа относительно центральной оси листа, и постоянно корректирует прочную клеть; HGC (Гидравлическое регулирование величины зазора); WRB(Система противоизгиба рабочих валков); EMP (Электромеханическое позиционирование), BRB (Уравновешивание Опорного Валка) и CVC (Система осевой сдвижки валков).
     Ниже на рисунке 4 показана схема функционирования системы STAC.
     
     Рисунок 4 - Схема функционирования системы STAC
     
     Для первоначальной установки зазора между прокатными валками и регулирования толщины в процеcсе прокатки на стане используется комбинированная система, которая состоит из электромеханических и гидравличеcких нажимных устройcтв. Система электромеханического позиционирования EMP (ElectroMechanical Positioning) используется для предварительной настройки зазора горизонтальных валков между рабочими валками и уcтанавливает межвалковый зазор таким образом, чтобы система гидравличеcкой регулировки зазора HGC (Hydraulic Gap Control) находилась в оптимальном рабочем диапазоне и обеспечивала быстрое и точное подрегулирование возникающих в процессе прокатки отклонений толщины листа. Опорные валки прижимаются к рабочим валкам через шпиндели и регулировочные цилиндры. Рабочие валки передают усилия на полосу.
     На рисунке 5 представлен функциональный состав систем регулирования размеров прокатки, система смещения рабочих валков WRS (Work Roll Shifting) и система изгиба рабочих валков WRB (Work Roll Bending).
     
     Рисунок 5 - Функциональный состав (а) систем регулирования размеров проката, принцип работы систем смещения (б) и противоизгиба (в) рабочих валков на стане 5000 ОАО “ММК”
     Гидравлическая система регулирования (HGC) служит для точной установки зазора валков и воздействия на зазор для регулирования толщины полосы в процессе прокатки.Система контроля позиционирования (HGC) является частью системы управления 1 уровня и подчиняется командам системы AGC. Система AGC обеспечивает наличие многочисленных уставок по всей длине раската. Система HGCустанавливает величину раствора валков вместе с электромеханическим позиционированием (EMP), которое соответствует требуемой толщине полосы.
     Гидравлическая система регулирования оборудована двумя регулирующими цилиндрами, каждый из которых расположен между верхним концом окна рамы и подушкой нижнего опорного валка (рисунок 5, а).
     В гидравлической системе регулирования предусмотрено три различных преобразователясигналов:
 Датчики положения (4x) - Положение гидравлических регулирующих цилиндров определяется при помощи каждого из двух датчиков положения. Один датчик находится спереди (входная часть), а другой – позади (сторона выхода) регулирующего цилиндра, в направлении прокатки. Среднее значение измеренных значений датчиков положения показывает фактическое положение регулирующего цилиндра.
 Датчики давления (4x) - Усилие цилиндров выводится по результатам измерения давления масла в регулирующем цилиндре. Для этого один датчик давления размещают на линиях подачи на каждой стороне поршня, и один датчик – на линиях подачи на каждой штоковой стороне регулирующих цилиндров. Когда давление на стороне поршня увеличивается, раствор валков закрывается. На штоковой стороне регулирующих цилиндров создается постоянное давление в ходе нормального технологического процесса.
 Динамометрические датчики (2x) - Фактическое усилие прокатки определяется непосредственно при помощи динамометрических датчиков. Они расположены над подушками верхних опорных валков и обеспечивают очень точное и высоко динамичное измерение.
     Cиcтема HGC cоcтоит из cледующих модулей управления: cистема с сервоуправлением, включающая управление положением, раствором валков и усилия; систем управления синхронизацией; система защиты от перегрузок.
     Для обеспечения высоких показателей геометрии изготавливаемых листов прокатная клеть снащена системой смещения рабочих валков WRS (Work Roll Shifting) и системой изгиба рабочих валков WRB (Work Roll Bending), объединенных на стане в единую систему управления профилем и планшетностью листа с названием CVCplus (Continuously Variable Crown).
     Система смещения рабочих валков WRSпредназначена для управления профилем полосы (рисунок 5, б). Воздействие на профиль полосы достигается сдвижкой валков, имеющих специальную профилировку. Система смещения рабочих валков используется для предварительной установки профиля раствора валков между проходами (без металла в валках). Исходные значения положения сдвижки валков для следующего прохода должны максимально быстро пересылаться до выпуска хвостовой части полосы для обеспечения установленного положения осевой сдвижки валков. 
     Для достижения определенного профиля чистового листа требуется выпуклость бочки валков, соответствующая усилию прокатки и ширине листа. Определение «бочкообразность» означает, как и при традиционной, симметричной по всей бочке валка выпуклости, соответственно возникающую разность величины раствора между валками от центра листа к его кромке.
      Оба рабочих валка имеют идентичный слегка s-образный профиль, однако верхние и нижние рабочие валки расположены под углом 180°.Благодаря этому валки дополняют друг друга и образуют параллельный контур раствора между ними. Различные контуры раствора валков устанавливаются с помощью симметричной, осевой сдвижки рабочих валков в противоположных направлениях. Обязательным условием является то, что рабочие валки должны вращаться во время процедуры сдвижки, т.к. скорость сдвижки пропорциональна окружной скорости валков.
     Механическая часть включает в себя 4 подвижных блока перемещения с гидравлическим приводом и соединенных с подушками рабочих валков с помощью прижимных планок. Два блока перемещения для верхнего и нижнего рабочего валка соответственно расположены на стороне оператора.Два блока работают на верхнем рабочем валке с входной и выходной сторон и еще два блока работают на нижнем рабочем валке. Каждый из блоков приводится в действие одним сервоклапаном с одним гидравлическим цилиндром.
     В системе перемещения рабочего валка установлены два различных вида датчиков сигналов:
 Позиционные датчики (4),установленные в каждом цилиндре, используется для формирования замкнутого контура управления положением. В каждом цилиндре четырех блоков перемещения установлен позиционный датчик. Все позиционные датчики прокалиброваны в одном и том же направлении. Центральным положением системы перемещения является нулевая позиция. Фактическим положением считается среднее значение положений с двух позиционных датчиков рабочего валка.
 Датчики давления (8), каждый цилиндр оборудован двумя датчиками давления для измерения усилия осевой сдвижки один с поршневой стороны и один со штоковой стороны. Максимально допустимое значение усилия (регулируемое) одного цилиндра системы сдвижки равно ? 2500 кН. Максимально используемое усилие сдвижки, определяемое как разница между усилием цилиндра системы сдвижки и осевым усилием на шпинделе, ограничено 4880 кН на шейку валка.
     Скорость сдвижки валков формируется путем перемножения фактической окружной скорости рабочего валка и коэффициента. Коэффициент может быть описан графической характеристикой с введенными фактическими значениями уравновешивающего усилия рабочего валка и усилия прокатки. Точная характеристика будет установлена в процессе пуска в эксплуатацию.
     Абсолютная граница для значения скорости сдвижки зависит от порядка укатки:
 Между проходами (малые смещения, короткие последовательности проходов) скорость сдвижки может достигать 40 мм/сек или выш.......................