Спосіб управління трубопрокатним станом

1. Способ управления трубопрокатным станом, включающий измерения толщины стенки трубы по ее длине при относитель ном вращении датчика и трубы, коррекцию зазора между инструментом й трубой, регу лирование величины подачи заготовки, от лича ющийся те м, ч то выде ля ют че тыре диапазона частот изменения сигнала толщины стенки трубы по ее длине, для каждого из которых вычисляют значения дисперсии и амплитуды сигнала изменения толщины стенки трубы по ее длине, которые сравнивают соответственно с заданными значения ми для да нного диа па з она ч а стот изменения толщины стенки трубы по ее длине и соответственно корректируют зазор между инструментом и трубой, заменяют инструмент, отбраковывают заготовк у и снижают величину подачи заготовки. 2. Способ по п. 1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что выделяют следующие диапазоны частот: первый диапазон (0,05-10)F; второй диапазон (1,1-10)F; третий диапазон (0,9-1,1)F; четвертый диапазон (0,05-1,1)F, где F частота относительного вра щения датчика и трубы. Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для управления станом непрерывной или периодической прокатки при изготовлении труб различного маркотипо-размера. Известен способ управления непрерывным трубопрокатным станом [1], при котором из меня ют ве лич ину зазора меж ду валками и число оборотов валков по клетям стана, при этом величину зазора между валками определяют по уровню давления, а обороты валков находят исходя из наличия возможных отклонений параметров прокат ки от заданного уровня, обусловленных изменением условий прокатки партии труб по начальным и конечным условиям. Критерием оценки качества управления является величина на руж ного диа ме тра и сре дне й толщины стенки прокатываемых труб. Указанный способ не обеспечивает требуемой точности, поскольку величина давле ния на ва лк и по к ле тя м принима е т различные значения при прокатке гильз с одинаковыми геометрическими размерами и неизменной настройкой стана. Это обусловлено разбросом температуры нагрева гильз, а также различными условиями смаз С > 00 О 9844 ки между оправкой и прокатываемой трубой. Прототипом выбран способ управления трубопрокатным станом [23, включающий измерение продольной разностенности 5 трубы, измерение расхода электроэнергии валков каждой клети стана в процессе прокатки, коррекцию межвалкового зазора клетей стана, причем дополнительно определяют расход электроэнергии элект- 10 роприводом валков каждой клети по отношению к суммарному ее расходу электроприводами на стане при прокатке каждой трубы, устанавливают в качестве эталона значение указанного расхода элек- 15 троэнергии электроприводом валков каждой клети но отношению к ее суммарному расходу электроприводами на стане при прокатке трубы по заданному маршруту с наименьшей продольной разностенностью, 20 увеличивают межвалковый зазор в клети, в которой значение расхода электроэнергии электроприводом валков по отношению к суммарному ее расходу электроприводами валков клетей стана превышает эталонное 25 значение и уменьшают межвалковый зазор в клети, в которой значение расхода электроэнергии электроприводом валков по отношению к суммарному ее расходу электроприводами валков клетей стана меньше эталон- 30 ного значения. Однако использование данного способа не обеспечивает дальнейшее повышение точности прокатываемых труб, так как уменьшает только продольную разностей- 35 иость и не учитывает погрешности толщины стенки за счет поперечной разиостенности. Задачей предлагаемого решения является создание способа управления трубопрокатным станом, обеспечивающего 40 повышение точности толщины стенки трубы. Эта задача решена тем, что в способе управления трубопрокатным станом, включающем измерение толщины стенки трубы 45 по ее длине при относительном вращении датчика и трубы, коррекцию зазора между инструментом и трубой, регулирование величины подачи заготовки, согласно изобретению, выделяют четыре диапазона частот 50 изменения сигнала толщины стенки трубы по ее длине, для каждого из которых вычисляют значения дисперсии и амплитуды сигнала изменения толщины стенки трубы по ее длине, которые сравнивают соответст- 55 венно с заданными значениями для данного диапазона частої изменения толщины стенки трубы по ее длине и соответственно корректируют зазор между инструментом и трубой, заменяют инструмент, отбраковы вают заготовку и снижают величину подачи заготовки. Способ по п.2 формулы характеризуется также тем, что выделяют следующие диапазоны частот: первый диапазон (0,05-10)F, второй диапазон (1,1-10)F, третий диапазон (0,9-1,1)F, четвертый диапазон (0,05-1,1)F где F частота относительного вращения датчика и трубы. Повышение точности толщины стенки трубы достигается за счет выявления локального источника погрешности в поперечно м и пр од о льн о м с е че ни и и своевременное реагирование на него путем выдачи соответствующего воздействия по его устранению. На чертеже приведена блок-схема устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ. Оно содержит датчик толщины стенки 1, подключенный ко входу полосового фильтра 2, выход которого подключен на входы полосовых фильтров 3,4,5 и первый вход аналогового коммутатора 6. Выходы фильтров 3,4,5 подключены также соответственно на второй, третий и четвертый входы аналогового коммутатора 6, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 7, Выход АЦП 7 подключен на первый вход вычислительного устройства 8, на второй вход которого подключен блок хранения эталонных значений управляемых параметров 9. На входе вычислительного устройства 8 формируются управляющие сигналы К1, К2, КЗ и К4, которые поступают далее в схему управления станом. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. В процессе контроля готовой трубы, совершающей вращательнопоступательное движение с частотой F относительного вращения датчика и трубы, сигнал с датчика толщины стенки 1 после фильтрации полосовым фильтром 2 поступает на входы полосовых фильтров 3,4,5. На выходе фильтров из суммарного сигнала выделяются управляющие сигналы П1, П2, ПЗ, П4 с полосой частот соответственно: (0,0510)F, (1,1-10)F. (0,9-1.1)F, (0,05-0,9)F. Указанные сигналы через коммутатор б и аналого-цифровой преобразователь 7 поступают в вычислительный блок 8, который вычисляет их дисперсии, амплитуды и сравнивает полученные значения с эталонными, поступающими из блока 9. На основании разности вычисленных параметров сигналов П1, П2, ПЗ, П4 с эталонными вычислитель 8 формирует управляющие сигналы К1, 9844 6 K2, КЗ, К4, поступающие соответственно на вычислительное устройство по результатам регулировку средней толщины стенки тру- сравнения вычисленных значений дисперсий и бы, на необходимость замены инструмента, амплитуд сигналов с эталонными формировало отбраковки заготовки и повышения равномер- управляющие сигналы К1, К2, КЗ ности подачи заготовки в очаг деформации. 5 и К4, которыми мог воспользоваться вальПредлагаемый способ был опробован цовщик для перестройки стана. Эти сигналы при прокатке труб по маршруту 8,2x0,8-* - можно использовать и для автоматического И5,9хО,4 на стане ХПТР 4-15. В качестве управления станом при наличии соответстдатчика толщины стенки использовалась вующих исполнительных механизмов. ультразвуковая установка неразрушающего 10 На основании анализа экспериментальных контроля типа РПА. При контроле труба со- данных, полученных в ходе эксперимента, вершала вращательное движение с часто- можно сделать следующие выводы: той 1200 об/мин и пос тупательное - фильтрация сигнала толщины стенки движение со скоростью 1,4 м/мин. Сигнал с позволяет уменьшить доверительный индатчика толщины стенки пропускался через 15 тервал функции распределения за счет пополосовой фильтр с частотами среза 1 и 200 давления высокочастотных помех и Гц. Далее этот сигнал, обозначенный как П1, единичных выбросов; поступает на вход еще трех полосовых филь- оптимальные границы частот полосо тров с частотами среза: 22 и 200 Гц; 18 и 22 вого фильтра равны (0,05-10)F т.к. КМК в Гц; 1 и 18 Гц. Частотный диапазон полосо- 20 этом случае имеет максимальное значение, вых фильтров определялся исходя из дина- что характеризует наибольшую зависимость мики техноло гического проц есса и сигнала П1 от входных параметров; возможности максимального подавления - оптимальные границы частот полосо частот из смежного диапазона, расчет и вы- вого фильтра для сигнала П2 составляет(1,1бор фильтра осуществлялся по амплитудно- 25 10)F; частотной (АЧХ) и фазово-частотной (ФЧХ) - наибольшая корреляция наблюдалась пахарактеристикам с помощью специальной раметров сигнала П2 с качеством инструмента. программы. Так, изменяя угол развалки роликов от 2° до Для определения граничных частот по- 26°, удалось получить трубы с дове-й 30 лосовых фильтров проводится активный рительным интервалом функции распредеэксперимент, в котором прокатывалась пар- ления (2,13-1,66) а. Худшие трубы, у которых тия труб с варьируемыми технологическими угол развалки был до 10° и не изменялся, факторами (подача, угол развалки роликов, имели доверительный интервал функции скорость). Сигнал толщины стенки получен- распределения сигнала П2 (2,3-2,1) сг, ных труб пропускался через полосовые 35 -для выделения сигнала ПЗ, характерифильтры с различными границами и опреде- зующего эксцентриситет трубы, целесообразно лялся по стандартной программе квадрат применение полосового фильтра с граничными множественной корреляции (КМК) каждой частотами (0,9-1,1)F. зависимой переменной (дисперсия и ампли- Как показал анализ сигнала ПЗ по кажтуда отфильтрованного сигнала) с независи- 40 дой трубе экспериментальной партии, мыми переменными (технологические вклад эксцентриситета в суммарную диспараметры). персию сигнала толщины стенки составляет от Сигналы П1, П2, ПЗ и П4 с выхода филь- 11 до 15%, что свидетельствует о существенных тров, проходя через аналоговый коммута- резервах возможности повышения тор, с помощью АЦП преобразовывались в 45 точности труб за счет отбраковки заготовки цифровой код с периодом дискретизации по эксцентриситету; Тд = 0,00125 сек и поступали в вычислитель- оптимальные границы частот полосо ное устройство. В качестве вычислительно- вого фильтра для сигнала П4 составляют го устройства использовалась мини-ЭВМ (0,05-0,9)F. За счет изменения подачи удаСМ-4. Система управления работает в двух 50 лось получить трубы, у которых доверительрежимах: обучения и управления. В режиме ный интервал функции распределения обучения через установку РПА пропускали эта- сигнала П4 уменьшился с (2,4-1,4) Опч до (1,7-2) лонную трубу и вычислительное устройство а™; подсчитывало величину дисперсии и амплитув результате оптимальной ды сигналов ПІ, П2, ПЗ и 114. Эти значения настройки записывались на магнитный диск и в дальней- 55 стана по технологическим параметрам уда шем использовались как эталонные. лось получить трубы, у которых доверитель В режиме управления через установку ный интервал функции распределения РПА пропускали изготавливаемые трубы и отклонения толщины стенки уменьшился с (3,5-3,19) а до (1,9-1,7) а 9844 Датчик толщины стенки Полосовой фильтр 3 Лотосовой По/ІОСО 80Й, М Л2 Коммутатор аналоговых сигналов 7 ПЗ фильтр' Фильтр Вычислительное устройство Впок хране ния эталонных значенні Упорядник Замовлення Техред М.Моргентал 4554 Коректор О.Обручар Тираж Підписне Державне па тентне ві домство України, 254655, ГСП, Киї в-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101 К2 КЗ