总第177期2019年第1期
山西冶金
SHANXI METALLURGY
Total1力
No.l,2019
试（实）验研究D01:10.kil4-1167/tf.2019.01.06
金琳
（首钢京唐钢铁联合有限责任公司冷轧作业部.河北唐山063210）
摘要：止式活套在连续带材生产线上具有广阔的应用，活套的张力通过卷扬电机进行调节，卷扬电机釆用速
度控制，卷扬电机的线速度设定值由活■套入口和出口的线速度决定。活套采用直接张力控制，张力附加速度由 张力控制器产生。张力前馈控制可降低活套在升降套时产生的张力波动"带钢惯量补偿可消除活套升降套过程 引起的张力升高。通过上述研究，为活套动态过程产生的张力波动问题提供了解决思路。
关键词：殳式活套张力控制张力前馈带钢惯量补偿
中图分类号:TG335.12文献标识码:A文章编号:1672-1152（2019）01-0020-03
1概述
随着冶金自动化技术的不断发展，冷轧带钢生产多采用连续运行的机组系统。为了实现工艺段带钢的连续运行，需在机组的入口段和出口段分别设置立式活套（7。入套的功能为当入口段停车时通过抽套保证工艺段的带钢供应，出套的功能为当出口段停车时通过填充活套来存储工艺段送出的带钢45）。
如图1所示，立式活套主要由卷扬机、钢结构、活套小车、链轮组、配重块、定辗和动银几个部分组
成&创。本文将对西门子立式活套控制方案进行研究，并重点分析活套线速度设定、张力控制、张力前馈控制和带钢惯量补偿四个方面的内容。
图1立式活套结构图
收稿日期:2018-12-09
作者简介：金琳（1991—），男，大学本科，毕业于燕山
大学，现从事电气自动化工作，助理工程师。2活套的张力控制原理
立式活套的张力通过卷扬电机进行调节，卷扬电机采用速度控制模式，其速度设定值包括四个部分，分别为：线速度设定值、张力控制附加值、张力前馈附加值、带钢惯量补偿。其中线速度设定值保证了活套升降套速度与实际套量相匹配，张力控制、张力前馈和带钢惯量补偿通过附加速度调节活套带钢的实际张力。
2.1鮎线速度设定
活套卷扬电机采用带增量型编码器的速度控制，线速度设定值由活套入口和出口线速度决定，计算原理如图2所示。
活套人口线速度（m/s）
活套出口线速度（m/Q
活套带钢平均
线速度（m/s）
卷场电机转速设
定值l(RPM)
卷场电机
图2卷扬线速度设定值
活套内带钢的平均线速度为入口线速度与出口线速度的差值，根据动滑轮原理，活套小车的运行速度等于活套带钢平均线速度除以带钢道次，活套小车的速度计算公式如下：
匕松=匕厂人*.（1）
式中：人np为活套带钢的平均线速度,m/s；人和％分别为活套入口线速度和出口线速度,m/s;Va为活套小车的运行速度，为活套的道次数。
活套小车的线速度设定值需要转化为卷扬电机的转速设定值，
吸收式制冷机组因此需要考虑卷扬电机与活套带钢
2019年第1期金琳：冷轧立式活套控制原理•21•
之间的综合减速比，该综合减速比包括减速箱的速
比、卷筒与小车间的速比两个部分，卷扬电机的设定
转速计算公式如下:
^Drive=
tt-D .AC；—60V i”■‘用■jgar■jpeaAox
血N“・D—(3)
式中:i“为减速箱的减速比;h为卷筒与小车之间的减速比;D为卷筒的直径,01；^为活套卷扬电上述式中：为张力前馈控制的附加速度设定值，仏分别为活套入口和出口的带钢加速度，m/S2;F^^F MM分别为入岀口加速度调整因数。
保鲜膜切割盒从理论上活套入口和出口加速将对活套产生相同的惯性，所以其调整因数应该一致。活套张力前馈控制速度附加值计算原理如图4所示。
机的设定转速,r。
根据计算公式，当活套入口速度大于出口速度时活套处于冲套状态，此时叭仏>0，当活套入口速度小于出口速度时活套处于抽套状态，此时V际.<0。1.2活套张力控制
活套内的带钢张力由卷扬电机产生的钢绳牵引力控制30)。钢绳牵引力通过滑轮组牵引活套小车，在不计活套损失的情况下，除以活套的道次数后即可得到静止状态下的带钢张力。活套张力采用直接张力控制，设定值由二级下发或操作员设定，实际张力由活套入口或出口的张力计测量。活套采用直接张力控制的优点为：
1)实际张力测量可以弥补带钢的摩擦损失和弯曲损失。
2)可消除相邻区域的张力变化对活套带钢张力的影响，实现张力分段控制。
活套张力控制速度附加值计算原理如图3所示。
图3活套张力控制原理图
1.3张力前馈控制
活套入口速度等于出口速度时活套将处于平衡状态。若此时入口带钢加速进入活套，将导致短时间内活套张力值降低，这是因为在张力控制器做出调整前更多的带钢被送入了活套。同理当活套出口带钢加速时，活套也将出现短时间内张力值上升的情况。为了弥补这一问题须设置活套惯量补偿，补偿的原理为发送活套入口和出口的带钢加速度差值给卷扬电机作为附加速度设定值，当活套入口或出口带钢开始加速时卷扬机将提前做出反应，保证过渡区活套张力的稳定。张力前馈控制的附加速度计算公
式如下：
V T2=A i…"F,cbn~^out"F jw(4)
图4活套张力前馈控制原理
1.4带钢惯量补偿
活套内带钢处于加速状态时必须向带钢施加一个力保证带钢的加速度，这将产生一个额外的张力导致活套出口侧张力上升。如图5所示，此时活套出口带钢张力等于入口张力与带钢加速度损失的张力之和，活套出口侧带钢张力的计算公式如下：
T M=T m+n.(5)式中：几为活套入口侧带钢张力，N；几，为活套出口侧带钢张力,N；7\为带钢加速度损失的张力,N。
图5带钢惯量补偿原理
活套内带钢张力的变化取决于带钢加速度的变化。冲套时活套入口加速度久>0且出口加速度4尸0，此时带钢加速度由入口侧至出口侧为等差递减数列，张力为斜率递减的变化趋势。抽套时活套入口加速度£=0且出口加速度人9>0，此时带钢加速度由入口至出口为等差递增数列，张力为斜率增加的变化趋势。活套内带钢张力随带钢加速度变化的规律如下页图6和图7所示。
以图5所示的8道次活套为例计算带钢的惯量补偿，为了方便计算只考虑带钢长度随实际套量变
化的部分。首先按照道次将活套内的带钢分为8
个
山西冶金
E-maiI: 第42卷
•22•
6-1活套入口至出口加速度变化趋势6-2活套入口至出口张力变化趋势
图6冲套时活套张力变化趋势
7-1活套入口至出口加速度变化趋势7-2活套入口至出口张力变化趋势
图7抽套时活套张力变化趋势
部分，对应道次的带钢质量分别为尬厂恥，且每个道次的带钢质量均等于m。各道次对应带钢的加速度分别为4,-4,，平均加速度为Ag，则带钢加速损失的张力计算公式为：
二矶说3+myl5+mH5+m/7+
v+nigA9.(6) m\=m2=m3=m4=ni5=ni^m-j=ni^=m.(7) /41+A3+43+A5+A5+A7+彳-j+A9=/VHoops*Aver-(8)彳A二41+42+43+力4+力5+A6+A7+48+49—41+人9(9)
T a=N如m=N如^井9.(10)
式中：耳为带钢加速损失的活套张力,N。
活套处于平衡状态时出口张力等于入口张力，而在加速过程中带钢的惯量损失只影响出口张力，这导致了活套出口张力上升而入口张力保持不变。根据式(5)和式(10)可推导出活套出口侧带钢张力的计算方法：
T—+Nfioppg■(41+49)*m([2)
Nrioops2
式中：几为活套入口侧的带钢张力，N；7；”为活套小车的牵引力，N；M映为活套的带钢道次数；久为活套入口的带钢加速度,m/s2;A9为活套出口的带钢加速度,m/s?。
活套带钢的惯量补偿计算原理如图8所示，根据以上规律：当张力计在活套入口时测量的张力实际值等于活套小车牵引力除以活套道次数。当张力计在活套出口时需要补偿带钢的惯量损失，且补偿速度为负值。带钢惯量补偿的速度计算公式如下：
〒I.〃(讐也I
钥匙胚丁一附加设定值卷场电机转速
JL3(m/s)型定值(RPM)厂\
®-----------------E—-----------
卷濾机
图8带钢惯量补偿
tech3=~T A.(13)式中山心为活套的带钢惯量补偿附加速度，n)/so
3结论
1)活套的线速度设定值可通过活套入口侧和出口侧的线速度进行计算，线速度设定值保证了卷扬电机能够配合产线完成升降套过程。
2)立式活套采用直接张力控制能够忽略带钢的摩擦损失和惯量损失，可以简化控制环节。
3)活套设置张力前馈调节能够降低升降套过程中的张力波动，文中给岀了张力前馈调节的计算方法。
4)带钢的惯量补偿能够解决活套升降套过程中造成出口侧张力增大问题，并给出了带钢惯量补偿的计算方法。
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(编辑：苗运平)
(下转第82
页)
山西7台金
E-mail:sxyjbjb@
第42卷
-82・
对工作面回采过地质构造带探测到的富水危险
超前止水后浇带区域工作面采用疏水降压的防治措施.其钻孔布置 示意图如图4所示。共布置7组钻孔，每组钻孔3
个，累计施工21个钻孔，钻探进尺1 688.4 m 。工作 面疏水降压后进行注浆改造，采用扩散半径为20 m
左右的注浆液，而在断层或者陷落柱等地质构造周 围采用扩散半径为15 m 的注浆液。
4结论
1)以某矿1300工作面为研究对象，分析了工作
面回采过地质构造带时断层、陷落柱等影响机制，由 于地质构造带的因素，工作面回采期间易发生矿压
或突水灾害。
2)对回采工作面过地质构造带技术研究，采用
爆破破岩技术进行工作回采，并及时强化工作面支
护以及加快推进速度、先打眼放炮后扩巷卸压技术 以及疏水降压和注浆加固防突水，避免工作面过地
质构造带时出现安全事故，保障工作面安全回采。
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(编辑：苗运平)
Study on Technology of Mining Face Passing through Geological
Structural Zone
Li Junjian
(Shanxi Zhengcheng Institute of Mine Safety Technology Co., Ltd., TaiyuanShanxi 030006)
Abstract: Taking 1300 working face of a mine as the research object, this paper analyses the influence mechanism of
faults and subsidence pillars when working face passes through geological structure zone, and studies the technology of mining face passes through geological structure zone. Blasting rock-breaking technology is used for working mining,
and timely support, pressure relief and water inrush prevention are carried out to avoid safety accidents when the
working face passes through the geological structure zone and to ensure safe mining of the working face.
Key words: geological tectonic zone; rock bursting by blasting; support; safe mining
(上接第22页)
Control Principle of Vertical Loop for Cold Rolling Mill
Jin Lin
(Cold Metal Dept.,Shougang Jingtang United Iron and Steel Company, Tangshan Hebei
063210)
Abstract : Vertical sliding sleeve has wide application in continuous strip production line. The tension of the looper is
regulated by the winch motor. Winch motor adopts speed control. The linear speed setting of the winch motor is determined by the live set of entry and exit velocity. Tension additional use direct tension control and speed is
produced by the tension controller. The tension feedforward control can reduce the tension fluctuation of the looper when it is accelerate or slow down. The compensation of the inertia of the strip can eliminate the increase of tension
caused by the dynamic process. Through the above research, it provides a solution to the tension fluctuation problem of
the dynamic process.
Key words ： vertical loop; tension control; tension feedforward; strip inertia
3600s
compensation
豫公网安备41160202000603
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