[发明专利]一种冷轧处理线的张力控制系统

说明书

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，特别是涉及一种冷轧处理线的张力控制系统，具体地说是一种用于冷轧处理线卷取机前张力辊在无张力计情况下的张力控制系统。 

背景技术

在冷轧处理线生产过程中，带钢必须在张力作用下才能正常稳定运行。张力能够使得带钢尽可能地沿着生产中心线运行而不致因跑偏造成边部刮伤甚至断带。在冷轧处理线中，张力辊作为重要的张力控制设备布置于生产线上，它把生产线分成多个张力控制区域，通过对张力辊的控制来实现全线张力的控制。 

现有的冷轧处理线张力辊的张力控制系统一般采用基于速度的直接张力控制方法，张力控制系统是由可编程控制器(PLC，Programmable Logic Controller)和传动装置组成。可编程控制器是张力控制系统的控制单元，传动系统是张力控制系统的执行单元。可编程控制器包括张力设定值模块，张力实际值检测模块，张力实际值计算模块，张力实际值选择器，张力调节器，速度合成模块。张力设定值模块输出的张力辊所控区域内的带钢张力设定值T_set与张力实际值选择器输出的张力实际值T_act进行比较，经过张力调节器产生出速度偏差值V2，将其作为工艺速度V3与线速度V1在速度合成模块中叠加后传输到张力辊的传动系统中的速度调节器上，由速度调节器生成转速设定值。张力调节器也正是通过工艺速度V3形成带钢的张力。另一方面，摩擦补偿转矩TQ1与转动惯量补偿转矩TQ2叠加后，作为附加转矩设定值叠加到速度调节器后的附加转矩接口上，用于克服张力辊在运行和升降速过程中，因张力辊自身的机械摩擦和动态特性引起的张力控制系统的扰动。 

在张力设定值模块中，工艺张力设定值T_setp有绝对张力和相对张力两种设定形式，二者关系为：绝对张力设定值＝相对张力设定值×带钢宽度W×带钢厚度H。通过此关系式，相对张力设定值可以转换为绝对张力设定值。工艺张力设定值T_setp以绝对张力设定值设定形式作为张力设定值T_set。 

张力实际值T_act的取法有两种：当有张力计时，通过张力实际值检测模块读取张力计的测量值TM，获得张力实际检测值T_act_a，在经过张力实际值选择器选择实际值通道后，张力实际值T_{_act}＝T_{_act_a}  ＝TM；当无张力计时，通过张力实际值计算模块计算获得张力实际检测值T_act_c。张力辊的每个辊作用在带钢上的转矩经过转换计算得出每个辊作用在带钢上张力T_r1、T_r2、T_r3、T_r4，每个辊作用在带钢上张力值之和与邻近段张力值T_nb相加而计算得出张力实际值T_act_c，在经过张力实际值选择器选择计算值通道后，张力实际值T_{_act}＝T_{_act_c}＝(T_{_r1}+T_{_r2}+T_{_r3}+T_{_r4})+T_{_nb}。 

通常情况下，采用上述控制方法就可以保证张力辊所控区域内带钢张力的稳定。但是，当一组作为张力控制的张力辊布置于冷轧处理线出口段卷取机前，并且没有安装张力计时，若仍采用上述方法进行控制，张力辊则无法保证对所控制区域内带钢张力的准确控制。 

首先，卷取机张力作为邻近段张力，会对张力辊所控区域的带钢张力控制产生直接影响。当出口段进行分卷剪切时，卷取机与张力辊之间的带钢因分断失张，卷取机张力不再对张力辊所控区域的带钢产生影响，邻近段张力值为0；当出口段完成穿带后，卷取机与张力辊之间的带钢重新建张，卷取机张力会对张力辊所控区域的带钢重新产生影响，而且，邻近段张力值还要根据卷取机交替投入的情况而定。如说明书附图中的图1所示，由于邻近段张力值T_nb通道的单一性，现有的张力控制方法无法跟随邻近段张力值的变化而进行相应的调整，使得计算出来的张力实际值与实际不符，从而导致张力控制系统无法进行准确的张力调节。 

其次，由于张力辊所控区域带钢张力设定值与邻近段张力设定值之间存在偏差，偏差值的正负决定着张力辊转矩输出的正负性。在出口段进行分卷剪切前，若张力辊所控区域带钢张力设定值小于邻近段张力设定值，其偏差值为负，则张力辊就会处于负转矩输出状态。而在分卷剪切时，由于邻近段张力值为0，偏差值变为正，则张力辊要处于正转矩输出状态。这种张力辊转矩输出状态从负向正的转换过程中，很容易造成带钢溜钢下垂现象，影响了后续的生产，降低了产品的质量。