一种控制板坯连铸主机区传动负载动态平衡的系统的制作方法

本实用新型属于冶金连铸设备技术领域，具体涉及一种控制板坯连铸主机区传动负载动态平衡的系统。

背景技术：

板坯连铸的主机区包含多台各自独立的传动装置，分别位于主机区不同的位置，有着各自的传动功率和传动比；它们一起输出驱动力带动板坯按工艺要求的速度向前运行。在生产时，由于受钢种、铸坯断面尺寸、拉坯速度、冷却模式等多种因素的影响拉坯阻力(负载)也在发生着变化。

为了应对这种情况，电器控制上多采用人工干预电机转速的方式来调整各传动装置输出力的大小。具体的做法是针对某一生产工况，根据经验设定各传动装置中电机的转速修正系数，让各传动装置输出的驱动力基本相当，使之维系在一种暂时的平衡状态。当生产工况发生改变时，这种暂时的平衡状态会被打破，各传动装置输出的驱动力会出现较大的差异，若这种差异达到生产上无法接受的程度，又需要再次调整各传动装置中电机的转速修正系数，从而让整个传动系统再次达到另一个新的暂时平衡状态。

这种控制方法过分地依赖生产经验，且不能随着生产工况的变化自动适应而达到新的平衡状态。若各传动装置中电机的转速修正系数调整不当，很可能会出现某些传动装置输出的驱动力较小或输出负向的驱动力的情况；严重时甚至发生滞坯现象导致停产。当某个或某几个传动装置输出的驱动力发生异常时，该方法也无法判断出异常产生的原因。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种控制板坯连铸主机区传动负载动态平衡的系统，解决由于生产工况的改变，板坯连铸主机区各传动装置无法自适应地调整各自电机的转速从而动态维系各传动装置输出的驱动力相对一致的平衡状态的技术问题。

为此，本实用新型提供的技术方案如下：

一种控制板坯连铸主机区传动负载动态平衡的系统，包括主动电机控制系统、主动电机变频器、从动电机控制系统和从动电机变频器，所述主动电机控制系统和主动电机变频器电连接，所述从动电机控制系统和从动电机变频器电连接，所述从动电机控制系统与主动电机控制系统电连接；

所述主动电机控制系统包括主动电机转速计算模块和主动电机驱动力占比计算模块，所述主动电机转速计算模块用于得到主动电机的理论转速ωmain，所述主动电机变频器用于控制主动电机转速至理论转速ωmain，所述主动电机驱动力占比计算模块用于得到主动电机驱动力占比amain；

所述从动电机控制系统包括从动电机转速计算模块、从动电机驱动力占比计算模块和从动电机转速补偿计算模块，所述从动电机驱动力占比计算模块用于得到从动电机驱动力占比，所述从动电机转速补偿计算模块用于根据从动电机的驱动力占比和主电机的驱动力占比得到出从动电机的转速补偿量，所述从动电机转速计算模块用于计算从动电机的理论转速以及对从动电机当前的转速与转速补偿量求和得到从动电机的输出转速，所述从动电机变频器用于控制从动电机的输出转速。

所述从动电机控制系统和从动电机变频器均为多个，且均与从动电机一一对应。

连铸主机区传动装置包括多个传动装置，传动装置包括内弧电机和外弧电机，所述内弧电机通过内弧减速机和内弧万向联轴器连接内弧驱动辊，所述外弧电机通过外弧减速机和外弧万向联轴器连接外弧驱动辊。

主动电机为最后一个内弧驱动辊所对应的电机。

当主动电机发生故障时，应顺次将倒数第二个内弧辊所对应的电机设为主动电机，以此类推。

本实用新型的有益效果是：

1.在各传动装置分别驱动其对应的驱动辊带动板坯前行的过程中，各传动装置中的电机，可根据其对应的驱动辊直径及该驱动辊所承受的正压力实时地在许可的转速变动范围内微量调整其转速，使得各传动装置实际输出的驱动力始终与其对应的驱动辊所受正压力可提供的最大拉坯力保持一致的比例关系。

2.本实用新型能通过对比从动电机所驱动的辊子的实际角速度与其理论角速度的具体差异在线判定该辊子及其对应的传动系统是否发生卡阻、辊子磨损是否过量、辊子承受的正压力是否过小，协助工程师快速解决实际问题，缩短维修时间，提高连铸机作业率和生产率。

为让本实用新型的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是单个传动装置的结构示意图；

图2是板坯连铸机主机区传动示意图；

图3是本实用新型的控制原理图。

附图标记说明：

1、内弧万向联轴器；2、内弧减速机；3、内弧电机；4、外弧万向联轴器；5、外弧减速机；6、外弧电机；7、内弧驱动辊；8、外弧驱动辊；9、板坯；10、板坯内弧面；11、板坯外弧面。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

现参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种控制板坯连铸主机区传动负载动态平衡的系统，包括主动电机控制系统、主动电机变频器、从动电机控制系统和从动电机变频器，所述主动电机控制系统和主动电机变频器电连接，所述从动电机控制系统和从动电机变频器电连接，所述从动电机控制系统与主动电机控制系统电连接；

所述主动电机控制系统包括主动电机转速计算模块和主动电机驱动力占比计算模块，所述主动电机转速计算模块用于得到主动电机的理论转速ωmain，所述主动电机变频器用于控制主动电机转速至理论转速ωmain，所述主动电机驱动力占比计算模块用于得到主动电机驱动力占比amain；

所述从动电机控制系统包括从动电机转速计算模块、从动电机驱动力占比计算模块和从动电机转速补偿计算模块，所述从动电机驱动力占比计算模块用于得到从动电机驱动力占比，所述从动电机转速补偿计算模块用于根据从动电机的驱动力占比和主电机的驱动力占比得到出从动电机的转速补偿量，所述从动电机转速计算模块用于计算从动电机的理论转速以及对从动电机当前的转速与转速补偿量求和得到从动电机的输出转速，所述从动电机变频器用于控制从动电机的输出转速。

该系统通过主动电机转速计算模块和主动电机变频器使主动电机的转速时刻与拉坯速度保持一致，随生产条件的改变，通过从动电机转速补偿计算模块得到从动电机的转速补偿量，再通过从动电机转速计算模块和变频器，自动调整从动电机的转速，循环往复实时维系各传动装置输出的驱动力相对一致的平衡状态。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种控制板坯连铸主机区传动负载动态平衡的系统，所述从动电机控制系统和从动电机变频器均为多个，且均与从动电机一一对应。

如图1所示，板坯连铸主机区通过多个驱动辊对板坯9作用，每个驱动辊对应一个电机，分布在板坯内弧面10的为内弧驱动辊7，分布在板坯外弧面11的为外弧驱动辊8，每个驱动辊对应一个电机。每个电机对应一个电机控制系统和电机变频器。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种控制板坯连铸主机区传动负载动态平衡的系统，连铸主机区传动装置包括多个传动装置，传动装置包括内弧电机3和外弧电机6，所述内弧电机3通过内弧减速机2和内弧万向联轴器1连接内弧驱动辊7，所述外弧电机6通过外弧减速机5和外弧万向联轴器4连接外弧驱动辊8。如图2所示。

如图1所示，从左至右和从上至下传动装置编号为1，2，…，k，…，n。最后一个内弧驱动辊所对应的电机为主动电机，除主动电机以外的所有电机均为从动电机。主动电机的转速ωmain必须时刻与拉坯速度vg保持一致，即vg＝0.5ωmaindmain，dmain为主动电机对应的驱动辊直径。

当被选定的主动电机发生故障时，应顺次将倒数第二个内弧辊所对应的电机设为主动电机，以此类推。

实施例4：

本实施例提供了一种如图3所示的控制板坯连铸主机区传动负载动态平衡的方法，包括以下步骤：

步骤1)主动电机转速计算模块计算出主动电机的理论转速ωmain，通过主动电机变频器控制主动电机的转速为理论转速ωmain，从动电机转速计算模块计算出从动电机的理论转速，通过从动电机变频器控制从动电机的转速为理论转速；

步骤2)当工况发生变化时，主动电机驱动力占比计算模块得到主动电机驱动力占比amain，从动电机驱动力占比计算模块得到从动电机驱动力占比，从动电机转速补偿计算模块根据主动电机驱动力占比amain和从动电机驱动力占比计算出从动电机的补偿转速，再通过从动电机转速计算模块对从动电机当前的转速与转速补偿量求和得到从动电机的输出转速，最后通过从动电机变频器控制从动电机的输出转速；

步骤3)重复步骤2)，实现对板坯连铸机主机区负载动态平衡的自动控制。

实施例5：

在实施例4的基础上，本实施例提供了一种控制板坯连铸主机区传动负载动态平衡的方法，包括以下步骤：

1)根据当前所需拉坯速度vg，主动电机转速计算模块计算出主动电机的理论转速ωmain，通过主动电机变频器控制主动电机的转速为理论转速ωmain；根据当前所需拉坯速度vg和板坯9厚度s，主动电机转速计算模块算出各从动电机驱动的驱动辊对应的理论转速，分别为ω1_in、ω2_in…ωk-1_in、ωk_in、ωk+1_in…ωn-1_in、ω1_out、ω2_out…ωk-1_out、ωk_out、ωk+1_out…ωn-1_iout、ωn_out。通过各从动电机的变频器控制各自对应从动电机的转速，使各从动电机对应的驱动辊的转速分别达到上述转速；

2)根据生产的实际工况，获取各驱动辊所受的正压力，分别为p1_in、p2_in…pk-1_in、pk_in、pk+1_in…pn-1_in、p1_out、p2_out…pk-1_out、pk_out、pk+1_out…pn-1_iout、pn_out，并计算出各驱动辊所受正压力可提供的拉坯力，分别为f1_in、f2_in…fk-1_in、fk_in、fk+1_in…fn-1_in、f1_out、f2_out…fk-1_out、fk_out、fk+1_out…fn-1_iout、fn_out；

各驱动辊所受的正压力通过各压力传感器得到，可将压力传感器与各从动电机控制系统电连接，fk_in＝μpk_in，fk_out＝μpk_out；

3)通过主动电机变频器的力矩反馈电流和主动电机对应驱动辊所受的正压力pmain计算出fmain和amain；

根据各从动电机的变频器的力矩反馈电流计算出各从动电机对应的驱动辊可提供的的驱动力矩tk_in或tk_out，结合已知数据pk_in、fk_in或pk_out、fn_out，计算出各从动电机的驱动力占比，分别为a1_in、a2_in…ak-1_in、ak_in、ak+1_in…an-1_in、a1_out、a2_out…ak-1_out、ak_out、ak+1_out…an-1_iout、an_out；

4)从动电机转速补偿计算模块将各从动电机的驱动力占比与主电机的驱动力占比amain进行计算，得出各从动电机的转速补偿量；再由从动电机转速计算模块将各从动电机的转速补偿量与各从动电机当前的转速进行求和得到各从动电机新的输出转速值，最后通过各从动电机的变频器控制各从动电机的输出转速达到新的输出转速。

板坯连铸机主机区负载动态平衡时，在vg＝0.5ωmaindmain的前提下，同时满足以下两式：

式中，vg为拉坯速度，dmain为主动电机对应的驱动辊直径，δa1k_in为第k个内弧电机驱动力占比ak_in相对于amain的偏差上限；δa2k_in为第k个内弧电机驱动力占比ak_in相对于amain的偏差下限；δa1k_out为第k个外弧电机驱动力占比ak_out相对于amain的偏差上限；δa2k_out为第k个外弧电机驱动力占比ak_out相对于amain的偏差下限；δω1k_in为第k个内弧驱动辊实际转速ω0k_in相对于第k个内弧驱动辊的理论转速ωk_in的上偏差限；δω2k_in为第k个内弧驱动辊实际转速ω0k_in相对于第k个内弧驱动辊的理论转速ωk_in的下偏差限；δω1k_out为第k个外弧驱动辊实际转速ω0k_out相对于第k个外弧驱动辊的理论转速ωk_out的上偏差限；δω2k_out为第k个外弧驱动辊实际转速ω0k_out相对于第k个外弧驱动辊的理论转速ωk_out的下偏差限。

其中，ωmain通过ωmain＝2vg/dmain，主动电机驱动力占比amain＝dmaintmain/2μpmain，第k个内弧电机驱动力占比ak_in＝dk_intk_in/2fk_in，第k个外弧电机驱动力占比ak_out＝dk_outtk_out/2fk_out，fk_in为第k个内弧驱动辊所正压力可提供的拉坯力，fk_in＝μpk_in；第k个外弧驱动辊所正压力可提供的拉坯力，fk_out＝μpk_out；dk_in为第k个内弧驱动辊的直径，dk_out为第k个外弧驱动辊的直径；

其中，vg为拉坯速度；dmain为主动电机对应的驱动辊直径；tmain为主动电机对应的驱动辊可提供的驱动力矩，tk_in为第k个内弧驱动辊可提供的驱动力矩，μ为驱动辊与热铸坯之间的摩擦系数，pmain为主动电机对应的驱动辊所受的正压力，pk_in为第k个内弧驱动辊所受的正压力；

第k个内弧驱动辊的理论转速第k个外弧驱动辊的理论转速其中，s为当前铸坯厚度，r为铸机主半径，k为传动装置的序号。

实施例6：

在实施例5的基础上，本实用新型提供的方法可以对某传动装置故障的判定进行判定：

当从动电机无法满足式(2)的时，可分以下几种情况分别判定：

a、当ω0k_in＜ωk_in-δω1k_in时，判定第k个内弧驱动辊或其对应的传动装置发生卡阻；

b、当ω0k_in＞ωk_in+δω2k_in时，判定第k个内弧驱动辊磨损过量或该辊子所承受的正压力过小；

c、当ω0k_out＜ωk_out-δω1k_iout时，判定第k个外弧驱动辊或其对应的传动装置发生卡阻；

d、当ω0k_out＞ωk_out+δω2k_out时，判定第k个外弧驱动辊磨损过量或该辊子所承受的正压力过小。

通过对比从动电机所驱动的辊子的实际角速度与其理论角速度的具体差异在线判定该辊子及其对应的传动系统是否发生卡阻、辊子磨损是否过量、辊子承受的正压力是否过小，协助工程师快速解决实际问题，缩短维修时间，提高连铸机作业率和生产率。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。