Лисовский Р.А., Логинов Б.М., Гасияров В.Р., Храмшин Р.Р., Одинцов К.Э. Анализ эквивалентных нагрузок электроприводов клети толстолистового стана при асимметричной прокатке - Журнал «Электротехнические системы и комплексы»

Аннотация

Вклад статьи заключается в обосновании мониторинга эквивалентных нагрузок (моментов либо токов) индивидуальных электроприводов верхнего и нижнего валков (ВГП и НГП) горизонтальной клети толстолистового прокатного стана в режиме асимметричной прокатки. Основной причиной асимметрии – неравенства скоростей двигателей, является формирование изгиба переднего конца раската в форме «лыжи». Асимметрия нагрузок влечет ряд негативных последствий, в том числе ухудшение температурного режима более загруженного двигателя и увеличение потерь электрической энергии. В связи с этим актуальной является задача косвенного контроля теплового состояния двигателей по эквивалентным токам либо моментам. Эквивалентные параметры целесообразно вычислять (восстанавливать) по текущим значениям, зафиксированным с заданным интервалом времени (шагом) во время прокатки. Для выполнения таких вычислений в автоматическом режиме разработан наблюдатель эквивалентного тока двигателя. Рассмотрен принцип построения наблюдателя, выполнена его виртуальная настройка с использованием моделирования Hardware-in-the-loop Simulation (HIL). Приведен пример мониторинга действующих значений токов двигателей клети стана 5000 с последующим восстановлением эквивалентных токов. Представлены осциллограммы за 19 проходов при двух значениях рассогласований скоростей (1,5 и 10%), доказано кратное различие эквивалентных токов. Выполнен расчет потерь мощности в статорной цепи двигателя, показано, что при разнице скоростей 1,5% обеспечивается снижение потерь электрической энергии на 15%. Тем самым подтверждена целесообразность разработки технических решений, обеспечивающих сокращение времени работы ВГП и НГП с разными нагрузками. Это достигается за счет быстродействующего выравнивания нагрузок по окончании формирования «лыжи».

Ключевые слова

асимметричная прокатка, толстолистовой прокатный стан, электропривод, эквивалентный ток, наблюдатель, HIL, эксперимент, электрическая энергия, потери

Лисовский Роман Андреевич – младший научный сотрудник, кафедра автоматики и управления, Московский политехнический университет, Москва, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Логинов Борис Михайлович – д-р техн. наук, доцент, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., https://orcid.org/0000-0003-3337-3148

Гасияров Вадим Рашитович – д-р техн. наук, доцент, профессор, кафедра автоматики и управления, Московский политехнический институт, Москва, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., https://orcid.org/0000-0001-9635-4716

Храмшин Рифхат Рамазанович – канд. техн. наук, доцент, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., https://orcid.org/0000-0002-9355-4533

1. Brusa E., Delprete C., Giorio L. Smart Manufacturing in Rolling Process Based on Thermal Safety Monitoring by Fiber Optics Sensors Equipping Mill Bearings // Appl. Sci. 2022. No. 12 (9). 4186. doi: 10.3390/app12094186.

2. Szemmelveisz T., Kun E. Energy efficiency enhancement in the Hot Rolling Mill // Mater. Sci. Eng. 2014. No. 3 (2). Pp. 43-50. URL: https://matarka.hu/koz/ISSN_2063-6792/vol_39-2_2014_eng/ISSN_2063-6792_vol_39_2_2014_eng_043-050.pdf (дата обращения 22.02.2025).

3. Improving Efficiency of Rolling Mill Stand Electric Drives Through Load Alignment / S.S. Voronin, A.A. Radionov, A.S. Karandaev, R.A. Lisovsky, B.M. Loginov, M.A. Zinchenko, V.R. Khramshin, I.N. Erdakov // Energies. 2025. No. 18(12). 3175. doi: 10.3390/en18123175.

4. Justifying and Implementing Concept of Object-Oriented Observers of Thermal State of Rolling Mill Motors / S.S. Voronin, A.A. Radionov, A.S. Karandaev, I.N. Erdakov, B.M. Loginov, V.R. Khramshin // Energies. 2024. No. 17 (16). 3878. doi 10.3390/en17163878.

5. Front end bending in plate rolling influenced by circumferential speed mismatch and geometry / M. Philipp, W. Schwenzfeier, F.D. Fischer, R. Wodlinger, C. Fischer // Journal of Materials Processing Technology. 2007. No. 184. Рp. 224-232. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2006.11.027.

6. Prediction and control of front-end curvature in hot finish rolling process // K. Lee, J. Han, J. Park, B. Kim, D. Ko // Advances in Mechanical Engineering. 2015. Vol. 7 (11). Pp. 1-10. doi: 10.1177/1687814015615043.

7. Верификация моделей электромеханической системы клети прокатного стана / А.С. Карандаев, А.В. Литвинов, О.А. Гасиярова, Б.М. Логинов, В.Р. Храмшин // Электротехнические системы и комплексы. 2026. № 1(70). С. 22-34. doi: 10.18503/2311-8318-2026-1(70)-22-34.

8. Чикишев Д.Н., Пожидаева Е.Б. Анализ причин вертикального изгиба переднего конца полосы при горячей прокатке на основе математического моделирования // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2016. Т. 59. №3. С. 204-208. doi: 10.17073/0368-0797-2016-3-204-208.

9. Регулирование скоростей электроприводов клети толстолистового прокатного стана в режиме формирования «лыжи» / А.С. Карандаев, Б.М. Логинов, М.А. Зинченко, В.Р. Храмшин // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2022. Т. 65. № 3. С. 26-41. doi: 10.17213/0136-3360-2022-3-26-41.

10. Способ управления электроприводами клети толстолистового стана в режиме асимметричной прокатки головной части раската / В.Р. Храмшин, М.А. Зинченко, Б.М. Логинов, А.С. Карандаев // Электричество. 2023. № 4. С. 61-72. doi: 10.24160/0013-5380-2023-4-61-72.

11. Метельков В.П., Зюзев А.М., Черных И.В. Система оценки остаточного ресурса изоляции обмотки асинхронного двигателя на основе емкостных токов утечки // Электротехнические системы и комплексы. 2019. №1 (42). С. 53-58. doi: 10.18503/2311-8318-2019-1(42)-53-58.

12. Анализ надежности оборудования тепловой электростанции при внедрении преобразователей частоты / А.С. Карандаев, Г.П. Корнилов, О.И. Карандаева, Ю.Н. Ротанова, В.В. Ровнейко, Р.Р. Галлямов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия Энергетика. 2009. № 34(167). С. 16-22.

13. Синицын В. Г. Несимметричная прокатка листов и лент. М.: Металлургия, 1984. 167 с.

14. Шаталов Р.Л., Максимов Е.А. Несимметричная прокатка листового металла. М: Издательство МГОУ, 2011. 198 с.

15. Maksimov E.A., Shatalov R.L. Asymmetric Deformation of Metal and Front Flexure of Thick Sheet in Rolling. Part 1 // Steel Transl. 2012. No. 42. Pp. 442-446. doi: 10.3103/S0967091212050087.

16. Методика расчета эквивалентных нагрузок двигателей клети прокатного стана / Р.А. Лисовский, С.С. Воронин, А.А. Радионов, Р.Р. Храмшин, К.Э. Одинцов // Электротехнические системы и комплексы. 2026. № 1(70). С. 11-21. doi: 10.18503/2311-8318-2026-1(70)-11-21.

17. Voronin S.S., Lisovsky R.A., Khramshin R.R. Calculation of the Equivalent Load of the Electric Motor of the Shears of a Steel Strip Cross-Cutting Unit // 2026 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). IEEE, 2026. Pp. 1076-1081. doi: 10.1109/ICIEAM69213.2026.11549637.

18. Анализ нагрузочных режимов электродвигателей клети прокатного стана / В.Р. Храмшин, Б.М. Логинов, А.А. Радионов, Р.А. Лисовский, С.С. Воронин, В.Р. Гасияров // Электричество. 2026. № 8. С. 53-64. doi 10.24160/0013-5380-2026-8-53-64.

19. Substantiating and Implementing Concept of Digital Twins for Virtual Commissioning of Industrial Mechatronic Complexes Exemplified by Rolling Mill Coilers / V.R. Gasiyarov, P.A. Bovshik, B.M. Loginov, A.S. Karandaev, V.R. Khramshin, A.A. Radionov // Machines. 2023. No. 11 (2), 276. doi: 10.3390/machines11020276.

20. ibaPDA Масштабируемое базовое ПО для сбора измеренных данных // iba-ag.com: сайт. URL: https://www.iba-ag.com/ru/ibapda (дата обращения 07.10.2025).

21. Кувшинов А.А., Греков Э. Л. Теория электропривода. Ч. 1. Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2009. 197 с.

22. Эквивалентирование нагрузок электроприводов прокатного стана на основе вычислительного эксперимента / В.Р. Храмшин, В.Р. Гасияров, Б.М. Логинов, С.С. Воронин, Р.А. Лисовский, М.А. Зинченко // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2026. Т. 69. №1. С. 22-35. doi: 10.17213/0136-3360-2026-1-22-35.

23. Согласование скоростей взаимосвязанных электроприводов клетей черновой группы прокатного стана / А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, А.А. Радионов, И.Ю. Андрюшин, В.В. Галкин, А.Н. Гостев // Труды VII Международной (XVIII Всероссийской) научно-технической конференции по автоматизированному электроприводу. Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2012. С. 652-657.

24. Автоматическая коррекция толщины головного участка полосы в гидравлической системе автоматического регулирования толщины широкополосного стана горячей прокатки / В.В. Галкин, С.А. Петряков, А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2011. № 4. С. 46-50.

25. Концептуальные направления создания цифровых двойников электротехнических систем агрегатов прокатного производства / А.А. Радионов, А.С. Карандаев, Б.М. Логинов, О.А. Гасиярова // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2021. Т. 64. № 1. С. 54-68. doi: 10.17213/0136-3360-2021-1-54-68.

Анализ эквивалентных нагрузок электроприводов клети толстолистового стана при асимметричной прокатке / Лисовский Р.А., Логинов Б.М., Гасияров В.Р., Храмшин Р.Р., Одинцов К.Э. // Электротехнические системы и комплексы. 2026. № 3(72). С. 48-59. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2026-3(72)-48-59

JATS XML

Подробности: Опубликовано: 06 октября 2026 г.; Обновлено: 06 октября 2026 г.; Просмотров: 20