Храмшин В.Р., Евдокимов С.А., Гасиярова О.А., Карандаев А.С., Логинов Б.М. Обоснование разработки телеметрической системы мониторинга упругого момента главной линии клети прокатного стана

скачать PDF

Аннотация

На основании литературного обзора показана актуальность непрерывного контроля состояния электромеханических систем клетей прокатных станов. Подчеркнута целесообразность разработки систем мониторинга упругого момента шпинделей толстолистовых станов. Целью является непрерывный контроль динамических нагрузок главной линии клети с возможностью регистрации усталостных повреждений. Дана характеристика оборудования горизонтальной клети стана 5000 ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ПАО «ММК»). Названы причины поломок шпинделей и валков, основной из которых является накопление нагружений, обусловленных динамическими перегрузками при захвате раскатов валками. Показаны реальные поломки валка и шпинделя и осциллограммы координат электроприводов в аварийном режиме. Рассмотрена структура системы измерения упругой деформации валопроводов, ранее установленная на стане. Подтверждена эффективность мониторинга упругого момента. Представлены основные принципы создания инновационной телеметрической системы онлайн-мониторинга упругого момента на передающих валах. Сформулированы требования к системе, предложено ее построение по модульному принципу. Основными требованиями являются простота монтажа и индукционное питание измерительного устройства. Дан перечень и обосновано применение модулей, обеспечивающих контроль, передачу и хранение информации. Для измерения упругого момента рекомендовано применение тензорезистов, включенных по схеме сбалансированного моста. Предложено индуктивное питание измерительного блока, установленного на валу, без применения аккумуляторных батарей. Обоснована конфигурация базы данных, включающая характеристическую и текстовую базы, базы данных сигналов тревоги и длительного хранения информации. Представлена «желаемая» структура разрабатываемой системы. Подчеркнута актуальность ее технического исполнения, отмечены преимущества применения для расширения сортамента и оптимизации программ прокатки. Наряду с предотвращением ущерба от аварий, это обеспечит синергетический эффект от ее промышленного внедрения на действующих прокатных станах.

Ключевые слова

прокатная клеть, электромеханическая система, шпиндель, упругий момент, мониторинг, телеметрическая система, концепция, обоснование, структура, модули

Храмшин Вадим Рифхатович – д-р техн. наук, профессор, 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/0000-0003-0972-2803

Евдокимов Сергей Алексеевич – канд. техн. наук, доцент, кафедра электроники и микроэлектроники, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия.

Гасиярова Ольга Андреевна – инженер-конструктор, ООО НПП «Учтех-Профи», Челябинск, Россия.

Карандаев Александр Сергеевич – д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник, Южно-Уральский государственный университет (НИУ), Челябинск, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Логинов Борис Михайлович – канд. техн. наук, магистрант, кафедра мехатроники и автоматизации, Южно-Уральский государственный университет (НИУ), Челябинск, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра..

  1. Совершенствование автоматизированных электроприводов и диагностика силового электрооборудования / И.А. Селиванов, А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, В.Р. Храмшин, А.А. Шеметова, А.С. Евдокимов, А.А. Лукин, А.Ю. Андрюшин, П.В. Шиляев, В.В. Головин, А.А. Титов, С.Е. Мостовой, С.А. Петряков // Известия вузов. Электромеханика. 2009. № 1. С. 5-11.
  2. Разработка и внедрение интеллектуальных систем диагностирования технического состояния электрического оборудования / С.И. Лукьянов, А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, А.С. Сарваров, М.Ю. Петушков, В.Р. Храмшин // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 1. С. 129-136.
  3. Согласование скоростей взаимосвязанных электроприво-дов клетей черновой группы прокатного стана / А.А. Радионов, В.Р. Храмшин, 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, 2012. С. 652-657.
  4. Алгоритм расчета скоростных и нагрузочных режимов электроприводов клетей прокатного стана при прокатке толстых полос / В.В. Галкин, А.С. Карандаев, В.В. Головин, А.А. Радионов, В.Р. Храмшин, В.Р. Гасияров, О.А. Залогин // Известия ТулГУ. Технические науки. 2010. №3-2. С. 12-17.
  5. Hou Y., Kong J.Y., Wang X.D. Research on Online Monitoring for the Main Drive System of Rolling Mill. Applied Mechanics and Materials. 2011. Vol. 127. Pp. 444-448. doi: 10.4028/www.scientific.net/amm.127.444
  6. Kim E.S. Fatigue life evaluation of spindle of rolling mill using ADINA structure and WINLIFE. Journal of Mechanical Science and Technology. 2020. No. 34. 3991-3996. doi: 10.1007/s12206-020-2209-6
  7. Model Based Monitoring of Dynamic Loads and Remaining Useful Life Prediction in Rolling Mills and Heavy Machin-ery / P. Krot, I. Prykhodko, V. Raznosilin, R. Zimroz // In: Advances in Asset Management and Condition Monitoring. Smart Innovation, Systems and Technologies, 2020. Vol. 166. Pp. 399-416. doi: 10.1007/978-3-030-57745-2_34
  8. Shin N., Shin K., Bae J. A study on the health monitoring of hot rolling mill // 46th Annual Review of Progress in Quanti-tative Nondestructive Evaluation. 2019. URL:https:www.iastatedigitalpress.com/qnde/article/id/8686/ (дата обращения 21.07.2022)
  9. Shin K.Y., Kwon W.K. Development of Smart Condition Monitoring and Diagnosis System for Tandem Cold Rolling Mills in Iron and Steel Manufacturing Processes // 18th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS). PyeongChang, Korea (South), 2018. Pp. 1568-1572.
  10. Ohlert J., Sprock A., Sudau P. Digitalization in hot and cold rolling mills // Mat. Sci. Forum. 2016. Vol. 854. Pp. 215-224. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.854.215
  11. Krot P.V. Hot rolling mill drive train dynamics: torsional vibration control and backlash diagnostics // Millennium Steel China. Annual Issue. 2009. Рp. 91-95. URL:https:www.researchgate.net/publication/202044159_Hot_rolling_mill_drive_train_dynamics_torsional_vibration_control_and_backlashes_diagnostics (дата обращения 21.07.2022)
  12. Логинов Б.М. Ограничение динамических нагрузок электроприводов горизонтальной клети толстолистового прокатного стана: дис. … канд. техн. наук / Логинов Борис Михайлович. Челябинск, 2019. 164 с.
  13. Гасияров В.Р. Совершенствование электротехнических систем реверсивной клети толстолистового прокатного стана: дис. … докт. техн. наук / Гасияров Вадим Рашитович. Челябинск, 2021. 358 с.
  14. Krot P.V. Nonlinear Vibrations and Backlashes Diagnostics in the Rolling Mills Drive Trains // Proc. of 6th EUROMECH Nonlinear Dynamics Conference (ENOC. St. Petersburg, Russia, 2008. Pp 360-365. doi:10.13140/2.1.3353.1840
  15. Information and Measurement System for Control of Technical State of Asynchronous Electric Motors with Group Supply from Frequency Converter / А.А. Radionov, S.A. Evdokimov, А.S. Karandaev, V.R. Khramshin // 12th International Conference on Actual Problems of Electronic Insrument Engineering (АPEIE-). Novosibirsk, 2014. Vol. 1. Pp. 280-285. doi: 10.1109/APEIE.2014.7040897
  16. Development and industrial introduction of systems for monitoring technical state of the rolling mills’ electrical equipment / V.R. Khramshin, A.S. Evdokimov, S.A. Evdokimov, A.S. Karandaev // IEEE NW Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EICon-RusNW). St. Petersburg, Russia, 2015. doi: 10.1109/eiconrusnw.2015.7102264
  17. Новые технические решения в электроприводах и системах регулирования технологических параметров станов горячей прокатки / А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, И.Ю. Андрюшин, В.В. Головин, П.В. Шиляев, С.А. Петряков, А.А. Лукин // Известия ТулГУ. Технические науки. 2010. №3-2. С. 34-40.
  18. Крот П.В. Телеметрические системы мониторинга динамических нагрузок в линиях привода прокатных станов // Вибрация машин: измерение, снижение, защита: научно-технический и производственный сборник статей. Донецк: ДонНТУ, 2008. Вып. 1. С. 46-53.
  19. Артюх В.Г. Основы защиты металлургических машин от поломок: монография. Мариуполь: Издат. группа «Университет», 2015. 288 с.
  20. Limitation of Dynamic Loads of the Mechatronic System of the Rolling Stand / A.A. Radionov, B.M. Loginov, K.E. Odintsov, O.A. Gasiyarova // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). Sochi, Russia, 2022. Pp. 1157-1162. doi: 10.1109/ICIEAM54945.2022.9787233
  21. Dynamic Load Limitation in Electromechanical Systems of the Rolling Mill Stand during Biting / A.A. Radionov, V.R. Gasiyarov, A.S. Karandaev, D.Yu. Usatiy, V.R. Khramshin // IEEE 11th International Conference on Mechanical and Intelligent Manufacturing Technologies (ICMIMT). Cape town, South Africa, 2020. doi: 10.1109/ICMIMT49010.2020.9041192
  22. Developing Digital Observer of Angular Gaps in Rolling Stand Mechatronic System / O.A. Gasiyarova, A.S. Karan-daev, I.N. Erdakov, B.M. Loginov, V.R. Khramshin // Machines. 2022. 10. 141. doi: 10.3390/machines10020141
  23. Report on Torque Measurements and Process - ACI-DA...Musterbericht - ACIDA Torque Measurement Services by ACIDA GmbH Report on Torque Measurements and Process Analyses at the Heavy. ACIDA GmbH. URL:https:www.vdocuments.site/report-on-torque-measurements-and-process-acidamusterbericht-acida-torque.html?page=1 (дата обращения 21.07.2022)
  24. Экспериментальное определение параметров двухмассовой электромеханической системы прокатного стана / А.С. Карандаев, А.А. Радионов, Б.М. Логинов, О.А. Гасиярова, Е.А. Гартлиб, В.Р. Храмшин // Известия вузов. Электромеханика. 2021. Т. 64. № 3. С. 24-35. doi:10.17213/0136-3360-2021-3-24-35
  25. Dynamic Torque Limitation Principle in the Main Line of a Mill Stand: Explanation and Rationale for Use / V.R. Gasiyarov, V.R. Khramshin, S.S. Voronin, T.A. Lisovskaya, O.A. Gasiyarova // Machines. 2019. 7(4). 76. doi: /10.3390/machines7040076
  26. Partial Discharge Monitoring Data: Statistical Processing to Assessment Transformer Condition / O.I. Karandaeva, I.M. Yachikov, E.A. Khramshina, N.N. Druzhinin // IEEE Russian Workshop on Power Engineering and Automation of Metallurgy Industry: Research & Practice (PEAMI). IEEE, 2019. Pp. 139-143. doi: 10.1109/PEAMI.2019.8915407
  27. Diagnostic Functions of a System for Continuous Monitoring ofthe Technical Condition of the Transformers of Arc Steelmaking Furnaces / A.S. Karandaev, S.A. Evdokimov, V.R. Khramshin, R.A. Lednov // Metallurgist. 2014. Vol. 58. No. 7-8. Pp. 655-663. doi: 10.1007/s11015-014-9972-5
  28. System for Real-Time Monitoring of the Technical State of a Transformer on an Ultrahigh-Power Electric-Arc Steelmaking Furnace / A.S. Karandaev, S.A. Evdokimov, V.R. Khramshin, A.A. Sarlybaev // Metallurgist. 2014. Vol. 58. No. 9-10. Pp. 872-879. doi: 10.1007/s11015-015-0010-z
  29. Monitoring Technical State of the Power Transformers Is a Necessary Condition of the Smart-Grid Technology Intro-duction within the Industrial Electric Networks / V.R. Khramshin, S.A. Evdokimov, Аn.А. Nikolaev, Ar.А. Nikolaev, A.S. Karandaev // IEEE NW Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRusNW). St. Petersburg, Russia, 2015. Pp. 214-220. doi: 10.1109/EIConRusNW.2015.7102265

Обоснование разработки телеметрической системы мониторинга упругого момента главной линии клети прокатного стана / В.Р. Храмшин, С.А. Евдокимов, О.А. Гасиярова, А.С. Карандаев, Б.М. Логинов // Электротехнические системы и комплексы. 2022. № 3(56). С. 70-79. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2022-3(56)-70-79

Подробности
Просмотров: 348