浅析Carrousel 卷取机的张力控制
卡罗赛尔卷取机在冷轧生产线中的控制及应用
电 气传 动 ２０１１年 第 ４１卷 第 １０期
卡 罗赛 尔 卷 取 机 在 冷 轧 生 产 线 中的控 制 及 应 用
季 宝伟 ，吕金 ，周 先杰 ，刘 洋 ，黄颖 （天 津电 气传动 设计研 究所 ，天 津 ３００１８０）
（Ｔｉａ ｉｎ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｒｉｖｅ，Ｔｉａｎｊ ｉｎ ３００１ ８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｌｄ—ｒｏｌｌｅｄ ｓｔｒｉｐ ｓｔｅｅｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ａｎ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｉｌｉｎｇ ｍ ａｃｈｉｎｅ ｗ ｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｅｑｕｉｐｍ ｅｎｔ ｏｆ ｃｏｌｄ—ｒｏｌｌｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｕｒｇｅｎｔ ｎｅｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｍ ｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｆｏｒ ｎｅｗ ｏｒ ｍ ｏｄｉｆｉｅｄ ｆａｓｔ ｇｒｏｗ ｉｎｇ ｎｕｍ ｂｅｒ ｏｆ ｓｔｒｉｐ ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍ ｉｌｌ，Ｃａｒｒｏｕｓｅｌ ｃｏｉｌｅｒ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｔＷＯ—ｄｒｕｍ ｗｉｎｄｅｒ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｔｒｉｐ ｗｉｎｄｉｎｇ ｗａｙ，ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｓｔｒｉｐ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ，ｉｎ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ，ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｏｌｄ—ｒｏｌｌｅｄ ｓｔｒｉｐ ｗｉｎｄｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ ｃｈｏｉｃｅ． Ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｈａｓ ｃｏｍ ｐａｃｔ ｄｅｓｉｇｎ，ｃａｎ ｓａｖｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｓｐａｃｅ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍ ｅｎｔ ｉｎ—
卡罗塞尔卷取机卷取错层问题分析和解决方案
卡罗塞尔卷取机卷取错层问题分析和解决方案王东红;张淯淳;邸洪双【摘要】针对国内某酸轧机组使用的卡罗塞尔卷取机出现的卷取错层问题,通过对卡罗塞尔卷取机卷取的受力分析,揭示了卷取错层的本质原因在于末架轧机到卷取机之间的带钢内部存在弯曲应力,分析了引起带钢内部弯曲应力的原因,通过机械和电气等方面采取相应的措施后,解决了卷取错层的问题.同时分析了大转盘转动过程中大转盘的角加速度与转角位置之间的定量关系,为提高大转盘转动过程中卷取张力动态控制的稳定性提供了理论依据和解决方案.【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(031)012【总页数】4页(P1733-1736)【关键词】卡罗塞尔卷取机;卷取错层;受力分析;弯曲应力;张力动态控制【作者】王东红;张淯淳;邸洪双【作者单位】东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳110004;上海宝信宝立自动化工程有限公司,上海200083;上海宝信宝立自动化工程有限公司,上海200083;东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳110004【正文语种】中文【中图分类】TG333.2在连轧机组中,轧后带钢的卷取一般都是采用卡罗塞尔卷取机,与双通道卷取相比,采用卡罗塞尔卷取机进行卷取不仅可以大大减小投资成本和占地面积,而且可以保证卷取质量和生产效率。
国内外有关卡罗塞尔卷取机的研究报道很少[1-6],卡罗塞尔卷取机的卷取工作原理如图1所示。
在助卷位置时,在张力电流的驱动下芯轴1旋转,在穿带板的引导下,带头经过转向辊进入助卷器,芯轴1带动具有一定张力的助卷器皮带转动,当芯轴1、助卷器和带头三者速度相等时,带头顺利地引入助卷器,在卷取张力电流的作用下,带钢随即绷紧并建立卷取张力,当卷取一定圈数后,助卷器退出,卡罗塞尔卷取机大转盘转动180°使芯轴1转到卸卷位置(芯轴2),进入正常卷取状态。
由于机械和电气控制方面的因素常常使卡罗塞尔卷取机在卷取过程中产生错层问题,该问题直接影响到机组的正常运行,并对下道工序的生产带来不利影响。
卷绕机张力控制
卷绕机张力控制
卷绕机张力控制是指对卷绕机在卷绕过程中保持恒定的张力的控制方式。
张力控制是卷绕过程中一个重要的环节，它直接影响到卷绕产品的的一致性和质量。
卷绕机张力控制的主要方法包括：
1. 机械式张力控制：这种方法通过调节卷轴的速度来控制张力。
当材料达到预定张力时，卷轴会停止或减慢旋转，以保持张力恒定。
2. 电子张力控制：这种方法使用传感器测量材料的张力，并通过电子控制器调整电机速度来保持张力恒定。
3. 复合张力控制：这是一种结合机械和电子控制的方法，通过机械调节和电子调节的组合来保持张力恒定。
在选择合适的张力控制方法时，需要考虑到材料特性、卷绕速度、卷径和精度要求等因素。
这些因素的变化可能会影响张力的稳定性，因此张力控制方法需要根据实际情况进行调整和优化。
卡罗塞尔卷取机功能及控制方法介绍
卡罗塞尔卷取机功能及控制方法介绍卡罗塞尔卷取机功能及控制方法介绍摘要：卷取机是将热轧或冷轧带钢卷成卷筒状的重要设备。
无论是冷轧还是热轧带钢经过轧制后的长度长达几百米以上，经过冷却处理后的带钢，通过卷取机弯曲成卷，成卷的带钢便于存放和运送。
本文介绍的卡罗塞尔卷取机是一种双卷筒卷取机，卡罗塞尔卷取机可广泛应用于各类带钢生产线，该设备工作效率高、连续卷取能力强，设备设计紧凑，双卷筒共用一套导向装置、旋转换位装置、助卷辊、卸卷小车等设备，减少设备重复布置，节省设备投资和安装空间。
关键词：卡罗塞尔卷取机C-CPUL-CPU0 前言经过处理后的合格钢水，由起重机吊运至连铸机的大包回转台上进行浇注，铸成厚度为1.0~6.0mm的薄带坯。
根据不同产品的规格，铸带以不同的拉速经轧机入口No.1、No.2夹送辊纠偏夹送至轧机进行轧制。
轧机为双机架四辊PC轧机，轧制道次为1道，轧机入口带钢温度为900~1200℃。
轧机采用了动态PC技术、轧机稳定装置、液压厚度自动控制（AGC）、弯辊控制等技术。
轧机入口设置了特殊仪表，对轧机入口的铸带厚度、宽度、凸度、平直度、温度等进行测量，以便轧机采用相应的轧制策略。
轧机出口设置了单点测厚仪，可测量轧制后产品断面厚度，同时根据检测数据生成质量报告。
带钢出轧机后，通过输出辊道送至卷取机，输出辊道上设置了带钢冷却装置，可以精确地控制带钢冷却到规定的卷取温度500℃左右。
冷却后的带钢通过卷取机前的转鼓式飞剪，在带钢进入卷取机前剪切取样，热带剪切头部便于卷取和建张，剪切后的带钢通过卷取机前液压侧导板对中导向，夹送辊夹送进入卷取机。
卡罗塞尔卷取机主要由两个可涨缩卷筒、回转体、主传动装置及锁定装置组成。
带钢进入卡罗塞尔卷取机后，在接卷位置上进行卷取，当卷取到一定的卷层形成张力后，卷取机的回转体旋转，使该卷筒到达卸卷位置，同时另一个卷筒到达接卷位置。
当卸卷位置钢卷的卷重达到设定的重量时剪机切断带钢，后续带钢将在接卷位置开始下一个钢卷的卷取。
张力控制在卷烟机械中的应用技术研究
张力控制在卷烟机械中的应用技术研究随着人们对健康的关注不断增强，香烟竞争的激烈程度不断升级，卷烟机械的生产技术和科技含量也得到了极大的提高。
其中，张力控制技术是卷烟机械中应用最广泛，影响最为重要的一项技术。
本文将对张力控制在卷烟机械中的应用技术进行深入研究。
一、张力控制的概念张力指的是材料上的拉伸力量。
张力控制技术是指通过对纸张、烟丝等烟草卷制过程中的张力进行调控，从而保证卷烟质量的稳定性和一致性。
在卷烟制造过程中，张力控制技术的应用范围非常广泛。
如烟丝的加湿，烟草切片的切割，滚筒与刀轮间的张力控制等等，都需要进行张力的控制。
二、张力控制的方法张力控制的方法主要有两种：一是机械张力控制法，即通过机械系统对烟丝等物料进行张力调控，一般用于掌握材料的张力大小和稳定性；二是电子张力控制法，即采用电子系统对纸张和烟丝等材料进行调控，以保证拉伸力的均衡性和稳定性。
其中，机械张力控制法具有体积小、重量轻、自身阻力小等特点，但处理速度十分慢，适用范围也相对较小。
而电子张力控制法因为具有速度快、操作简便、控制范围广等优点，因此在卷烟机械中得到了更广泛的应用。
三、应用实例1.烟丝张力控制实例烟草制品的制作过程中，因为物料的质量、湿度、温度等特殊因素的原因，很容易使得烟丝的拉伸度量与拉伸力量之间发生不均衡，这样往往就会导致卷烟的各项性能出现问题。
为了保证各项物料经过加工后的拉伸均衡，制药工程师一般会在卷烟机械上设置张力感应系统，以检测物料的拉伸度量与拉伸力量之间的不均衡性，并通过电子系统进行自动调控。
这种方式对于卷烟品质的提高和改良效果是非常显著的。
2.烟膜张力控制实例卷烟制造过程中，烟膜的张力控制同样起到了至关重要的作用。
烟膜张力调控方式主要采用线性传感器进行检测，检测结果反馈到张力调控系统中，实现烟膜的均衡张力控制。
在生产过程中，如不同速度下张力随之自动调整，这样的处理方式可以保证烟膜的品质稳定性同时也能保持整体机械的稳定性，最终提高产品质量及制造效率。
卡罗赛尔卷取机在冷轧生产线中的控制及应用
卡罗赛尔卷取机在冷轧生产线中的控制及应用季宝伟;吕金;周先杰;刘洋;黄颖【摘要】Cold-rolled strip steel produccion process is an important part of the coiling machine which is the kcy equipment of cold-rolled production With the rapid development of economic construction, especially the urgeni need of the metallurgical inclusiry the development for new or modificd fast growing number of strip cold rolling mill. Carrousel coiler with its high-speed two-drum winder, continuous strip winding way, has become a cold rolling strip production line, in particular, the whole production line of continuous cold- rolled strip winding deviee of choice. The device has compau design.can save installation space and equipmem inveslment.%冷轧是带钢生产工序中的重要组成部分,而卷取机是冷轧生产中的关键设备.随着经济建设的迅速发展,尤其是冶金工业发展的迫切需要,新上或改造的高速带钢冷连轧机日益增多,卡罗赛尔双卷筒卷取机以其高速、连续的带钢卷取方式,已成为带钢冷连轧生产线,尤其是全连续的冷轧带钢生产线的首选卷取设备.该设备结构设计紧凑,可节省设备安装空间,节省设备投资.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2011(041)010【总页数】4页(P41-43,54)【关键词】卡罗赛尔卷取机;间接张力控制;直接张力控制【作者】季宝伟;吕金;周先杰;刘洋;黄颖【作者单位】天津电气传动设计研究所,天津,300180;天津电气传动设计研究所,天津,300180;天津电气传动设计研究所,天津,300180;天津电气传动设计研究所,天津,300180;天津电气传动设计研究所,天津,300180【正文语种】中文【中图分类】TM9211 引言在冷轧薄板生产中，为了得到高质量的带钢产品，必须在出口机架与卷取机之间建立足够的带钢张力，并在各种扰动情况下保证张力恒定。
卷取张力控制原理
卷取张力控制原理卷取张力控制原理卷取机的卷取张力由卷取电动机产生。
电动机力矩为：式中Km——比例系数，常数∮——磁通量； I枢——电动机电枢电流。
卷取张力T与电动机力矩的关系为：式中 D——带卷直径。
带卷速度为：式中n电——电动机的转速； i——电动机至卷筒的速比。
将式2-2、式2-4代入式2-3得：电动机电枢电势E为：或式中K。
——比例系数，常数；∮——磁通量；n电——电动机转数。
将式2-6代入式2-5则得：其中：欲使C=常数，若E不变，口亦不变，则张力T与电动机电枢电流k成正比。
换言之，在保持线速度钞不变的条件下，一定的电枢电流珠表示一定的卷取张力T。
张力控制的实质在于，若卷取线速度不变，采用电流调整器使电枢电流保持恒定，就可以保持张力恒定。
怎样才能保持卷取线速度不变呢?由于卷取线速度口与带卷直径和带卷转速的乘积Dn成正比，欲使口不变，随着卷径D的变化，带卷转速必须相应变化。
一般采用电势调整器调节电动机的磁通量ø，以改变电动机转速，使卷取线速度保持不变，这就是卷取机的速度调节。
卷取机的速度调节除了补偿卷径变化外，还应包括根据工艺要求，对机组速度进行调整。
一般来说机组速度的调节，可采用改变电压(降压)的方法，从基数n基往下调；而卷径变小时，调速则采用改变激磁(弱磁)的方法，从基速孢基往上调。
这样就可必最大机组速度'Ornax和最大卷径D。
诅x时的转速为基速挖基。
因此，调激磁的调速范围应保证满足下式：式中 nmax、n基——分别为卷筒的最大转速、基速；D、d——分别为带卷的外径、内径。
综上所述，电枢电流I枢与卷取张力T成比例；磁通量ø与卷径D成比例。
在电器上采用电流调节器和电势调节器来实现恒张力控制。
上述电势电流复合张力调节系统，用改变磁通的方法来适应卷径的变化，以保证卷取线速度，从而实现恒张力控制。
卷取机处于弱磁条件下土作，不能充分利用电动机力矩；由于电动机磁通的调速范围往往受到限制，不能满足卷径比的要求，在此情况下不得不增加电动机容量。
浅谈卷取设备中张力控制系统发展现状
浅谈卷取设备中张力控制系统发展现状摘要：张力控制是纺织,造纸等行业应用最为广泛的一项技术，它实现的好坏直接关系到产品的生产效率的高低和质量的优劣。
本文对张力控制领域的间接法、直接法张力控制原理进行介绍，并梳理恒张力控制系统的国内外发展现状，为进一步研究提供了相关参考资料。
关键词：卷曲设备；张力控制；专利分析；技术发展一、引言张力控制,比较通俗的讲,就是要控制卷取物体时保持物体相互拉长或者绷紧的力。
早期的工业应用中,张力控制并未引起人们足够的重视。
直到人们对卷取材料的质量和表面质量提出越来越严格要求的时候,张力控制技术才逐渐被各国电气工程师重视起来,特别是张力应用最广泛的纤维、造纸、塑料薄膜、电线、印刷品、磁带等轻工业中,带材或线材的收放卷张力对产品的质量起着至关重要的作用。
二、张力控制系统的概念以及基本原理在纺织、造纸等轻工业行业中,在加工过程中或者是加工完成之后,最后的一道工序一般就是将加工物卷绕成筒状。
在这一过程中,卷绕的好坏将是决定产品质量的关键,卷的太紧,容易使织物变形,拉断,卷的太松又容易使卷取不紧凑,不利于搬运和运输,因而为了达到使卷绕紧凑,保证产品的质量,都要求在卷绕过程中,在织物上建立一定的张力,并保持张力为一恒定值,能够实现这一功能的系统,就叫做张力控制系统。
目前应用的张力控制系统,根据其测量控制的原理结构,主要有以下三种:1.间接法张力控制系统2.直接法张力控制系统3.兼有间接法和直接法的复合张力控制系统2.1间接法张力控制原理间接法张力控制,也就是通过调节驱动力的及时大小来实现张紧力的调节。
比较通俗的讲,是一个开环扰动的控制系统,即按照现场张力与实际设定值之间的偏差来进行调节,通过间接地改变张力执行部件的激励电流、磁场等电气参数来动态补偿现场的干扰量。
电动机通过减速机构输出控制收卷轴的卷取速度:卷取速度快,相应地张力就大,卷取速度慢,张力显示就小。
因而只要借助于一定的检测设备,检测出现场的扭转角速度或者是卷径,在保证电机激励磁通不变的情况下,动态修正激励电流即可以实现在卷径和速度变化情况下现场张力的恒定。
浅析Carrousel 卷取机的张力控制
浅析Carrousel 卷取机的张力控制摘要：本文详细阐述了国内某厂1550mm酸连轧机组Carrousel 卷取机卷取机的张力控制原理和和方式，介绍了一些在生产中遇到的问题和改进措施。
关键词：Carrousel卷取机；卷取张力轴；张力控制；ABB DCS800直流传动； The Tension Control of The Carrousel CoilerAbstract：The paper details the principle and the technical methods of Carrousel coiler tentison control of pick-mill line in Cold Rolling Plant of Liuzhou Iron & Steel.The author introduces the the problem encountered in the production and the improved measures.Keywords：Carrousel Coiler； Tension Reel； Tension Control； DCS800 Driver；1 引言冷轧的五机架连轧机出口卷取采用的是恒单位张力卷取方式，为了保证板型质量和钢卷卷取的形状规则，张力控制的稳定性和准确性变得尤为重要。
柳钢冷轧酸轧线使用的是Carrousel 卷取机，该卷取机有两个卷取芯轴，可以在线连续切换，做到连续不间断卷取，相比单卷取机，大大提高了生产效率和产品质量。
2 Carrousel卷取机的张力分析与控制该功能的目的是在线计算卷取张力芯轴能建立钢带张力的角速度和转矩输出给定。
其相关计算主要包括：转径计算，张力给定计算，转矩给定计算和角速度给定计算。
下面是主要计算功能联络图：2.1钢卷直径的计算钢卷的直径是根据导向辊和芯轴电机上的编码器的速度反馈来计算的。
冷轧卷取机和开卷机张力控制
冷轧开卷机、卷取机的张力系统控制冷轧厂酸轧线为四机架连轧机,其中开卷机、卷取机系统需实现张力设定、静态张力电流、各种补偿电流的计算, 断带保护、圈数计算及显示等功能。
传动部分为：开卷机、卷取机各有两电机各自对应一套传动控制系统,一、开卷机、卷取机张力控制开卷机、卷取机在启动加速和快速制动时，应避免冲击式的施加张力或改变张力，并将张力维持在一定的限度之内。
1、开卷机和卷取机负载的机械特性开卷机在工作过程中，卷料的外径由大变小，而开卷线在正常运行过程中应保持带材运行速度稳定不变，因此，开卷机卷筒的转速应随之由低变高，电机转速也由低变高，即：N=60IV/Dπ式中：N——电机转速；D——卷料外径；V——带材运行速度；I——开卷机的传动比。
由于开卷过程中带材的张力要保持恒定不变，随着卷料外径由大变小，电机轴上的张力转矩也由大变小，有：M=T*D/2η式中：M——张力转矩；T——开卷张力；η——传动系统机械效率。
因此，开卷机的转矩与转速成反比，由式上两式可得到功率为：P=M*N由上分析说明，在转速和转矩的变化过程中，开卷机的负载功率不变，即开卷机负载的机械特性是恒功率型。
二、开卷机、卷取机系统的张力控制为保证轧制过程中, 开卷机、卷取机的前后张力恒定,控制系统主要有以下环节。
1 卷取机卷取过程中张力的设定卷取机一旦完成咬钢,带钢即要承受一定的张力,以保证带钢卷取的质量。
该张力是在卷取机与冷连轧机之间形成的。
在卷取机卷取的各个阶段,带钢承受的张力不同。
在咬钢过程中,为使带钢从卷芯开始卷取紧实,卷取机一旦咬住带头,就要以较大的张力值进行卷取,此时的张力通常比正常轧制时的张力要大。
在卷取机卷取过程中,卷径不断增大,当卷径达到一定数值Φ0 时,应当把张力降下来,以正常轧制张力进行卷取。
张力降下来后,由于时间较短,卷径变化并不大,为Φ1 。
从卷取的整个进程来看,这个阶段时间最长、卷径变化最大,直到卷径接近剪切时的卷径Φ2 。
卡罗塞尔卷取机工艺措施研究
2.1 公转箱体 它是大型焊接结构件，由下箱体、上箱体组成，加工
精 度 高 ，各 孔 轴 承 档 的 精 度将 直 接 影 响 内 部 齿 轮 系 统 的啮合精度。各孔的平行度、垂直度均为 0.05 mm，各孔 的同轴度为 0.02 mm，孔距相互差为 0.02 mm，精度保证 很困难。工艺流程：下料寅拼接寅焊接寅矫正寅除应力 回火处理寅喷丸、涂防锈漆寅划线寅粗加工寅外圆（共 4 处） 进行堆焊寅堆焊外圆进行粗加工寅着色探伤，如 有缺陷，则进行焊补寅焊接工艺块寅哈夫面进行精加 工寅合箱寅内孔、尾侧外圆及平面半精加工及精加 工寅外圆半精加工及精加工寅装配齿圈寅配作销孔寅 箱体解体寅钻孔内各油孔寅去毛刺及清除铁屑寅成品
1 卡罗塞尔卷取机组成结构及技术参数
1.1 组成结构说明 卡罗塞尔卷取机主要由两套卷筒、公转箱体、齿圈、
驱动箱体、中心轴、底座、电机等组成。卷筒主要由卷取 轴、铜楔块、扇形板、拉杆组成，每个卷筒有其单独的传 动马达和一个带有内外齿圈、齿轴及小齿轮的齿轮传 动系统。 1.2 技术参数
卷取钢板厚度：0.17~1.0 mm; 钢板宽度：500~1050 mm；钢卷重量：最大 24000 kg 钢卷外径：2100 mm；钢卷 内径：419、508、610 mm（外扇形板）；卷取速度：Max.1800 m/min ，卷取张力：Max.4200 kgf；减速比：大约 1/1.041。
齿圈是一种环类锻件，壁厚薄，易发生变形，而且模 数大，齿形精度在 7 级以上，部分工序要求与箱体组装 后 一 起 加 工 。工 艺 流 程 ：熔 炼 寅 锻 造 寅 锻 后 回 火 寅 划 线寅粗车外圆、内孔及平面寅调质处理Байду номын сангаас半精加工外
作者简介：徐俊（1981-），男，江苏溧阳人，大学本科，主要研究方向：机械制造。
卷取张力控制研究
南京理工大学硕士学位论文卷取张力控制研究姓名：王克申请学位级别：硕士专业：动力工程指导教师：邹云;李长光20030415摘要在热轧生产中，卷取机能否正常工作以及卷取效果的好坏直接关系至日熟轧的生产和产品的质量。
本文主要从减少卷取机形成塔形的角度对卷取机控制系统进行了研究，主要完成了以下几个方丽的工作：（１）在分析梅山热轧厂卷取机卷取张力控制系统的基础上，指出了梅山热轧厂卷取枫卷取过程中出现严重塔形的根本原因；（２）提出了减少卷取机卷径计算偏差的方法，提高了张力计算的精度：（３１提出了新的惯性矩补偿计算方法，进一步提高了张力计算的精度；（４）建立了基于模糊控制理论的张力控制系统，仿真结果以及实际应用表明基于模糊控制理论的张力控制系统能很好韵增强系统的抗干扰能力，并能提高控制系统的动态性能。
关键词：张力控制：带卷塔彤：惯性力矩：模糊控制ＡＢＳＴＲＡＣＴＩｎｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｈｏｔｓｔｒｉｐ，ｃｏｌｌｅｒｍａｃｈｉｎｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ．Ｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ１ｉｎｇｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｍａｉｎｗｏｒｋｓａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ：（１）ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｓｏｆｓｔｅｅｌｃｏｉｌｅｒｔｏｗｅｒｓｈａｐｉｎｇａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ：（２）ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｅｒｒｏｒｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｃｏｔｌｉｎｇｄｉａｍｅｔｅｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ：（３）ａｎｅｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｉｎｅｒｔｉａｍｏｍｅｎｔｉｓｇａｉｎｅｄ：（４）ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄＯｌｌｔｈｅｆｕｚｚｙｔｈｅｏｒｙｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｎｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｔｅｅｌｃｏｉｌｅｒｔｏｗｅｒｓｈａｐｉｎｇｉｎｅｒｔｉａｍｏｍｅｎｔ：ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｌｌ卷取机张力控制研究第ｌ页１绪论１．１研究背景１．１１梅山热轧厂卷取机系统卷取机是热轧生产的主要设备之～［“”，在热连轧带钢生产中，布置在精轧机之后。
卡罗塞尔卷取机运动特性分析及结构设计
个人职业生涯规划(含简本)我的职业生涯规划找到一份理想的工作并不是容易的事情，我意识到成功需要规划和努力。
在未来的几年中，我计划在以下三个层面上实现我的职业生涯规划。
学术方面我想成为一名成功的数据分析师。
我将努力获得数据分析方面的更多知识，不断提高自己的技能，并定期参加研讨会和培训。
我还将努力通过 MOOC 在线课程获得更多的学习资源。
工作方面在初步即将步入职场之际，我计划从最基础和最简单的工作开始，积累工作经验。
在此基础上，我将寻找与我的专业相关的传统和网络职位，并竭尽全力展示自己的专业实力。
在未来的五年内，我希望成为一名重要的高级数据分析师或数据科学家，并在业内树立声誉，为自己的公司和行业做出贡献。
自我方面我认为成功的关键在于自信心和决心。
在自我方面，我将继续提高自己的自信心和意志力，保持积极的心态。
我还将尝试新的、具有挑战性的任务和项目，不断挑战自己的极限。
我还将参加社交和志愿者活动，建立更多的人际关系和社会价值，推动自己和社会的发展。
总结我的职业生涯规划有三个方面：学术、工作和自我。
在学术方面，我将通过 MOOC、研讨会和培训不断提高数据分析的技能。
在工作方面，我将从基础出发，积累工作经验，并在五年内成为一名高级数据分析师或数据科学家。
在自我方面，我将努力提高自己的自信心和意志力，并参加社交和志愿者活动，建立人际关系和社会价值，推动自己和社会的发展。
企业就是一个机会不等门的平台，想要挑战自己却又害怕不敢尝试，想要解决痛点却又为找到叫打滴滴的人而困惑。
“不怕80后不是更怕在90后。
”90年后的孩子们，走出去，勇敢的闯荡世界吧!。
卡罗塞尔卷取机张力控制系统的研究
间 的张力发 生 波动 ， 直 接造 成产 品厚 度不 均 ， 将 或 者在 卷筒上 卷绕 不齐 甚 至断带 。因为在 第 ５机架
辊 缝 与轧制 力 保 持不 变 的情 况 下 ， 变 轧 制带 钢 改
Hale Waihona Puke 的张力 ， 出料 厚度将 会 变化 。因此 ， 通过 对卷 取机
的 张力 进行 控 制 ， 消 除影 响张 力 恒 定 的各 种 因 可 素， 以保 证无 论 在匀 速 轧 制 或 加 减 速 过 程 中卷 取
惯量 ， Ｊ一（ ４ ×ｇ ｋ ＧＤ ／ ） ， ｇ・ｍ ・Ｓ ； 为 角速 度
Ｃ一２ｒ／ ０ Ｏ ｒ ６。 ｎ
制 ， 系统 采 用最 大 电 流控 制 法 ， 通 过 Ｐ Ｃ计 本 即 Ｌ 算 出 电流调节 器 的给定值 来 对卷 取机 的 电动机 进
本 体 由大转 盘和 ２个卷 筒 构 成 ， 轧 机 出 口距 离 离
很 近 ， 而达 到节 省空 间 ， 从 紧凑 布局 的效 果 。 大 转 盘 由 １台 １ ０ ｋ 矢 量 变 频 电 机 驱 １ Ｗ 动 ， ］ 大转 盘 的上方 和下 方各 有 １ 凸起 部分 ， 个 其
作 用是 当 １号 、 卷筒切 换 时 大转 盘 需要 旋 转 ， ２号 这 时下方 凸块 左 侧 的挡 块 打 开 ， 其 通 过之 后 关 使 闭， 同时右侧 的挡 块 打 开 直 至上 方 的 凸块 转 到 下 方 左右挡 块 之间后 ， 右侧 挡块 关 闭 ， 以起 到 固定 大
图 １ 梅 钢 卡 罗 塞 尔卷 取 机 基 本机械 结构示 意 图
王 首峰
卡 罗 塞 尔卷 取 机 张 力 控 制 系统 的 研 究
・５ ・ ９
２ 卡罗塞 尔卷 取机 的 张力控 制 系统
卡罗塞尔卷取机运动特性分析和结构设计说明书
重庆大学本科学生毕业设计（论文）卡罗塞尔卷取机运动特性分析及结构设计学生：张飞学号：20072364指导教师：王勇勤专业：机械设计制造及其自动化重庆大学机械工程学院二O一一年六月Graduation Design(Thesis) of Chongqing UniversitySTRUCTURAL AND KINETIC CHARACTERISTIC ANALYSIS OF CARROUSEL COILERUndergraduate: Zhang feiSupervisor: Prof. Wang yongqinMajor: Mechanical Design,manufacturingand automationCollege of Mechanical EngineeringChongqing UniversityJune 2011摘要卷取机是成卷轧制和带材精整机组中的关键设备.其用途是收集超长轧件.将其卷取成卷以便于贮存和运输。
卷取机是轧钢车间的重要辅助设备.在带材和线材生产中均被广泛应用。
轧钢生产实践证明.卷取机的工作状态直接影响着轧机.特别是连轧机生产能力的发挥。
因此.对强力、高速卷取设备的研究一直受到重视。
卷取机有很多种类.按其卷取对象可分为：冷带材卷取机、热带材卷取机、小型线材卷取机等；按其用途可分为大张力卷取机和精整卷取机。
本课题的研究对象——卡罗塞尔卷取.又称双卷筒卷取机.属于大型高速回转类机器.广泛应用于各类带钢生产线.是目前世界上最先进的冷轧带钢卷取机。
卡罗塞尔卷取机.它以连续、高速的方式收集卷取带钢。
由于该机设计非常紧凑.可很大程度上节省设备安装及使用空间.同时具备卷取效率高、连续性好等优点.在国内外的轧钢生产中得到了广泛的应用。
本论文就是对卡罗塞尔卷取进行运动特性分析和结构设计。
首先.对卷取机的用途、分类以及基本结构进行简明的介绍。
其次.对卡罗塞尔卷取机的结构进行阐述.并对其工作原理进行分析.包括卷取机主传动系统.卷筒.涨缩机构.旋转和锁定系统的结构及工作原理。
卷取张力控制原理
卷取张力控制原理卷取张力控制原理卷取机的卷取张力由卷取电动机产生。
电动机力矩为：式中Km——比例系数，常数∮——磁通量； I枢——电动机电枢电流。
卷取张力T与电动机力矩的关系为：式中 D——带卷直径。
带卷速度为：式中n电——电动机的转速； i——电动机至卷筒的速比。
将式2-2、式2-4代入式2-3得：电动机电枢电势E为：或式中K。
——比例系数，常数；∮——磁通量；n电——电动机转数。
将式2-6代入式2-5则得：其中：欲使C=常数，若E不变，口亦不变，则张力T与电动机电枢电流k成正比。
换言之，在保持线速度钞不变的条件下，一定的电枢电流珠表示一定的卷取张力T。
张力控制的实质在于，若卷取线速度不变，采用电流调整器使电枢电流保持恒定，就可以保持张力恒定。
怎样才能保持卷取线速度不变呢?由于卷取线速度口与带卷直径和带卷转速的乘积Dn成正比，欲使口不变，随着卷径D的变化，带卷转速必须相应变化。
一般采用电势调整器调节电动机的磁通量ø，以改变电动机转速，使卷取线速度保持不变，这就是卷取机的速度调节。
卷取机的速度调节除了补偿卷径变化外，还应包括根据工艺要求，对机组速度进行调整。
一般来说机组速度的调节，可采用改变电压(降压)的方法，从基数n基往下调；而卷径变小时，调速则采用改变激磁(弱磁)的方法，从基速孢基往上调。
这样就可必最大机组速度'Ornax和最大卷径D。
诅x时的转速为基速挖基。
因此，调激磁的调速范围应保证满足下式：式中 nmax、n基——分别为卷筒的最大转速、基速；D、d——分别为带卷的外径、内径。
综上所述，电枢电流I枢与卷取张力T成比例；磁通量ø与卷径D成比例。
在电器上采用电流调节器和电势调节器来实现恒张力控制。
上述电势电流复合张力调节系统，用改变磁通的方法来适应卷径的变化，以保证卷取线速度，从而实现恒张力控制。
卷取机处于弱磁条件下土作，不能充分利用电动机力矩；由于电动机磁通的调速范围往往受到限制，不能满足卷径比的要求，在此情况下不得不增加电动机容量。
Carrousel卷取机主机结构及运动、动力参数分析
Carrousel卷取机主机结构及运动、动力参数分析
姜世平;焦时光;张娜;周继海
【期刊名称】《机械设计》
【年(卷),期】2007(24)10
【摘要】分析了Carrousel卷取机的传动原理,详细阐述了该卷取机主传动、卷筒、旋转机构、锁定系统及活动支承的结构形式,计算了卷取机传动系统的运动学、动
力学参数,为系统动态精度分析计算和结构设计奠定了基础。
【总页数】4页(P18-21)
【关键词】Carrousel卷取机;结构分析;运动学参数;动力学参数
【作者】姜世平;焦时光;张娜;周继海
【作者单位】燕山大学机械工程学院;中国第一重型集团公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG333.2
【相关文献】
1.冷连轧机组Carrousel卷取机的参数设计及控制分析 [J], 李韶岗;陆志贤
2.Carrousel卷取机传动系统扭振分析 [J], 谢二虎;李轲;陶晶
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浅析Carrousel 卷取机的张力控制
摘要：本文详细阐述了国内某厂1550mm酸连轧机组Carrousel 卷取机卷取机的张力控制原理和和方式，介绍了一些在生产中遇到的问题和改进措施。
关键词：Carrousel卷取机；卷取张力轴；张力控制；ABB DCS800直流传动； The Tension Control of The Carrousel Coiler
Abstract：The paper details the principle and the technical methods of Carrousel coiler tentison control of pick-mill line in Cold Rolling Plant of Liuzhou Iron & Steel.
The author introduces the the problem encountered in the production and the improved measures.
Keywords：Carrousel Coiler； Tension Reel； Tension Control； DCS800 Driver；
1 引言
冷轧的五机架连轧机出口卷取采用的是恒单位张力卷取方式，为了保证板型质量和钢卷卷取的形状规则，张力控制的稳定性和准确性变得尤为重要。
柳钢冷轧酸轧线使用的是Carrousel 卷取机，该卷取机有两个卷取芯轴，可以在线连续切换，做到连续不间断卷取，相比单卷取机，大大提高了生产效率和产品质量。
2 Carrousel卷取机的张力分析与控制
该功能的目的是在线计算卷取张力芯轴能建立钢带张力的角速度和转矩输出给定。
其相关计算主要包括：转径计算，张力给定计算，转矩给定计算和角速度给定计算。
下面是主要计算功能联络图：
2.1钢卷直径的计算
钢卷的直径是根据导向辊和芯轴电机上的编码器的速度反馈来计算的。
该计算是在假设钢带在导向辊上是没有前滑的情况下得出的。
即有：
芯轴上钢带的线速度=导向辊的线速度
芯轴每旋转一周，实际钢卷直径可以用以下公式计算：
nd = 芯轴每转一周导向辊的编码数
kd = 导向辊每转的编码数
ndr = 芯轴每转一周芯轴的编码数
kdr = 芯轴每转的编码数
Ddr = 芯轴上的钢卷的直径
Dd = 导向辊的直径
Rd = 导向辊减速比
RRdr = 芯轴的减速比
因为钢带的线速度在芯轴上和在导向辊上都是相等的，故有：
为了校验卷径计算是否有误，可以从以下两个方面着手：
1.前一刻的卷径与当前卷径之差必须是负数。
如果校验不满足，当前卷径假设等于前一刻的卷径加上钢带厚度。
2.上述的超出部分不得超过钢带厚度的K倍，（其中K> 2），如果校验不满足，假设当前卷径等于前一刻的卷径加上钢带厚度。
2.2张力给定计算
张力给定来源于二级发送的张力预设和操作工的张力修正值。
同时钢卷的张
力给定也受“卷取功能”的调节。
在心轴涨开前，张力给定是运行时正常张力K倍（其中0＜K＜1）。
在剪切前，张力降低到低张力水平，与飞剪加送辊的建立的张力保持一致。
硬芯控制功能是为了防止薄规格情况下，形成塌卷的情况，而采取的一种张力控制策略。
其策略主要是在钢卷的最初的十几圈、三十圈、五十圈几个区间内采取有梯度的平滑过渡的高于正常张力的过张力控制，直到恢复到正常张力给定为止的控制方式。
这种控制功能是在钢卷内层通过大张力形成坚硬的内核，使得钢卷不会塌陷下去。
2.3转矩给定计算
芯轴的转矩主要由张力转矩（Ct）、惯量补偿转矩（Cj）、损耗补偿转矩（Cl）、弯曲补偿转矩（Cb）和带出口张力计的张力闭环给定的转矩组成。
瞬时转矩给定的计算如下：
2.3.1张力力矩：
其中：
= 目标张力
= 钢卷直径
= 电机齿轮箱减速比
2.3.2惯量补偿转矩：
其中：
= 芯轴电机、齿轮箱和芯轴等惯量
= 钢卷和电机轴的惯量
= 芯轴电机角加速度
另外
= 钢卷直径 [m]
= 芯轴直径 [m]
= 钢带宽度 [m]
= 芯轴电机齿轮箱减速比
= 钢卷密度 [Kg/m3]
2.3.3损耗补偿转矩
损耗补偿转矩是指为了补偿电机的转矩损失和齿轮箱的因摩擦和各种机械阻力转矩损耗。
包括固定损耗和速度引起的可变损耗两部分。
其中：
= 定值
= 速度比例系数
= 电机角速度
2.3.4弯曲补偿转矩
弯曲补偿转矩的计算公式如下：
= 钢带的单位屈服应力[kg/mm2]钢带的单位屈服应力
= 钢带厚度 [m]
= 钢带宽度 [m]
= 减速比
对于薄规格的钢卷来说，弯曲转矩可以忽略不计。
闭环控制的张力给定所产生的转矩给定量是基于轧机出口张力计测出的张力反馈形成的张力闭环控制下的调节量。
该张力可以由操作工设定。
2.4角速度给定计算
芯轴在穿带位时，钢卷的线速度给定必须大于实际钢带的速度，使得速度调节器处于饱和状态，从而实现张力控制，这样芯轴才能起到卷取钢带的作用。
牵引速度是由一个固定的速度和一个与线速度成比例的附加速度组成。
而角速度则是根据卷径和齿轮箱减速比把线速度转换而来的。
下图是角速度的计算原理框图：
芯轴电机在穿带位与卷取位在不同状态下控制模式和转矩补偿情况如下表： 3.ABB DCS800直流传动与控制系统之间的数据传输
本厂卷取芯轴的电机传动系统采用ABB DCS800系列12脉冲并联、独立励磁的传动方式，核心设备为主机柜、从机柜和励磁柜，外围设备包括交流侧35kV 整流变压器、进线断路器、交流过压抑制器、直流过压抑制器、直流快开、空心平波电抗器、码盘与超速开关等。
该传动具有快速响应，调速性能优越，过载能力强，谐波小，模块化，维护方便等特点
AMS与ABB传动之间交换的数据通讯是通过PROFIBUS网络，而增量编码器测出的速度反馈和硬急停等是通过硬电缆连接。
AMS输出给传动数据有主控制字、辅控制字、角速度给定、附加电流给定、电流上限、电流下限等。
传动给AMS的数据有主状态字、辅状态字、终端板状态字、角速度反馈，两个模块各自的电流反馈、励磁电流、电枢电压反馈、故障字等。
4 张力控制过程中的问题与改进措施
在轧制0.5mm以下的薄规格时，时常会在新卷刚卷入卷取芯轴上刚卷上几圈时出现断带，而在0.5mm以上规格时，几乎没有出现。
跟踪轧机出口张力，额定张力如果在42时，剪切后新卷绕上时的瞬间有个约250的峰值的单位张力。
因为芯轴在准备穿带的助卷建张速度比轧机出口的焊缝速度大很多，从目前的情况来看是基本要超前焊缝速度的20%+50，为了降低穿带建张瞬间的冲击，对超前速度适当地降低25后，峰值张力降低到170左右，该张力下大大降低穿带的建张冲击而导致断带的概率，到目前为止，还未出现之前的断带情况。
5 结束语
卷取的张力控制是一种多变量，多耦合的控制方式，涉及到多方面实时变化的因素，需要对Carrousel 卷取机的工作原理进行分析，也需要对对其电机功率、运动学、动力学参数做精确的分析计算。
其中对各种因素的转矩补偿也是尤为重要，补偿的是否合适，对张力控制的稳定性也有着显著的作用。
稳定的恒张力卷取是钢带质量良好的重要保证，卷取芯轴的张力分析和控制策略的是这种保证的具体实现。
参考文献：
[1]周国盈．带钢卷取设备[M]．北京：冶金工业出版社，1992
[2]任兴权．电力拖动基础[M]．北京：冶金工业出版社，1980
[3] Automation System Specification-LEVEL 1.Ansaldo Sistemi Industriali S.p.A.
[4] 刘溪桥，魏立书．旋转式卷取机结构组成及工作原理[J]．一重技术，1996，（3）：85—91．
[5] 彭建东．卡罗塞尔卷取机国产化[J]．江苏冶金，2002，30（4）：48—52
作者简介：
程文彬（1983-），男，本科学历，工程师，主要从事设备管理工作。