ACIDA扭矩監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)在軋機(jī)接軸監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

穆力波

【摘 要】主要介紹了寬厚板廠改造后的扭矩監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)。使用了福伊特驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司的振動(dòng)監(jiān)測(cè)、維護(hù)、診斷系統(tǒng)，在實(shí)施在線力矩監(jiān)測(cè)、保護(hù)接軸的基礎(chǔ)之上，優(yōu)化工藝控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】力矩；監(jiān)測(cè)；診斷

【中圖分類號(hào)】F407.4【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0154-01

一、前言：

萊鋼寬厚板工程建設(shè)完成后，生產(chǎn)規(guī)模為180萬噸/年。本條生產(chǎn)線的產(chǎn)品范圍：厚度5-100（400）mm，寬度1500-4100mm，長(zhǎng)度3-18（24）m的鋼板。

主要工藝設(shè)備為四輥可逆式粗軋機(jī)和精軋機(jī)各一套。其中精軋機(jī)工作輥規(guī)格為Φ1210/1110×4600 mm，最大軋制壓力90000 kN，軋機(jī)剛度模數(shù)>9000 kN/ mm，主傳動(dòng)電機(jī)功率AC 2×9000 kW，額定力矩2×1719 kNm，過載力矩Max. 2×4298 kNm（250%），2根接軸型式為十字式主軸，軋制力矩Max.4300kNm（每根）。

在調(diào)試和試運(yùn)行，多次出現(xiàn)精軋機(jī)接軸過載、電氣傳動(dòng)過流跳電現(xiàn)象。而通過傳動(dòng)電流與IBA間接計(jì)算得出的扭矩控制模型并不能真實(shí)反應(yīng)軋機(jī)接軸實(shí)際扭矩。為確切檢測(cè)精軋機(jī)主傳動(dòng)接軸在軋制過程中的實(shí)際扭矩，福伊特公司為我廠監(jiān)測(cè)一段時(shí)間軋制扭矩情況，用監(jiān)測(cè)結(jié)果來檢驗(yàn)并修正安全聯(lián)軸器設(shè)定壓力及軋制扭矩之間的關(guān)系。

二、系統(tǒng)概述：

在安全聯(lián)軸器不能上線的情況下，我廠于2010年8月1號(hào)安裝在線扭矩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)精軋機(jī)接軸軋制扭矩進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

萬向軸的基本數(shù)據(jù)：

電機(jī)額定扭矩為：1720kNm，275%電流扭矩為：4730kNm。

電機(jī)側(cè)關(guān)節(jié)額定扭矩：6810kNm，極限扭矩為：9874kNm。

軋輥側(cè)關(guān)節(jié)額定扭矩：5250kNm，極限扭矩為：7612kNm。

2.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由應(yīng)變片、保護(hù)環(huán)、無線接收裝置、現(xiàn)場(chǎng)終端及電源裝置和工作站組成。應(yīng)變片安裝在保護(hù)環(huán)內(nèi)，整個(gè)保護(hù)環(huán)安裝在接軸上，用于力矩的監(jiān)測(cè)。通過無線接收將數(shù)據(jù)傳送現(xiàn)場(chǎng)終端（25米），轉(zhuǎn)換為4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)控制系統(tǒng)。在通過數(shù)據(jù)線和自動(dòng)化二級(jí)系統(tǒng)IBA連接。本系統(tǒng)也可以接收電流、輥縫、溫度等軋制信號(hào)。

2.2 系統(tǒng)工作原理

應(yīng)變片檢測(cè)接軸形變量，該形變量對(duì)應(yīng)扭矩值。通過電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入工作站，對(duì)接軸實(shí)際扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和分析，通過通訊，將結(jié)果輸送到二級(jí)計(jì)算機(jī)。

三、檢測(cè)分析

3.1 接軸扭矩測(cè)量裝置數(shù)據(jù)

在接軸扭矩測(cè)量裝置的數(shù)據(jù)中，我們可以很清楚的看到接軸所承受的實(shí)際軋制扭矩（如圖1）所示：

3.2 電機(jī)輸出的計(jì)算扭矩與扭矩測(cè)量裝置存在偏差

通過測(cè)量，發(fā)現(xiàn)電機(jī)輸出的計(jì)算扭矩與扭矩測(cè)量裝置存在偏差過大，對(duì)于傳動(dòng)軸，通過電機(jī)電流間接計(jì)算得出的扭矩值不能代表傳動(dòng)軸的真實(shí)扭矩。

從數(shù)據(jù)中我們可以看出，主電機(jī)輸出的扭矩計(jì)算值與測(cè)量值存在一定的偏差，但在一個(gè)道次過程中，這種偏差變的越來越大，且偏差是隨著速度的降低而變的越來越大。而其較大的偏差和軋制速度的變化有關(guān)（如圖2）；

由圖我們可以看出，扭矩測(cè)量值與主電機(jī)計(jì)算輸出值一致，但隨著軋制的進(jìn)行，主電機(jī)的計(jì)算值偏差越來越大，加速軋制階段扭矩測(cè)量值為3515.08，電機(jī)輸出3428，偏差為87.08KNm；在減速軋制階段扭矩測(cè)量值為3391.91，電機(jī)輸出2853，偏差為538.91KNm；二級(jí)模型無法接受這樣大的數(shù)據(jù)波動(dòng)。

3.3 一級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)主電機(jī)的計(jì)算值進(jìn)行了簡(jiǎn)單過濾，其趨勢(shì)與扭矩測(cè)量值幾乎一致（如圖3），但其平均值較扭矩實(shí)際測(cè)量值較低（如表1所示），二級(jí)模型取的就是這個(gè)過濾值。

如圖所示，一級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)主電機(jī)的計(jì)算扭矩進(jìn)行了過濾，但其平均值與扭矩測(cè)量值存在偏差。

四、結(jié)論：

1、 軋制過程中，對(duì)傳動(dòng)軸的扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，可以真實(shí)反應(yīng)接軸的受力情況，提供正確的反饋給軋制模型，結(jié)合軋制速度，軋制力，輥縫及其它相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝優(yōu)化，從而減少傳動(dòng)軸的疲勞磨損，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2、 通過測(cè)量，發(fā)現(xiàn)主電機(jī)計(jì)算的扭矩輸出值與實(shí)測(cè)扭矩值偏差較大及其產(chǎn)生的原因，最后通過對(duì)一級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行合理的過濾，使其能夠更真實(shí)的反應(yīng)軋制的實(shí)際扭矩，同時(shí)滿足二級(jí)模型數(shù)據(jù)的取值。

3、 介入軋線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制功能，充當(dāng)機(jī)械安全聯(lián)軸器作用。當(dāng)監(jiān)測(cè)的扭矩達(dá)到設(shè)定極限值，觸發(fā)控制系統(tǒng)，軋線快停，以保護(hù)傳動(dòng)軸因大扭矩?fù)p壞。

4、 可以對(duì)傳動(dòng)軸的殘余壽命進(jìn)行分析提供可靠依據(jù)，為預(yù)制維護(hù)，備件計(jì)劃提供支持。

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