1880精軋機(jī)L1跳電保護(hù)研究與優(yōu)化

謝捷　王喆

摘 要：自1880投產(chǎn)以來(lái)，多次發(fā)生勵(lì)磁電流過(guò)流造成的精軋機(jī)主傳動(dòng)跳電故障，由于傳動(dòng)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)上的缺陷（在文章中不作討論），跳電后造成了放電用的電阻及二極管燒損，損失比較嚴(yán)重。經(jīng)數(shù)據(jù)分析后得出，該類跳電都是由于L1速度給定值附加量SUC突變所引起的。SUC在精軋機(jī)控制中由后依次向前逐移，并分別由手動(dòng)干預(yù)補(bǔ)償量、活套補(bǔ)償量以及流量補(bǔ)償量組成。為了使主傳動(dòng)最大限度的發(fā)揮其快速響應(yīng)的特性，該SUC量為一個(gè)實(shí)時(shí)的脈沖突變量。因此，文章從L1控制角度出發(fā)對(duì)主傳動(dòng)及L1軟件進(jìn)行分析研究，增加和改進(jìn)主傳動(dòng)SUC斜坡發(fā)生器，使其既能杜絕軋機(jī)跳電又能滿足生產(chǎn)需求的軋機(jī)快速響應(yīng)性。改進(jìn)后現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際效果很好。

關(guān)鍵詞：速度給定附加量SUC；主傳動(dòng)響應(yīng)；斜坡發(fā)生器

1 問(wèn)題點(diǎn)提出

1.1 背景描述

自從1880投產(chǎn)以來(lái)，多次發(fā)生精軋機(jī)主傳動(dòng)跳電故障，導(dǎo)致了設(shè)備故障時(shí)間，同時(shí)也造成放電用的電阻及二極管燒損，帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)損失。從主傳動(dòng)角度出發(fā)，跳電后的保護(hù)裝置電阻及二極管應(yīng)該起到很好的保護(hù)作用從而避免主件受損，但從檢查后發(fā)現(xiàn)由于設(shè)計(jì)上存在的一定缺陷，使得電阻及二極管在主傳動(dòng)跳電后多次損壞。當(dāng)然，此缺陷已通過(guò)在傳動(dòng)裝置上增加更大容量的電容加以保護(hù)，文章不再重點(diǎn)描述。

事后從ODG數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)該類跳電都是由于速度給定值的附加量SUC突變所引起的。因此，文章主要從L1控制角度出發(fā)對(duì)故障原因進(jìn)行描述，并通過(guò)故障曲線對(duì)SUC加以分析與優(yōu)化。

1.2 曲線分析

較為經(jīng)典的一次SUC輸出導(dǎo)致的軋機(jī)跳電故障發(fā)生于2009年5月16日凌晨00點(diǎn)15分，帶鋼在軋制過(guò)程中，F(xiàn)6發(fā)生跳電。其ODG曲線如圖1所示。

由于活套SUC在輸出上并未加斜坡，因此其給定量在程序1個(gè)掃描周期內(nèi)可以發(fā)生突變。但從圖1中我們發(fā)現(xiàn)，在帶鋼頭部，活套SUC來(lái)回發(fā)生跳變沒(méi)有導(dǎo)致軋機(jī)跳電，而在接近帶鋼尾部時(shí)，只僅僅發(fā)生1次瞬間跳變就導(dǎo)致了軋機(jī)跳電。這是由于主傳動(dòng)可以承受的SUC輸出量所決定的，在此塊帶鋼的頭部時(shí)，活套補(bǔ)償量的輸出值頻繁跳變于2.5%，即100%/s，未發(fā)生跳電。但當(dāng)活套補(bǔ)償量的輸出值變化為4.8%，即192%/s時(shí)，軋機(jī)跳電。同時(shí)，查看了多塊平穩(wěn)軋制狀態(tài)時(shí)，相鄰兩周期活套補(bǔ)償量的輸出值變化量小于0.05%，即2%/s。

2 SUC簡(jiǎn)介

2.1 SUC分析

SUC是英語(yǔ)Successive的縮寫(xiě)，它表示機(jī)架間速度補(bǔ)償逐移量。精軋機(jī)在軋制過(guò)程中為了滿足用戶的產(chǎn)品質(zhì)量要求必須保證帶鋼在F7的出口溫度，因此末機(jī)架的速度不能隨意改變。由此，在保證末機(jī)架速度的同時(shí)，速度逐移量由后機(jī)架向前機(jī)架傳遞。那么除末機(jī)架以外，每個(gè)機(jī)架的SUC總量除了包括其本身的手動(dòng)干預(yù)補(bǔ)償量、活套調(diào)整補(bǔ)償量以及流量補(bǔ)償量以外，還包括后機(jī)架的SUC總量。其方程式如下所示。

SUC總（當(dāng)前機(jī)架）=SUC總（后機(jī)架）+手動(dòng)補(bǔ)償量（當(dāng)前機(jī)架）+活套補(bǔ)償量（當(dāng)前機(jī)架）+流量補(bǔ)償量（當(dāng)前機(jī)架）

從圖1中可以清晰地看到速度給定附加量SUC的組成部分，為了達(dá)到快速響應(yīng)的目的，并非每個(gè)SUC組成分量都有斜坡保護(hù)，各個(gè)分量的斜坡及限幅情況如表1所示。

從表1中可以看出，除了手動(dòng)干預(yù)SUC做了斜坡保護(hù)（為了滿足軋制狀況，人工干預(yù)量往往會(huì)干預(yù)幅度比較大），其余信號(hào)為了保證其快速響應(yīng)性都未作斜坡保護(hù)。那么當(dāng)SUC輸出量產(chǎn)生大的跳變時(shí)（尤其是在現(xiàn)場(chǎng)軋制帶鋼不穩(wěn)定時(shí)發(fā)生較多），主傳動(dòng)將不能承受其巨大的脈沖條變量，為了保護(hù)軋機(jī)而跳電。

該類跳電一般都發(fā)生于精軋機(jī)軋制過(guò)程中，一旦跳電廢鋼在軋機(jī)中很難處理，造成的后果較為嚴(yán)重。因此，需要給SUC速度逐移量加一個(gè)斜坡保險(xiǎn)，但其必須在滿足快速響應(yīng)的前提下又對(duì)軋機(jī)跳電產(chǎn)生保護(hù)。

2.2 手動(dòng)干預(yù)補(bǔ)償

手動(dòng)干預(yù)補(bǔ)償量是指操作工在軋鋼過(guò)程中根據(jù)帶鋼的軋制狀態(tài)，手動(dòng)對(duì)每個(gè)機(jī)架的速度進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到平衡機(jī)架間秒流量的效果。一般來(lái)說(shuō)，操作工為了防止帶鋼在穿帶時(shí)起套，會(huì)在穿帶時(shí)對(duì)機(jī)架速度進(jìn)行干預(yù)，尤其是在軋制2mm左右或以下的帶鋼時(shí)，下調(diào)后機(jī)架（如F6）速度達(dá)到此效果。由于手動(dòng)干預(yù)量靠人工判斷，例如有時(shí)候?yàn)榱吮苊鈾C(jī)架間的嚴(yán)重失張導(dǎo)致的廢鋼，操作工的瞬間干預(yù)量可能很大，因此在L1軟件中對(duì)手動(dòng)干預(yù)SUC做了5%/s的斜坡保護(hù)，且其干預(yù)量限幅為軋機(jī)設(shè)定速度的±20%。如圖2所示。

2.3 活套補(bǔ)償

活套補(bǔ)償量是指機(jī)架間活套對(duì)前機(jī)架速度產(chǎn)生的影響。1880活套采用的是ILQ方式，主要通過(guò)測(cè)壓系統(tǒng)檢測(cè)的機(jī)架間張力變化對(duì)前機(jī)架速度進(jìn)行調(diào)整。為了保證ILQ控制響應(yīng)快、精度高的優(yōu)點(diǎn)，活套SUC在軟件中未作斜坡保護(hù)量，以脈沖形式對(duì)主傳動(dòng)速度進(jìn)行補(bǔ)償，其干預(yù)量限幅為軋機(jī)設(shè)定速度的±20%。從軋制曲線分析，并將該SUC分量與其余分量相比，活套補(bǔ)償量所占比重最大，調(diào)節(jié)最為頻繁。如圖3所示。

2.4 流量補(bǔ)償

流量補(bǔ)償是指根據(jù)精軋機(jī)架輥縫的變化量對(duì)軋機(jī)速度的補(bǔ)償量。由于在正常軋鋼過(guò)程中，輥縫的波動(dòng)量比較小，因此相對(duì)而言，輥縫SUC的補(bǔ)償量在整個(gè)軋機(jī)補(bǔ)償量所占比例較小，也未作斜坡保護(hù)，其干預(yù)量限幅為軋機(jī)設(shè)定速度的±8%。如圖4所示。

3 斜坡發(fā)生器優(yōu)化

3.1 改進(jìn)原理

從故障數(shù)據(jù)分析后得到，活套補(bǔ)償量在整個(gè)SUC中所占比例相對(duì)較大，且由于機(jī)架間張力受外界影響較大，溫度不均勻、水量控制不好、板形不佳等都會(huì)使張力產(chǎn)生大范圍的波動(dòng)，從而影響活套SUC對(duì)主傳動(dòng)速度的影響。為了避免類似的跳軋機(jī)故障再次發(fā)生，繪制軋機(jī)SUC斜坡優(yōu)化改變前后原理圖。

3.2 改進(jìn)方法

3.2.1 活套補(bǔ)償量斜坡發(fā)生器。由于活套對(duì)于機(jī)架間的秒流量控制起到至關(guān)重要的作用，它的響應(yīng)過(guò)慢會(huì)直接導(dǎo)致軋鋼的異常，因此在原設(shè)計(jì)中沒(méi)有在該分量上加上斜坡保護(hù)，而此前多次跳電也正是由于主傳動(dòng)無(wú)法承受巨大的跳變導(dǎo)致。在改進(jìn)時(shí)，考慮到此問(wèn)題，該斜坡發(fā)生量設(shè)定的斜率較大，主傳動(dòng)每秒種可變化最大速度百分比的100%。

3.2.2 總SUC斜坡發(fā)生量?？係UC斜坡發(fā)生量是整個(gè)L1控制的關(guān)鍵所在，它是通向傳動(dòng)控制的最后一道關(guān)口。因此，在活套補(bǔ)償量增加斜坡后狀態(tài)穩(wěn)定未發(fā)生異常的實(shí)際情況基礎(chǔ)上，并通過(guò)反復(fù)的曲線論證，同時(shí)與傳動(dòng)專家的討論溝通，最終達(dá)到的目的是使跳變輸出控制在每30ms最大變化量為傳動(dòng)最大速度的0.67%。

根據(jù)固有參數(shù)：主傳動(dòng)最大速度計(jì)數(shù)25000CNT，100%；SUC輸出PLC（STC）掃描周期為5ms，可以得到：

主傳動(dòng)每秒鐘可變化最大速度百分比：0.67%×（1000ms÷30ms）=22.33%

主傳動(dòng)每秒鐘可變化最大計(jì)數(shù)：25000CNT×22.33%=5582.5CNT

4 結(jié)束語(yǔ)

該措施實(shí)施以后，既未影響軋機(jī)帶鋼軋制過(guò)程中的速度響應(yīng)，滿足生產(chǎn)工藝需求，又消除了速度補(bǔ)償SUC突變?cè)斐傻能垯C(jī)跳電，效果良好。

作者簡(jiǎn)介：謝捷（1982-），女，上海人，漢族，現(xiàn)職稱：主任工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：電氣自動(dòng)化。