专利名称：酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法
技术领域：
本发明涉及酸洗连轧联合机组，特别涉及一种酸洗连轧机联合机组的在线检测方法。
背景技术：
自1980年初，日本新日铁公司成功地将酸洗机组和冷连轧机组联合成一条机组 达到连续生产后，由于这种既树不但保留了全连续轧机的优点，而且节省开卷机、卷曲机的 重复投资，技术上有所发展，全世界已经建成数十条联合机组，发展势头相当迅猛。据分析， 采用联合机组后，酸洗呢力提高10 %，冷轧能力提高40 %。但是，由于采用联合机组，设备众多，协调控制比单一机组显得困难，容易发生故 障。据不完全统计，在酸洗冷连轧联合机组历年的故障中，与断带有关的故障占总故障时间 的40%以上，如某生产线一次断带事故造成停机60小时，另外两次事故停机大约20小时； 有的生产线断带次数年均10次以上。作为这项技术的原创国日本，同类生产线的年平均断 带次数也有2-3次，因此，实现对酸洗冷连轧联合机组断带的在线监测相当必要。要实现在线监测对设备诊断人员要求较高，断带监测并无组态报警，只有零散的 工艺量信息，分析断带原因需要有多方面的专业知识。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种酸洗连轧机联合机组断带在线 检测方法。本发明建立了酸洗冷轧联合机组断带监测信号采集方法，针对产生断带的原因 实施有效监测，实现酸轧机组断带的在线监测。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案—种酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，它包括焊缝跟踪监测报警及输出， 活套监测报警及输出、拉矫机检测报警及输出、轧机监测报警及输出，从而实现断带定位。所述酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，所述焊缝跟踪监测报警及输出包 括采集WPD2-WPD6位置对应的参数；并，根据活套门位置参数判断活套门位置实现活套小车侧翻预报并输出；根据CPC纠偏信号判断带钢对中实现对中故障报警并输出；根据带钢张力判断带钢失张实现报警并输出；根据轧制力偏差进行判断，实现轧制力匹配状态故障报警并输出；根据辊缝实际值和设定值的偏差实现辊缝仪故障报警并输出。所述酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，所述活套监测报警及输出包括采集摆动门位置信号、带钢对中CPC信号和工艺段入口张力信号；并，根据活套门位置参数判断活套门位置实现活套小车侧翻预报并输出；根据CPC纠偏信号判断带钢对中实现对中故障报警并输出；
根据带钢张力判断带钢失张实现报警并输出。所述酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，所述拉矫机检测报警及输出包括采集拉矫机张力信号和拉矫机分配箱输出轴轴承振动信号；并，根据提取的机械量特征实现拉矫机轴承故障预警并输出；根据活套门位置参数判断活套门位置实现活套小车侧翻预报并输出；根据CPC纠偏信号判断带钢对中实现对中故障报警并输出；根据带钢张力判断带钢失张实现报警并输出；根据轧制力偏差进行判断，实现轧制力匹配状态故障报警并输出。所述酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，所述轧机监测报警及输出包括采集轧机张力信号和拉矫机分配箱输出轴轴承振动信号；并，根据提取的机械量特征实现拉矫机轴承故障预警并输出；根据CPC纠偏信号判断带钢对中实现对中故障报警并输出；根据带钢张力判断带钢失张实现报警并输出；根据轧制力偏差进行判断，实现轧制力匹配状态故障报警并输出；根据辊缝实际值和设定值的偏差实现辊缝仪故障报警并输出；根据伺服阀频响信号和同步性信号实现伺服阀飘零和故障报警并输出。所述的酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，所述轴承振动信号包括外环损坏特征频率 内环损坏特征频率滚动体损坏特征频率 保持架故障特征频率 式中n-滚动体数、内外环相对转速频率、d_滚动体直径、D_节圆直径、a _接触角、 fp，fh分别为轴承滚动体和保持架频率；f” f。分别为轴承内、外圈转速频率，二者方向一致 取正号，方向相反则取负号。所述的酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，所述滚动轴承的信号提取及故障 监视包括选取轴承特征频率附件的频带作为监测对象，将特征频率处的振动峰值与选定频 带内的频谱加权值进行运算，设定轴承故障因子Bk ；Bk= (Afk+l/Afk+Ufk+l/Ufk)/4其中，Afk，Ufk分别为轴承特征频率f” f。、fp、fh处振动幅值和选定频带内的振动峰 值加权平均，即Afk为Afi、Af。、Afp、Afh分别表示轴承内圈、外圈、滚动体和保持架特征频率处 的振动幅值，Ufk为Ufi、Uf。、Ufp、Ufh分别表示轴承内圈、外圈、滚动体和保持架特征频率处设 定频段内(例如以特征频率为中心，两边各10%的范围)的振动值的平均值。B” B。、Bp、Bh分别表示轴承内圈、外圈、滚动体和保持架的故障因子。设定B” B。、Bp、Bh报警对应的门限值Bn、BT2、BT3、BT4)，监视各特征频率处的Bi = Bi，B2 = B。，B3 = Bp,B4.= Bh.S卩Bi为轴承内圈故障因子监测值，B2为外圈故障因子监测值， B3为滚动体故障因子监测值，B4为保持架故障因子监测值。
当& > Bn时，预报轴承内圈故障；B2 > BT2时，预报轴承内圈故障；
B3 > BT3时，预报轴承内圈故障；B4 > Bt4时，预报轴承内圈故障；其它情况下轴承状态正常。本发明提出了监测酸轧机组断带故障的模型，对焊缝、活套、拉矫机以及轧机机架 实施工艺参数和机械振动监测，实现机组断带指标的在线预报和状态管理。
图1是本发明方法的模型示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明针对酸洗冷轧联合机组的工艺特点和故障履历，酸洗冷轧联 合机组断带的在线监测方案着重从以下几个方面进行(1)焊缝跟踪监测酸轧机组共设置了 6个焊缝跟踪点WPD1-WPD6，焊逢通过每个位置时，需要根据来 料和轧制规格按工艺要求调整工艺参数，焊缝检测仪用于对带钢位置跟踪的修正，每次接 收到焊缝信号时，带钢跟踪软件就进行一次带钢长度的同步修正，以便准确跟踪带钢的焊
缝位置。(2)活套断带监测活套的作用是为了适应正常的生产节奏变化维持带钢在酸槽内的酸洗速度不变， 在焊机和拉矫机(入口活套)、酸槽和园盘剪之间(中间活套)及轧机入口(出口活套)设 置活套装置，用于存储带钢。因活套小车始终处于和众多摆动门的动态配合中，而且板形不 良的带钢对摆动门的托辊还有一种挠动作用，导致摆动门锁紧位置的偏移，活套小车很容 易与摆动门碰撞，造成生产事故。另外活套张力失衡也可能造成断带。在曾经发生过的断带事故中，一次60小时左右的停机就是由于活套摆动门打开 状态不良导致的活套小车倾翻所致。因此在设计在线监测系统时，活套摆动门的监测首当 其中。主要从以下几个方面实施在线监测a.活套摆动门位置信号摆动门的功能连续机组的活套摆动门主要用于支撑处于冲套过程中的带钢，根据 工艺要求，摆动门在工作状态有开和关两个位置，关闭状态用来支撑带钢，打开状态用于活 套小车顺利通过，在开和关两个位置要能可靠定位。在工作中，摆动门与活套小车存在一种 联动关系，活套小车来，摆动门要能及时打开；活套小车走，摆动门要能及时关闭用以支撑 带钢等。监测摆动门开闭状态的信号，用以监测摆动门开闭成功与否。b.带钢对中CPC监测1号CPC (双辊式)位于入口活套入口，2号CPC (单辊式)位于入口活套中间，3号 CPC(单辊式)位于入口活套出口，带钢对中CPC装置的控制目的是保证带钢在机组线各段运行中始终处于机组中心线上，使高速运行的带钢不跑偏，不至引起断带而停机。c.工艺段张力及CPC信号工艺段入口测到的张力用于控制带钢在酸槽中的张力，使带钢在酸槽中保持张力 恒定，提高酸洗效率，避免损坏酸槽底部的设备，并有利于带钢对中控制。分别监测4号 CPC、5号CPC、6号CPC和7号CPC的纠偏位置信号。4号CPC(双辊式)位于中间活套入口，5号(单辊式)位于中间活套出口，6号 CPC(三辊式)位于圆盘剪入口，7号CPC(双辊式)出口活套出口，带钢对中CPC装置的控 制目的是保证带钢在运行中始终处于机组中心线上，使高速运行的带钢不跑偏，不至引起 断带而停机。(3)酸洗拉矫机断带监测拉矫机上测到的张力用于拉矫机的张力控制，使拉矫机在某一带钢规格下处于张 力稳定控制状态，防止发生断带。(4)轧机断带监测轧机断带监测主要监测轧机旋转部件的振动、伺服阀电流、轧机间的张力、轧制力 以及辊缝值等。a.机械量监测导致断带的机械量因素有酸洗拉矫机输出轴、轧机分配箱输出轴、工作辊以及支 撑辊等轴承失效、AGC油缸、伺服阀等。对于滚动轴承的失效主要监测其振动特征频率及振动幅值，设置振动传感器进行 在线监测。滚动轴承故障表现在异常振动时常常有冲击，冲击速率和被损部件有关系外环损坏特征频率f。=nfr(l-dcos a /D)/2(l)fi = nfr (1+dcos a /D) /2内环损坏特征频率(2)滚动体损坏特征频率:fp= fr(D/d) {l-[d(cosa)/D]2}/2(3)保持架故障特征频率:fh= {^[1-cKcos a)/D] ±f0[l+d(cos a )/D]}/2 (4)式中n_滚动体数、f；-内外环相对转速频率、d-滚动体直径、D-节圆直径、a -接触角、 fp，fh分别为轴承滚动体和保持架频率；f” f。分别为轴承内、外圈转速频率，二者方向一致 取正号，方向相反则取负号。b.对于AGC油缸和伺服阀的状态，在油缸本体和伺服阀阀体上设置振动传感器， 实现对轧机机架的在线监测。c.轧机机架间的张力机架间张力共6个一个是1#机架入口，四个分别在1#_2#，2#-3#, 3#~4#, 4#~5# 之间，一个是5#机架出口。d.轧机轧制力Fl、F2、F3、F4、F5轧机传动侧DS和操作侧OS轧制力偏差；e.辊缝值收集每个机架推上缸内辊缝检测仪的检测值，F1-F5共计10个。
f 轧机入口 CPC监测8号CPC (双辊式)位于轧机入口，CPC保证进入轧机的带钢处于中心线上，该装置 增选了中心位置调正器，可人工进行带钢中心位调正。本发明(1)提出了酸洗轧机联合机组运行状态的断带故障在线监测解决方案，通过建立 断带监测的模型，收集机组运行的机械量和工艺量参数对断带特征参数进行组态，实现酸 轧机组断带故障的在线监测；(2)建立了酸轧机组断带故障的信号组态监测方法，应用于在线监测系统。本专利设计了一种酸轧机组断带故障的在线监测方法，实现酸轧机组的断带诊断 和定位。(a)滚动轴承的信号提取及故障监视选取轴承特征频率附件的频带作为监测对象，将特征频率处的振动峰值与选定频 带内的频谱加权值进行运算，设定轴承故障因子Bk ；Bk = (Afk+1/Afk+Ufk+1/Ufk) /4 (5)其中，Afk，Ufk分别为轴承特征频率f” f。，fp，fh处振动幅值和选定频带内的振动峰 值加权平均，即Afk为Afi、Af。、Afp、Afh分别表示轴承内圈、外圈、滚动体和保持架特征频率处 的振动幅值，Ufk为Ufi、Uf。、Ufp、Ufh分别表示轴承内圈、外圈、滚动体和保持架特征频率处设 定频段内(例如以特征频率为中心，两边各10%的范围)的振动值的平均值。Bi、B。、Bp、Bh分别表示Afi、Af。、Afp、Afh分别表示轴承内圈、外圈、滚动体和保持架的 故障因子。设定B” B。、Bp、Bh报警对应的门限值Bn、BT2、BT3、Bt4)，监视各特征频率处的Bi = Bp B2 = B。，B3 = Bp, B4 = Bh. S卩Bi为轴承内圈故障因子监测值，B2为外圈故障因子监测值， B3为滚动体故障因子监测值，B4为保持架故障因子监测值。当& > Bn时，预报轴承内圈故障；B2 > BT2时，预报轴承内圈故障；B3 > BT3时，预报轴承内圈故障；B4 > Bt4时，预报轴承内圈故障；其它情况下轴承状态正常；(b)活套摆动门位置监测判断活套摆动门位置的开关信号(与设定值比较)，当实际监测信号与设定值不 同时报警。(c)CPC纠偏信号监测实际纠偏量与门槛值进行比较，当大于门槛值时，报警；(d)张力监测机架6个张力(1#机架入口，1#-2#，2#-3#，3#-4#，4#-5#之间张力、5#机架出口)、
活套张力、拉矫机张力等与张力设定值比较，超出范围为张力失衡；张力为零时，带钢失张， 对断带位置进行定位。(e)辊缝、轧制力及轧制力偏差监测辊缝、轧制力及轧制力偏差与设定值和报警值比较，自动判断显示报警信息。
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(f)伺服阀频响及同步性监测监测伺服阀电流信号，监测伺服阀零飘状态，比较DS侧和OS侧伺服阀的频率响应 速度和动作的同步性。
权利要求
一种酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，其特征在于，它包括焊缝跟踪监测报警及输出，活套监测报警及输出、拉矫机检测报警及输出、轧机监测报警及输出，从而实现断带定位。
2.根据权利要求1所述酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，其特征在于所述焊 缝跟踪监测报警及输出包括采集WPD2-WPD6位置对应的参数；并，根据活套门位置参数判断活套门位置实现活套小车侧翻预报并输出； 根据CPC纠偏信号判断带钢对中实现对中故障报警并输出； 根据带钢张力判断带钢失张实现报警并输出； 根据轧制力偏差进行判断，实现轧制力匹配状态故障报警并输出； 根据辊缝实际值和设定值的偏差实现辊缝仪故障报警并输出。
3.根据权利要求1所述酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，其特征在于所述活 套监测报警及输出包括采集摆动门位置信号、带钢对中CPC信号和工艺段入口张力信号；并， 根据活套门位置参数判断活套门位置实现活套小车侧翻预报并输出； 根据CPC纠偏信号判断带钢对中实现对中故障报警并输出； 根据带钢张力判断带钢失张实现报警并输出。
4.根据权利要求1所述酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，其特征在于所述拉 矫机检测报警及输出包括采集拉矫机张力信号和拉矫机分配箱输出轴轴承振动信号；并， 根据提取的机械量特征实现拉矫机轴承故障预警并输出； 根据活套门位置参数判断活套门位置实现活套小车侧翻预报并输出； 根据CPC纠偏信号判断带钢对中实现对中故障报警并输出； 根据带钢张力判断带钢失张实现报警并输出； 根据轧制力偏差进行判断，实现轧制力匹配状态故障报警并输出。
5.根据权利要求1所述酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，其特征在于所述轧 机监测报警及输出包括采集轧机张力信号和拉矫机分配箱输出轴轴承振动信号；并，根据提取的机械量特征实现拉矫机轴承故障预警并输出；根据CPC纠偏信号判断带钢对中实现对中故障报警并输出；根据带钢张力判断带钢失张实现报警并输出；根据轧制力偏差进行判断，实现轧制力匹配状态故障报警并输出；根据辊缝实际值和设定值的偏差实现辊缝仪故障报警并输出；根据伺服阀频响信号和同步性信号实现伺服阀飘零和故障报警并输出。
6.根据权利要求4或5所述的酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，其特征在于 所述轴承振动信号包括外环损坏特征频率= nfr(l-dcos a /D)/2fi = nfr(l+dcosa /D)/2内环损坏特征频率滚动体损坏特征频率 保持架故障特征频率: 式中n-滚动体数、fr-内外环相对转速频率、d-滚动体直径、D-节圆直径、a -接触角、fp， fh分别为轴承滚动体和保持架频率；f” f。分别为轴承内、外圈转速频率，二者方向一致取 正号，方向相反则取负号。
7.根据权利要求6所述的酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，其特征在于所述 滚动轴承的信号提取及故障监视包括选取轴承特征频率附件的频带作为监测对象，将特征频率处的振动峰值与选定频带内 的频谱加权值进行运算，设定轴承故障因子Bk ； 其中，Afk，Ufk分别为轴承特征频率fp f。，fp，fh处振动幅值和选定频带内的振动峰值加 权平均，即Afk为Afi、Af。、Afp、Afh分别表示轴承内圈、外圈、滚动体和保持架特征频率处的振 动幅值，Ufk为Ufi、Uf。、Ufp、Ufh分别表示轴承内圈、外圈、滚动体和保持架特征频率处设定频 段内(例如以特征频率为中心，两边各10%的范围)的振动值的平均值。 Bi、B。、Bp、Bh分别表示轴承内圈、外圈、滚动体和保持架的故障因子。 设定Bp B。、Bp、Bh报警对应的门限值Bn、BT2、BT3、Bt4)，监视各特征频率处的Bi = Bp B2 =B。，B3 = Bp, B4 = Bh.即Bi为轴承内圈故障因子监测值，B2为外圈故障因子监测值，B3为 滚动体故障因子监测值，B4为保持架故障因子监测值。 当& > Bn时，预报轴承内圈故障； B2 > BT2时，预报轴承内圈故障； B3 > BT3时，预报轴承内圈故障； B4 > Bt4时，预报轴承内圈故障； 其它情况下轴承状态正常。
全文摘要
本发明涉及酸洗连轧联合机组，特别涉及一种酸洗连轧机联合机组的在线检测方法。一种酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法，它包括焊缝跟踪监测报警及输出，活套监测报警及输出、拉矫机检测报警及输出、轧机监测报警及输出，从而实现断带定位。本发明建立了酸洗冷轧联合机组断带监测信号采集方法，针对产生断带的原因实施有效监测，实现酸轧机组断带的在线监测与报警定位。
文档编号G01M13/04GK101850368SQ20091004859
公开日2010年10月6日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者蔡正国 申请人:上海宝钢工业检测公司