拉矫机驱动辊运行状态监控系统及故障诊断方法与流程

本发明属于连铸机扇形段拉矫机驱动辊运行状态的分析方法领域，具体地属于一种拉矫机驱动辊运行状态监控系统及故障诊断方法。

背景技术：

连铸机扇形段拉矫机是连铸机的重要组成部分，由弧形段、矫直段、水平段以及基础框架支承结构等组成，主要功能是将凝固过程中的热铸坯通过扇形段内弧框架，以传动辊连续的半径进行引导，同时对铸坯在拐点处进行矫直，通过液压式轻压下系统对板坯厚度进行调整。如果扇形段拉矫机在生产过程中出现故障而没有被及时发现与处理，则极有可能损害设备，造成生产中断，导致其他板坯鼓肚、板坯压瘪、刮伤等质量事故的发生，更为严重的甚至会发生漏钢的危险。

中国发明专利申请(申请公布号：CN103454109A，申请公布日：2013-12-18)公开了连铸机扇形段拉矫力故障诊断方法，其步骤如下：建立拉矫机设备状态参数数据库；根据实测数据，分别绘制拉速曲线、总拉矫力曲线、铸流追踪曲线和隐患段拉矫力曲线；如果第一流总拉矫力和第二流总拉矫力均未超出数据库中相应的总拉矫力范围，则不存在隐患，结束诊断，否则确定存在隐患，进行下一步骤；确定受力异常点；验证受力异常点。采用本发明，在相同的铸机作业率下，由于能提前发现扇形段存在的隐患，极大改善了铸坯受力状况，铸坯质量得到大幅度提高，裂纹敏感钢种的裂纹发生率降低至3.5％，有效减少了改判量和故障时间。缺点是不能实现实时监测设备故障，且故障位置不够精确定位，也不能满足连铸机不同工作状态下对驱动辊运行状态分析的需求。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供了一种拉矫机驱动辊运行状态监控系统及故障诊断方法。本发明的监控系统分别利用温度传感器、扭力传感器和光电编码器实现了钢水温度、驱动辊扭力和铸坯长度等相关数据的实时检测，同时建立了标准数据库，满足了连铸机不同工作状态下对驱动辊运行状态分析的需求，并通过对数据的对比，实现了驱动辊运行状态的精确分析，此外，本发明的故障诊断方法还开发了逐层分析法，即通过拉矫机总拉矫力和每根驱动辊拉矫力逐层分析的方法，实现驱动辊故障位置的精确定位。

为实现上述目的，本发明公开了一种拉矫机驱动辊运行状态监控系统，包括信号采集系统S1、模块选择系统S2、数据分析系统S3和故障提醒系统S4，其特征在于：所述信号采集系统S1包括温度传感器、扭力传感器和光电编码器，所述温度传感器用来检测钢水的温度，所述扭力传感器安装在驱动辊上，用来检测驱动辊的扭力；所述光电编码器安装在驱动辊电机上，用来检测电机的转速；

所述模块选择系统S2包括测弧、开浇和浇铸三种不同的拉矫力标准数据库，所述拉矫力标准数据库是连铸机在测弧、开浇和浇铸的工作状态中通过长期的数据积累得到的；

所述数据分析系统S3将信号采集系统S1实时检测的数据与模块选择系统S2中标准数据库的数据进行匹配对比，判断设备运行状况，所述故障提醒系统S4通过显示器显示故障信息来帮助用户进行故障排查。

本发明还公开了一种拉矫机驱动辊运行状态故障诊断方法，包括如下步骤：

1)启动连铸机，信号采集系统S1中的温度传感器检测钢水温度，安装在驱动辊上的扭力传感器实时检测驱动辊的扭力，安装在驱动辊电机上的光电编码器检测电机的转速，并将检测数据转化成铸坯拉速和浇铸长度；

2)根据连铸机的工作状态自动匹配模块选择系统S2中已建立好的测弧、开浇或浇铸三种拉矫力标准数据库，数据分析系统S3将匹配好的标准数据库与所述步骤1)中实时检测的钢水温度、驱动辊的扭力、铸坯拉速或浇铸长度的相关数据进行对比分析，确定设备故障点；

3)故障提醒系S4显示故障位置并提醒用户对设备进行维修。

进一步地，根据钢水温度、驱动辊的扭力、铸坯拉速或浇铸长度自动匹配模块选择系统S2中的测弧拉矫力标准数据库，进行数据对比和分析，过程如下：

21)根据钢水温度和铸坯拉速的实测数据，自动匹配标准数据库中的标准拉矫力曲线；

22)利用可编程控制器将所有驱动辊的瞬时拉矫力相加，形成拉矫机拉矫力之和F总，然后根据铸坯瞬时浇注长度S，数据分析系统S3会将F总与拉矫力之和的标准曲线进行比较，若拉矫力偏差值在±20％之间变动，且包括±20％，则说明设备运行正常；若拉矫力偏差值在±20％以外变动，则说明设备有故障或有故障隐患；

23)当拉矫力偏差值在±20％以外变动，数据分析系统S3将每根驱动辊的瞬时拉矫力Fn与每根驱动辊的瞬时拉矫力标准曲线进行对比，n为大于零的整数，当偏差值在±30％以外，则说明该段驱动辊出现故障。

有益效果：

1、本发明的监控系统利用温度传感器、扭力传感器和光电编码器分别实现了相关参数的精确测量，并能实时得到监测数据；

2、本发明建立了包括测弧、开浇和浇注三种不同拉矫力数据库，满足了连铸机不同工作状态下对驱动辊运行状态分析的需求，实现了连铸机设备全生命周期故障提前预判；

3、在开浇和浇注数据库中针对不同的运行状况建立了多根拉矫力标准曲线，可以实现通过对拉矫机总拉矫力和每根驱动辊拉矫力逐层分析的方式，精确定位驱动辊故障位置；

4、本发明建立了故障提醒系统，实现了故障提醒，方便用户对故障进行进一步确认。

附图说明

图1为拉矫机驱动辊运行状态监控系统的控制原理图；

图2为连铸机三种工作状态的拉矫力曲线；

S1—信号采集系统、S2—模快选择系统、S3—数据分析系统、S4—故障提醒系统。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

如图1所示，本实施例公开了一种拉矫机驱动辊运行状态监控系统，包括信号采集系统S1、模块选择系统S2、数据分析系统S3和故障提醒系统S4，信号采集系统S1包括温度传感器、扭力传感器和光电编码器，温度传感器主要用来检测钢水的温度；扭力传感器安装在驱动辊上，主要用来检测驱动辊的扭力；光电编码器安装在驱动辊电机上，主要用来检测电机的转速，并将检测数据转化成铸坯拉速和浇铸长度；模块选择系统S2包括测弧、开浇和浇铸三种不同的拉矫力标准数据库，方便用户对连铸机不同工作状态进行设备运行状态分析；且标准数据库是通过长期的数据积累，以及故障发生前后曲线的对比总结形成的。

数据分析系统S3将信号采集系统S1实时检测的数据与模块选择系统S2中标准数据库的数据进行匹配对比，判断设备运行状况，故障提醒系统S4主要包括显示器，I/O接口，其中显示器能显示故障信息，从而帮助用户进行故障排查。

具体的匹配过程为：连铸机有三种工作状态，包括测弧、开浇和浇铸工作状态，当连铸机处于哪一种工作状态，就会自动选择哪种数据库。

本实施例的监控系统分别利用温度传感器、扭力传感器和光电编码器实现了钢水温度、驱动辊扭力和铸坯长度等相关数据的实时检测，建立了标准数据库，满足了连铸机不同工作状态下对驱动辊运行状态分析的需求，实现了连铸机设备全生命周期故障提前预判；并通过对数据的对比，实现了驱动辊运行状态的精确分析。

本实施例还公开了一种拉矫机驱动辊运行状态故障诊断方法，包括如下步骤：

1)启动连铸机，信号采集系统S1中的温度传感器检测钢水温度，安装在驱动辊上的扭力传感器实时检测驱动辊的扭力，安装在驱动辊电机上的光电编码器检测电机的转速，并将检测数据转化成铸坯拉速和浇铸长度；

2)根据连铸机的工作状态自动匹配模块选择系统S2中已建立好的测弧、开浇或浇铸三种拉矫力标准数据库，数据分析系统S3将匹配好的标准数据库与所述步骤1)中实时检测的钢水温度、驱动辊的扭力、铸坯拉速或浇铸长度的相关数据进行对比分析，确定设备故障点；下面结合具体的分析过程作进一步地说明：

根据钢水温度、驱动辊的扭力、铸坯拉速或浇铸长度自动匹配模块选择系统S2中的测弧拉矫力标准数据库，进行数据对比和分析，过程如下：

21)根据钢水温度和铸坯拉速的实测数据，自动匹配测弧拉矫力标准数据库中的标准拉矫力曲线；

如图2所示，图2为连铸机三种工作状态的拉矫力曲线，从图中可以看出，如果连铸机处于测弧状态，因为测弧过程中只有引锭杆的自重，因此其测弧拉矫力曲线为一根水平线；如果是开浇状态，随着浇注长度变化，其总拉矫力F总是逐步上升的，同时总拉矫力F总的大小与浇注断面相关，当浇注断面较大时，其拉矫力曲线为开浇曲线1，当浇注断面较小时，其拉矫力曲线为开浇曲线2；当连铸机进入浇注状态时，由于断面不变，整个连铸机内均为铸坯，因此其拉矫力也不会发生变化，较为稳定，当浇注断面较大时，其拉矫力曲线为浇注曲线1，当浇注断面较小时，其拉矫力曲线为浇注曲线2。

22)利用可编程控制器将所有驱动辊的瞬时拉矫力相加，形成拉矫机拉矫力之和F总，然后根据铸坯瞬时浇注长度S，数据分析系统S3会将F总与拉矫力之和的标准曲线进行比较，若拉矫力偏差值在±20％之间变动，且包括±20％，则说明设备运行正常；若拉矫力偏差值在±20％以外变动，则说明设备有故障或有故障隐患；已知本实施例中标准拉矫力之和的取值在600～1200KN之间，因钢种和断面不同，其值不同，即F总在600～1200KN之间，则说明设备运行正常，若不在600～1200KN的取值范围内，则说明设备有故障或有故障隐患；

23)当拉矫力偏差值在±20％以外变动，数据分析系统S3将每根驱动辊的瞬时拉矫力Fn与每根驱动辊的瞬时拉矫力标准曲线进行对比，n为大于零的整数，当偏差值在±30％以外，则说明该段驱动辊出现故障；已知被实施例中单根驱动辊标准拉矫力的取值在42～85KN之间，因钢种和断面不同，其值不同，即Fn在42～85KN的取值范围以外，则说明此段驱动辊出现故障；

3)故障提醒系S4显示故障位置并提醒用户对设备进行维修。

因此，本实施例开发了逐层分析法，即通过拉矫机总拉矫力和每根驱动辊拉矫力逐层分析的方法，实现驱动辊故障位置的精确定位，并建立了故障提醒系统，实现了故障提醒，方便用户对故障进行进一步确认。

以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。