专利名称：冷轧张力辊速度检测系统及控制方法
技术领域：
本发明属于轧钢机械电气控制领域，尤其涉及一种通过冷轧张力辊速度检 测，实现对其打滑现象进行相应控制的装置及方法。
背景技术：
随着市场需求的不断增长，对产品质量繁荣要求亦越来越高，高品质尤其 是表面质量优异的冷轧钢板才具有更大的市场竞争力。因此，提高冷轧板材的 表面质量，减少甚至消除擦、划伤一直是提高冷轧板产品质量和成材率的关键， 也是一个迄今为止始终难以解决的问题。特别是随着轧制技术的发展，冷轧轧 机的生产速度也在逐步提高，国内很多冷轧板生产厂家的钢板出口速度均已达
到20m/s，张力辊电机的转速达到1300rpm。由于冷轧板运行速度较快，加之张 力辊电机的转速较高，生产过程中一旦张力辊表面粗糙程度偏小，就会使带钢 表面线速度与张力辊表面线速度不同步，带钢与张力辊之间产生打滑现象，从 而造成钢板表面划伤，严重影响了钢板的表面质量，由于表面质量不合格而导 致废品的数量高达40t/月，同时由于打滑造成故障停机4h/月以上。而造成这一 问题的主要原因是，由于原设计没有考虑冷轧机高速运行时张力辊表面粗糙度 对于带钢表面线速度与张力辊表面线速度同步程度的影响，即缺少针对带钢擦 划伤的判断调整，不能对钢板高速运行过程中产生的擦划伤进行提前预警和控 制，从而降低了冷轧板的表面质量和产品的成材率，增加了轧机生产人员检查 钢板表面的次数及工作负荷，增大了轧机的事故停机时间，严重影响轧制生产 的顺利进行。
经对已有技术的检索査找，尚未发现与本发明技术相同或相近似的文献记 载和资料报道。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种通过对冷轧张力辊速度检测对比，从而准确判 断张力辊表面状态和影响因素，进而实现分级预警和控制，减少带钢表面擦划 伤的装置及方法。
本发明所采取的技术解决方案为
一种冷轧张力辊速度检测系统，是由同步齿轮、小齿轮、传动轴、编码器、 TDC处理器及计算机组成；安设在张力辊一端的同步齿轮与小齿轮啮合，传动 轴一端固装在小齿轮上，另一端连接增量转速编码器，增量转速编码器通过TDC 处理器与计算机连接，计算机控制机组及张力辊速度。
所述的张力辊上的同步齿轮与小齿轮的齿数比为4: 1。
一种使用上述冷轧张力辊速度检测系统的控制方法，其控制过程及方式为
与安设在张力辊一端的同步齿轮啮合的小齿轮带动传动轴做4倍于张力辊 转速的速度转动；
设于传动轴一端的增量转速编码器将光栅衍射采集的转速光谱转换成脉冲 信号，并将该脉冲信号送入TDC处理器；
TDC处理器控制系统将接收的增量转速编码器的脉冲信号转化成线速度
值；
计算机将TDC处理器测得的线速度值与钢板激光测速仪所测带钢表面速度 值进行比较，把速度偏差值对应特定颜色在WINCC操作画面上予以显现，并按 预设等级进行报警；
同时，计算机根据预设速度偏差值等级对应控制和降低机组及张力辊转速， 或者自动停机更换张力辊。实施本发明，具有以下积极效果
由于本发明张力辊上的同步齿轮与小齿轮直接啮合，减少了测量误差。采 用T&R增量转速编码器及SIMATIC TDC高频处理器控制系统，拥有比PLC系 统更快的信号处理速度，可以准确完成信号采集和处理，最大限度减少光谱转 换及脉冲信号的损失，精确检测出张力辊实际转速。采取计算机WINCC操作画 面分级显示和报警，控制机组张力辊转速，极大减少了带钢表面的擦划伤缺陷， 提高了产品的合格率和成材率；实现了故障自动停机，使故障得以及时排除或 换辊，降低了事故停机时间，提高了轧机作业率，年节约价值达150万元以上。
图1为冷轧张力辊速度检测系统传动机构示意图。 图2为冷轧张力辊速度检测系统控制程序图。
图中1、张力辊，2、同步齿轮，3、小齿轮，4、传动轴，5、轴承座，6、 联轴器，7、增量转速编码器，8、支架。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
由图1可见，冷轧张力辊速度检测系统是由张力辊同步齿轮2、小齿轮3、 传动轴4、轴承座5、联轴器6、增量转速编码器7和支架8所构成。张力辊l 的左端安设有一个同步齿轮2，机组运行时张力辊1带动同步齿轮2转动。同步 齿轮2与小齿轮3啮合，且两者齿轮齿数比为4: 1。传动轴4左端固装在同步 齿轮2上，右端通过联轴器6连接一T&R增量转速编码器7。为减少振动，使 传动轴4转动平稳，在传动轴4的轴身两端部安有轴承座5。 T&R增量转速编 码器7连接在外部SIMATIC TDC处理器上，TDC处理器则与HMI计算机连接，HMI计算机连接并控制机组速度。
图2给出了冷轧张力辊速度检测系统控制程序图，其控制过程及方式为-
张力辊1在带钢的拖动下，张力辊1上的同步齿轮2带动与其啮合的小齿 轮3转动，小齿轮3则带动传动轴4做4倍于张力辊1转速的速度转动。
设于传动轴4右端的T&R增量转速编码器7将光栅衍射采集的转速光谱转 换成脉冲信号，并将转化后的脉冲信号送入SIMATIC TDC处理器。
TDC处理器的控制系统将接收到的脉冲信号转化成线速度值，在信号损失 极小的情况下，该线速度值就是张力辊的辊面线速度值的4倍。
HMI计算机将TDC处理器测得的线速度值与钢板激光测速仪同时所测得的 带钢表面速度值进行比较，把速度偏差值按预先设定的颜色显现在WINCC操作 画面上，每种颜色对应一个偏差值等级，按预设等级进行报警。即当速度偏差 值小于0.97时，WINCC操作画面显示黄色预警；当速度偏差值小于0.95时， WINCC操作画面则显示红色报警信号。
同时，计算机根据预设速度偏差值等级即黄、红色警示信号进行对应控制， 按等级降低张力辊转速，若等级最高时计算机将指令机组自动停机，操作人员 迅即进行检修或者直接更换张力辊，以避免出现事故和带钢表面划伤。
权利要求
1、一种冷轧张力辊速度检测系统，其特征在于，由同步齿轮、小齿轮、传动轴、编码器、TDC处理器及计算机组成；在张力辊一端安设的同步齿轮与小齿轮啮合，传动轴一端固装在小齿轮上，另一端连接增量转速编码器，增量转速编码器通过TDC处理器与计算机连接。
2、 根据权利要求1所述的冷轧张力辊速度检测系统，其特征在于，所述的同步齿轮与小齿轮齿数比为4: 1。
3、 一种按照权利要求1所述冷轧张力辊速度检测系统的控制方法，其特征在于，其控制过程及方式为与安设在张力辊上的同步齿轮啮合的小齿轮带动传动轴做4倍于张力辊转速的速度转动；设于传动轴一端的增量转速编码器将光栅衍射采集的转速光谱转换成脉冲信号，并将该脉冲信号送入TDC处理器；TDC处理器控制系统将接收的增量转速编码器的脉冲信号转化成线速度值；计算机将TDC处理器测得的线速度值与钢板激光测速仪所测带钢表面速度值进行比较，把速度偏差值对应特定颜色在WINCC操作画面上予以显现，并按预设等级进行报警；同时，计算机根据预设速度偏差值等级对应控制和降低机组速度，或者自动停机更换张力辊。
全文摘要
本发明涉及一种冷轧张力辊速度检测系统及控制方法，系统由张力辊同步齿轮、小齿轮、传动轴、编码器、TDC处理器和计算机构成。与张力辊齿轮啮合的小齿轮驱动传动轴；轴端编码器将转换的脉冲信号送入TDC处理器转化成线速度值；计算机根据速度差按预定颜色和等级显现在操作画面上，并相应降低张力辊转速。本发明传动轴齿轮与张力辊同步齿轮直接啮合，减少了测量误差；编码器及TDC处理器可最大限度减少信号损失，精确检测张力辊转速；采取计算机画面分级显示和报警，控制张力辊转速，减少带钢表面的擦划伤，提高产品的合格率和成材率，降低事故停机时间，年节约价值150万元以上。
文档编号B21B38/00GK101648219SQ200810012779
公开日2010年2月17日 申请日期2008年8月13日 优先权日2008年8月13日
发明者镇 姜, 张瑞龙, 涛 徐, 景玉全, 刚 李, 王今朝, 王天国, 勇 赵, 克 韩, 健 高 申请人:鞍钢股份有限公司