CN101450352B

CN101450352B - 连轧机带钢振动纹检测方法

Info

Publication number: CN101450352B
Application number: CN2007101717702A
Authority: CN
Inventors: 万年红
Original assignee: Shanghai Baosteel Industry Inspection Corp
Current assignee: Shanghai Baosteel Industry Technological Service Co Ltd
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: CN101450352A

Abstract

本发明公开了一种连轧机带钢振动纹检测方法，其同步采集连轧机的各项技术参数及连轧机运行过程中的转速、振动、钢卷等信息，对上述信息采用分频段处理的预警策略，根据连轧机实时速度确定动态滤波的频带范围，确定滤波结果，对应生产中的辊径参数，产生振动纹综合预警，并对预警结果给出解释；本方法直接进行振动纹的监测，对各种原因产生的振动纹进行预警，避免了不合格产品的批量产生，并根据钢卷信息可对应地查找产生振动纹的钢卷。该方法对提高产品质量，减少辊面的磨损，提高生产效率起到了积极的作用。

Description

连轧机带钢振动纹检测方法

技术领域

本发明涉及冶金企业带钢生产过程的监测，尤其涉及一种连轧机带钢振动纹检测方法。通过对轧机振动和转速等动态参量的获取，实现对带钢振动纹的监测预警。

背景技术

振动纹是带钢生产中普遍存在的问题，是世界范围内困扰钢铁企业的技术难题，它是指带钢产品表面形成的明暗相间的条纹，其不但影响带钢产品的质量，剧烈的振动还会造成断带或设备损坏事故，威胁生产安全并造成巨大的经济损失。因此，振动纹问题是轧钢生产中亟待解决的问题。国内外不少学者和专家对此进行了研究，包括振动纹产生的机理，振动纹的振动特征、振动纹的抑制方法等等。对于轧机的振动监测系统也时有所闻。但总体来说，处于实验研究阶段的系统较多，真正投入生产运行的较少；用于分析轧机振动的系统较多，直接用于振动纹报警的尚未见到。

振动纹之所以产生，还是由于轧钢设备存在颤振。轧机存在多种形式的振动，其振动特点和发生原因各不相同。根据振动产生机理，可分为强迫振动和自激振动，由于强迫振动容易识别和消除，已经不是研究重点，当前对轧机自激振动的研究主要集中在扭转振动、三倍频程颤振和五倍频程颤振方面。轧机振动问题经过多年的研究，取得了不少成果，但始终未得到圆满解决，尤其是自激振动的机理尚不明了，在带钢和轧辊表面振纹形成机理和轧制界面润滑对振动的定量分析方面还存在很大的分歧与困惑。比较一致的结论认为，振纹的产生主要与五倍频程的颤振有关。多年以来，国内外不少学者一直潜心研究冷轧颤振问题，并取得一定进展。他们主要从建立颤振模型出发，研究颤振发生的内在机理、以及颤振发生后如何着手来减弱或消除颤振、提高冷轧带钢质量等等。有的是从故障诊断的角度，分析研究振动纹产生的原因及处理对策。而从轧制工艺参数或设备状态参数的变化趋势出发，来及时监测识别颤振的发生，这方面工作相对较少。在报告的在线振动系统中，用于轧机垂直振动监测和报警的系统居多；或者是用于研究的系统，大量布置传感器，不利于在生产现场的推广。因此，实用的振纹预警系统尚未见到。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种连轧机带钢振动纹检测方法，其直接进行振动纹监测，及时预警振动纹的发生。

为解决上述技术问题，本发明连轧机带钢振动纹检测方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：针对每一组原始信号和轧制速度，根据速度的范围，将原始信号划段，其分段情况如下：

转速频段

＜100rpm

100-200rpm

200-300rpm

300-400rpm

400-500rpm

＞500rpm

低频

f₀₀～f₀₂

f₀₁～f₀₃

f₀₁～f₀₄

f₀₁～f₀₅

f₀₁～f₀₆

f₀₁～f₀₇

中频

f₁₀～f₁₂

f₁₁～f₁₃

f₁₁～f₁₄

f₁₁～f₁₅

f₁₁～f₁₆

f₁₁～f₁₇

高频

f₂₀～f₂₂

f₂₁～f₂₃

f₂₁～f₀₁

f₂₁～f₂₇

其中：分段频率用带有两位下标的变量f_jk表示。

f₀₀，f₀₂，f₁₀，f₂₀，f₂₂为可设定输入参数

f_jk＝f_j(k-1)+10其中j为0～2，k为3～7

对于每一段数据的带通滤波结果，计算

X_{rms} = \sqrt{\frac{Σ_{i = 1}^{K} {(| X_{i} | - \overset{&OverBar;}{X})}^{2}}{K - 1}}

其中X_i：表示该频段滤波后数据的第i个值，i为1，2，3…，K

\overset{&OverBar;}{X} = \frac{1}{K} Σ_{i = 1}^{K} X_{i},

表示该频段测量后数据的平均值，

X_rms表示该频段滤波后数据的有效值，K为数据长度。

定义

f (x) = \{\begin{matrix} 0 & x_{rms} < A_{rms} \\ 1 & x_{rms} > A_{rms} \end{matrix}

当

Σ_{i = 1}^{n} f (x) > M

时，Q＝1。

其中，A_rms为该频段有效值X_rms的基准值或门限值，M为可设定的允许超限次数，Q为逻辑变量；

步骤二、对原始信号做FFT谱，计算

A_{Σ} = Σ_{i = 1}^{L} A_{i}

其中L为谱线数，A_i为第i条谱线；

计算原始信号的有效值

X_{rms} = \sqrt{\frac{Σ_{i = 1}^{K} {(| X_{i} | - \overset{&OverBar;}{X})}^{2}}{K - 1}}

其中X_rms为原始数据的有效值；X_i表示原始数据的第i个值；

表示原始数据的平均值；

L为谱线数；A_i为第i条谱线；

找出A_i对应的F_i，A_i满足：A_i＞30％×A_∑，

其中F_i为第i条谱线对应的频率。

如果N＝F_i/f_k为整数，P＝1。

其中f_k为输入的设备参数，K＝1，2，3……，P为逻辑变量；

步骤三、当

N = \frac{π \times D \times n}{60 \times F_{i}}

为整数，R＝1

其中，D为工作辊直径，n为转速，F_i与步骤二相同，R为逻辑变量。

步骤四、当Q∩(P∪R)＝1时，系统发出预警信号。其中P、R各自独立，Q与P、R有关联。

由于本发明连轧机带钢振动纹检测方法采用了上述技术方案，其直接进行振动纹的监测，对各种原因产生的振动纹进行预警，避免了不合格产品的批量产生，并根据钢卷信息可对应地查找产生振动纹的钢卷。该方法对提高产品质量，减少辊面的磨损，提高生产效率起到了积极的作用。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明连轧机带钢振动纹检测方法的示意图。

具体实施方式

如图所示，带钢振动纹检测装置3对来自于轧机1的轧机振动信号和来自轧机控制系统2的转速、钢卷等工艺信号进行同步采集，按下述方法进行带钢振动纹的检测和信号处理，并实现振动纹预警。

转速频段

＜100rpm

100-200rpm

200-300rpm

300-400rpm

400-500rpm

＞500rpm

低频

f₀₀～f₀₂

f₀₁～f₀₃

f₀₁～f₀₄

f₀₁～f₀₅

f₀₁～f₀₆

f₀₁～f₀₇

中频

f₁₀～f₁₂

f₁₁～f₁₃

f₁₁～f₁₄

f₁₁～f₁₅

f₁₁～f₁₆

f₁₁～f₁₇

高频

f₂₀～f₂₂

f₂₁～f₂₃

f₂₁～f₀₁

f₂₁～f₂₇

其中：分段频率用带有两位下标的变量f_jk表示。

f₀₀，f₀₂，f₁₀，f₂₀，f₂₂为可设定输入参数

f_jk＝f_j(k-1)+10其中j＝0～2，k＝3~7

对于每一段数据的带通滤波结果，计算

X_{rms} = \sqrt{\frac{Σ_{i = 1}^{K} {(| X_{i} | - \overset{&OverBar;}{X})}^{2}}{K - 1}}

其中X_i：表示该段数据的第i个值，i为1，2，3…，K

\overset{&OverBar;}{X} = \frac{1}{K} Σ_{i = 1}^{K} X_{i},

表示该段数据的平均值，

X_rms表示该段数据的有效值；

定义

f (x) = \{\begin{matrix} 0 & x_{rms} < A_{rms} \\ 1 & x_{rms} > A_{rms} \end{matrix}

当

Σ_{i = 1}^{n} f (x) > M

时，Q＝1。

其中，A_rms为该段X_rms的基准值，M为可设定的允许超限次数，Q为逻辑变量；

步骤二、对原始信号做FFT谱，计算

A_{Σ} = Σ_{i = 1}^{L} A_{i}

其中L为谱线数；

计算原始信号的有效值

X_{rms} = \sqrt{\frac{Σ_{i = 1}^{K} {(| X_{i} | - \overset{&OverBar;}{X})}^{2}}{K - 1}}

其中X_rms为原始数据的有效值；X_i表示原始数据的第i个值；

表示原始数据的平均值；

找出A_i对应的F_i，使A_i满足：A_i＞30％×A_∑

其中A_i为第i条谱线，F_i为第i条谱线对应的频率。

如果N＝F_i/f_k为整数，P＝1。

其中f_k为输入的设备参数，K＝1，2，3……，P为逻辑变量；

步骤三、当

N = \frac{π \times D \times n}{60 \times F_{i}}

为整数，R＝1

Claims

1.一种连轧机带钢振动纹检测方法，包括储存有轧机设备参数的在线监测系统，该系统对轧机的转速、振动、钢卷原始信号进行采集，并处理后进行预警信号输出，其特征在于：该方法包括如下步骤：

其中：分段频率用带有两位下标的变量f_jk表示，

f₀₀，f₀₂，f₁₀，f₂₀，f₂₂为可设定输入参数

f_jk＝f_j(k-1)+10其中j为0～2，k为3～7

对于每一段数据的带通滤波结果，计算

其中X_i：表示该频段滤波后数据的第i个值，i为1，2，3…，K

表示该频段测量后数据的平均值，X_rms表示该频段滤波后数据的有效值，K为数据长度，定义

当

时，Q＝1，

步骤二、对原始信号做FFT谱，计算

计算原始信号的有效值

其中X_rms为原始信号的有效值；X_i表示原始信号的第i个值；X表示原始信号的平均值；

L为谱线数；A_i为第i条谱线；

找出A_i对应的F_i，A_i满足：A_i＞30％×A_∑，

其中F_i为第i条谱线对应的频率，

如果N＝F_i/f_K为整数，P＝1，

其中f_K为输入的设备参数，K＝1，2，3……，P为逻辑变量；

步骤三、当

为整数，R＝1其中，D为工作辊直径，n为转速，F_i与步骤二相同，R为逻辑变量，

步骤四、当Q∩(P∪R)＝1时，系统发出预警信号；其中P、R各自独立，Q与P、R有关联，P、Q、R为逻辑变量。