CN102836885A - 薄板轧机突发性自激振动报警装置 - Google Patents

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万年红
邵俊红
宋杰峰
马艳军
李时昌
汪子颉
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Abstract

本发明涉及带钢生产过程的自激振动监测。一种薄板轧机突发性三倍频自激振动报警装置，它包括振动传感器和速度传感器，所述振动传感器带有恒流源电路，它依次连接ESD保护电路、高动态范围调理电路并经抗混滤波电路和A/D转换电路连接一个隔离电路；所述速度传感器所发出的速度模拟信号依次通过ESD保护电路、RFI滤波电路、速度信号调理电路后经抗混滤波电路和A/D转换电路输送到所述隔离电路；所述速度传感器的速度脉冲信号经保护电路和整形电路输入所述隔离电路；所述隔离电路输出连接一个微处理器，该微处理器利用RFTS协议连接具有计算和声光报警功能的上位机。本发明能报警薄板轧钢生产过程中的自激振动和突发性的强烈共振。

Description

薄板轧机突发性自激振动报警装置
技术领域
本发明涉及带钢生产过程的自激振动监测，尤其涉及一种薄板连轧机突发性自激振动的检测和报警装置。
背景技术
轧机自激振动，特别是三倍频程自激振动是限制薄板冷轧产量和质量提高的主要障碍之一。与其他自激或颤振现象相比，三倍频程自激振动往往突然发生（或发散），在几秒钟内迅速达到自振的最大幅值，从而造成轧件表面的厚度差，有时甚至造成冷轧薄带断裂。在生产薄规格产品时,由于工艺规程要求达到更高大速度,轧机出现颤振的可能性大大提高,成为薄板连轧机的共性问题，即在连轧机的高速机架易出现突发性自振发散，若不及时降速会产生严重的后果,由此导致轧制薄规格带钢时无法采用较高的轧制速度，直接影响了生产效率。
这种三倍频程的自激振动因为来势凶猛和超大的动态测量范围，一般的测振仪器和系统不能胜任或者来不及报警，因而现场操作人员至今仍靠五官观察，即每块钢在高速段手动升速的同时，随时要做好降速的应急准备，精神高度紧张。即便在毫无振动先兆的情况下，也不敢提高加速度，制约了生产效率的提高。
长期以来，不少学者致力于轧机自激（颤振）问题的研究，并取得一定进展。研究主要集中在颤振发生的原因和内在机理、以及如何着手来减弱或抑制自激振动、提高冷轧带钢质量等等。有的是从故障诊断的角度，分析研究产生颤振的激励源及处理对策。然而由于轧机自激振动是一个与数十种因素有关的复杂问题，不可能完全抑制，而当务之急是为现场操作人员提供一种及时有益的提示，以采取正确有效的操作，并为换辊时间提供技术依据。
发明内容
本发明旨在解决上述生产瓶颈，提供一种薄板轧机突发性自激振动报警装置。本发明能够在线监测并报警薄板轧钢生产过程中的自激振动和突发性强烈共振。
为解决上述问题，一种薄板轧机突发性自激振动报警装置，它包括振动传感器和速度传感器。
所述振动传感器带有恒流源电路，它所发出的振动信号依次通过ESD保护电路、高动态范围调理电路并经抗混滤波电路和A/D转换电路输入一个隔离电路；
所述速度传感器所发出的速度模拟信号依次通过ESD保护电路、RFI滤波电路、速度信号调理电路后经抗混滤波电路和A/D转换电路输送到所述隔离电路；
所述速度传感器获取的速度模拟信号依次通过ESD保护电路、RFI滤波电路、速度信号调理电路后经抗混滤波电路和A/D转换电路输送到所述隔离电路；
所述速度传感器获取的速度脉冲信号经保护电路和整形电路输入所述隔离电路；
所述隔离电路反馈连接高动态范围调理电路，并输出连接一个微处理器，该微处理器利用RFTS协议连接具有计算和声光报警功能的上位机，微处理器通过RS232接口进行参数配置。
本发明在大量测试和数据分析的基础上，针对自激信号的特点，研制了一种为薄板轧机生产服务的报警装置。本发明将振动信号和轧制速度信号分布分别经调理后输入所述的A/D转换模块，并通过RTPS协议实时传输到上位机。上位机经过特定的信息处理之后，发出声光报警。本发明填补了本领域的技术应用空白，能够实现对轧机突发性共振的报警，防止断带等生产事故；能够让操作人员在正常的颤振下放心提速，提高生产效率；能够对一定幅度范围的自激振动（颤振）作出纪录和提示，防止出厂产品出现表面质量疑义。
本发明中的高动态范围调理电路的核心是动态范围伺服电路。实现自激振动监测和报警的最大难点是超大的动态范围，即要能测量微颤振，又要能测量系统共振时的高振幅，是一般振动监测仪器所达不到的。本发明中的高动态范围调理电路，闭环调节直流信号偏移和共模信号干扰，配以高精度的24位A/D采样，实现了微小颤振和突发的自激振动的检测、处理及报警。
RTPS协议由OMG国际组织在2009年推出，已在航天、军事等领域的实时控制中应用。由于以太网TCP/IP协议的实时性达不到对突发性共振报警的要求，本发明采用RTPS（实时分布/订阅）协议实现网络实时传输，开发了协议栈并满足本装置不丢失任何采样数据的要求，使网络通讯的实时性达到新的高度。
本发明可以同时对所有机架进行颤振监测，也可以仅对经常性发生振动的机架进行监测。本装置对振动和轧制速度信号采用独立的信号调理电路设计，采用两片独立AD转换芯片，并确保各机架振动信号和速度信号的同步采集。合适的A/D转换速率和采样周期以及实时的通讯协议的匹配，真正做到不丢失数据，以确保为操作人员提供准确的报警信息。
附图说明
下面，结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为所述高动态范围调理电路原理框图；
图2为本发明的报警装置原理框图。
具体实施方式
如图1所示：一种薄板轧机突发性自激振动报警装置，它包括振动传感器1和速度传感器2，
所述振动传感器带有恒流源电路10，它所发出的振动信号依次通过ESD保护电路11、高动态范围调理电路12并经抗混滤波电路13和A/D转换电路14输入一个隔离电路3；
所述速度传感器2所发出的速度模拟信号依次通过ESD保护电路21、RFI滤波电路22、速度信号调理电路23后经抗混滤波电路24和A/D转换电路25输送到所述隔离电路3；
所述速度传感器2的速度脉冲信号经保护电路26和整形电路27输入所述隔离电路3；
所述隔离电路3反馈连接高动态范围调理电路12，并输出连接一个微处理器4，该微处理器4利用RFTS协议连接具有计算和声光报警功能的上位机5，微处理器4的参数配置模6块通过RS232接口连接微处理器4。
所述薄板轧机突发性自激振动报警装置，所述高动态范围调理电路12包括依次连接的RFI滤波电路121、高通滤波电路122、程控增益/衰减电路123、高速缓冲电路124和差分驱动电路125并包括一个带有动态范围伺服电路126的反馈电路。

Claims (2)

1.一种薄板轧机突发性自激振动报警装置，它包括振动传感器和速度传感器，其特征在于：
所述振动传感器带有恒流源电路，它所发出的振动信号依次通过ESD保护电路、高动态范围调理电路并经抗混滤波电路和A/D转换电路输入一个隔离电路；
所述速度传感器获取的速度模拟信号依次通过ESD保护电路、RFI滤波电路、速度信号调理电路后经抗混滤波电路和A/D转换电路输送到所述隔离电路；
所述速度传感器获取的速度脉冲信号经保护电路和整形电路输入所述隔离电路；
所述隔离电路反馈连接高动态范围调理电路，并输出连接一个微处理器，该微处理器利用RFTS协议连接具有计算和声光报警功能的上位机，微处理器通过RS232接口进行参数配置。
2.根据权利要求1所述薄板轧机突发性自激振动报警装置，其特征在于，所述高动态范围调理电路包括依次连接的RFI滤波电路、高通滤波电路、程控增益/衰减电路、高速缓冲电路和差分驱动电路并包括一个带有动态范围伺服电路的反馈电路。
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