CN107774722B - 一种张减机cec系统的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及穿孔毛管轧制生产工艺技术领域，特别涉及一种张减机CEC（头尾壁厚自动控制）系统的控制方法，设置头端变速强度系数K1和尾端变速强度系数K2，K1在0至1.2之间，K2在0至1.2之间；电机转速分两级降速、三级降速或四级降速，根据实际切头尾长度及延伸系数调整。执行头端CEC时，若电机转速分四级降速，第i机架电机转速按照Nt(4，i)、Nt(3，i)、Nt(2，i)、Nt(1，i)依次降低，N(i)为稳态轧制速度，i=1~N，N为轧制需要的张建机架总数；执行尾端CEC时，若电机转速分四级降速，第i机架电机转速速度按照Nw(1，i)、Nw(2，i)、Nw(3，i)、Nw(4，i)依次降低。通过本发明的张减机CEC系统的控制方法可以控制钢管管端壁厚分布，减少切头尾率，提高成材率。
Description
技术领域
本发明涉及穿孔毛管轧制生产工艺技术领域，特别涉及一种张减机CEC(头尾壁厚自动控制)系统的控制方法。
背景技术
目前钢铁行业发展形势不甚景气，钢管市场竞争日趋严峻，最大总减径率达到60％的凤宝管业有限公司159连轧钢管厂生产线的切头长度为影响成本控制的重要因素，开发CEC系统可显著降低切头长度，从而降低成本，增强市场竞争力。
为了对比使用CEC系统前后切头尾长度的变化，测量了部分规格管端壁厚的变化趋势，例如，图2和图3分别为流体管在使用CEC前头端和尾端壁厚变化情况，从中可以看出连轧头端需要切2500mm才可满足壁厚公差要求，连轧尾端需要切除2000mm，头尾加一起需要切除4000mm～5000mm，造成大量的浪费。
发明内容
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种张减机CEC系统的控制方法，设置头端变速强度系数K1和尾端变速强度系数K2，K1在0至1.2之间，K2在0至1.2之间；
(1)执行头端CEC时，若电机转速分四级降速，第i机架电机转速按照Nt(4，i)、Nt(3，i)、Nt(2，i)、Nt(1，i)依次降低，N(i)为稳态轧制速度，i＝1～N，N为轧制需要的张减机架总数；若电机转速分三级降速，第i机架电机转速按照Nt(3，i)、Nt(2，i)、Nt(1，i)依次降低，若电机转速分二级降速，第i机架电机转速按照Nt(2，i)、Nt(1，i)依次降低：
头端四级变速系数为：
头端三级变速系数为：
头端二级变速系数为：
头端一级变速系数为：
Nt(4,i)＝N(i)*(1+Kt(4,i))；
Nt(3,i)＝N(i)*(1+Kt(3,i))；
Nt(2,i)＝N(i)*(1+Kt(2,i))；
Nt(1,i)＝N(i)*(1+Kt(1,i))；
其中：轧辊理想直径为380mm；di为第i机架的孔型直径；
(2)执行尾端CEC时，若电机转速分四级降速，第i机架电机转速速度按照Nw(1，i)、Nw(2，i)、Nw(3，i)、Nw(4，i)依次降低；若电机转速分三级降速，第i机架电机转速速度按照Nw(1，i)、Nw(2，i)、Nw(3，i)依次降低；若电机转速分二级降速，第i机架电机转速速度按照Nw(1，i)、Nw(2，i)依次降低：
尾端四级变速系数为：
尾端三级变速系数为：
尾端二级变速系数为：
尾端一级变速系数为：
Nw(1,i)＝N(i)*(1+Kw(1,i))；
Nw(2,i)＝N(i)*(1+Kw(2,i))；
Nw(3,i)＝N(i)*(1+Kw(3,i))；
Nw(4,i)＝N(i)*(1+Kw(4,i))。
若电机转速分四级降速，头端CEC控制过程和尾端CEC控制过程包括如下步骤：
A、头端CEC控制过程：当管头到达热探时开始计时，管头到达第i机架时，第i+3机架由稳态转速N(i+3)变为Nt(4，i+3)，第i机架执行Nt(4，i)，第i-1机架执行Nt(3，i-1)，第i-2机架执行Nt(2，i-2)，第i-3机架执行Nt(1，i-3)，第i-4机架执行稳态轧制速度N(i-4)；当管头向前走一个机架间距时，第i、i-1、i-2、i-3机架电机转速各降低一级；
B、当第N机架电机转速降为稳态转速N(N)，头端CEC执行完毕，第1～N机架都执行稳态轧制速度；
C、尾端CEC控制过程：当管尾到达热探时开始计时，管尾到达第i架时，第i+1机架执行Nw(4，i+1)，第i+2机架执行Nw(3，i+2)，第i+3机架执行Nw(2，i+3)，第i+4机架执行Nw(1，i+4)；2秒钟后第i架速度回复至稳态速度N(i)，便于一套张减机架可以同时轧制两根钢管；当管尾向前走一个机架间距时，第i+2、i+3、i+4、i+5机架速度各降低一级；
若电机转速分三级降速，头端CEC控制过程和尾端CEC控制过程包括如下步骤：
a)头端CEC控制过程：当管头到达热探时开始计时，管头到达第i机架时，第i+3机架由稳态转速N(i+3)变为Nt(3，i+3)，第i机架执行Nt(3，i)，第i-1机架执行Nt(2，i-1)，第i-2机架执行Nt(1，i-2)，第i-3机架执行稳态转速N(i-3)；当管头向前走一个机架间距时，第i、i-1、i-2机架电机转速各降低一级；
b)当第N机架电机转速降为稳态转速N(N)，头端CEC执行完毕，第1～N机架都执行稳态轧制速度；
c)尾端CEC控制过程：当管尾到达热探时开始计时，管尾到达第i架时，第i+1机架执行Nw(3，i+1)，第i+2机架执行Nw(2，i+2)，第i+3机架执行Nw(1，i+3)，第i+4机架执行N(i+4)；2秒钟后第i架速度回复至稳态速度N(i)，便于一套张减机架可以同时轧制两根钢管；当管尾向前走一个机架间距时，第i+2、i+3、i+4机架速度各降低一级；
若电机转速分二级降速，头端CEC控制过程和尾端CEC控制过程包括如下步骤：
i)头端CEC控制过程：当管头到达热探时开始计时，管头到达第i机架时，第i+3机架由稳态转速N(i+3)变为Nt(2，i+3)，第i机架执行Nt(2，i)，第i-1机架执行Nt(1，i-1)，第i-2机架执行稳态转速N(i-2)；当管头向前走一个机架间距时，第i、i-1机架电机转速各降低一级；ii)当第N机架电机转速降为稳态转速N(N)，头端CEC执行完毕，第1～N机架都执行稳态轧制速度；
iii)尾端CEC控制过程：当管尾到达热探时开始计时，管尾到达第i机架时，第i+1机架执行Nw(2，i+1)，第i+2机架执行Nw(1，i+2)，第i+3机架执行N(i+3)；2秒钟后第i机架速度回复至稳态速度N(i)，便于一套张减机架可以同时轧制两根钢管；当管尾向前走一个机架间距时，第i+2、i+3机架速度各降低一级。
所述张减机CEC系统的控制方法中设置管头偏移系数L1和管尾偏移系数L2用于调整各个电机启动时间，L1在-0.4米至0.4米之间，L2在-0.4米至0.4米之间，热探到第一机架中心的距离为L0，管头到达第一机架中心的时间为Tt(1)＝(L0+L1)/V0，管尾到达第一机架中心的时间为Tw(1)＝(L0+L2)/V0，其中V0为荒管入口线速度。
所述张减机CEC系统的控制方法中设置管头时间微调系数Q1和管尾时间微调系数Q2控制各个电机启动时刻，Q1在-0.05至0.05之间，Q2在-0.05至0.05之间：
管头到达第2机架的时间Tt(2)＝Tt(1)+(1+Q1)*0.36/V(1)，其中V(1)为第1机架的出口线速度，其中d0、d1分别为荒管外径和第1机架的孔型直径，S0、S1分别为荒管和第1机架的出口壁厚，Tt(i-1)为管头到达第i-1机架的时间，V(i-1)为第i-1机架的出口线速度，Si-1为第i-1机架的出口壁厚，di-1为第i-1机架的孔型直径；
管头到达第i机架的时间为Tt(i)＝Tt(i-1)+(1+Q1)*0.36/V(i-1)；Si为第i机架的出口壁厚，di为第i机架的孔型直径；
管尾到达第2机架的时间Tw(2)＝Tw(1)+(1+Q2)*0.36/V(1)，管尾到达第i机架的时间为Tw(i)＝Tw(i-1)+(1+Q2)*0.36/V(i-1)，Tw(i-1)为管尾到达第i-1机架的时间。
所述张减机CEC系统的控制方法设置电机转速警戒值，当电机转速超过电机转速警戒值时系统给出报警提示以修正CEC参数。
所述张减机CEC系统的控制方法采取两个热探信号互为热备份。
所述张减机CEC系统的控制方法在检测到一次管头信号后，若在16秒内再次检测到热探信号，屏蔽掉所述热探信号，并发出要求检修热探信号的报警提示。
所述张减机CEC系统的控制方法测定管尾时，在热探侧面放置大型风扇，将火苗吹向热探另一侧。
所述张减机CEC系统的控制方法在张减机操作画面设置热探信号曲线，同时，将热探信号曲线拍照发至微信群。
所述张减机CEC系统的控制方法中，若张减机某电机传动轴发生故障，采取如下方法继续使用CEC：在错位两个机架的情况下，总变张机架数量增加2机架，同时中间未采用的机架线速度都设定为前一机架的线速度，孔型直径也设置为前一机架孔型直径，基本速度转速设置为0，并计算相应电机转速。
本发明通过在张减过程中，按照一定的逻辑关系，实现头尾端不同机架间的附加张力，从而抵消头尾端相对于中间机架张力不足，管端壁厚增加严重的问题。发明的基本要点如下：
1)采用分组顺序控制，累加效果显著的控制策略，显著降低了系统硬件要求。
2)速度分级控制计算模型化，实现了壁厚变化的平滑过渡，不产生突变，减少了壁厚超标风险。
3)设置了不同的现场适配调整参数，具有现场适应性强的特点。
4)关键控制信号逻辑保护严密，确保系统运行的稳定定，这是CEC系统规模化使用的关键点。
首先在139.7x7.72套管上试验本发明的CEC系统的实际效果，使用超声波探伤测量壁厚。连轧头端切150mm、连轧尾端切100mm即可满足壁厚公差要求。未开发CEC系统前，该规格通常连轧头端需要切除1000～1200mm，连轧尾端需要切除600～700mm。对比使用CEC系统前后切除长度，可见使用CEC后切除长度大幅减少。
然后对于以下所有规格均使用本发明的CEC系统，通过调整变张级数、变张强度、管端偏移、时间微调系数等参数，调整管端壁厚分布，固化CEC参数，编制参数数据库，做到CEC系统稳定使用。例如，73.02x5.51油管使用CEC后连轧头端切1500mm、连轧尾1200mm即可满足壁厚公差要求。排锯北头一次只能切1300～1400mm，使用CEC后连轧尾端切1200mm即可，可满足一刀切的要求，提高了锯切效率。通过本发明的CEC系统可以控制钢管管端壁厚分布，减少切头尾率，提高成材率。
CEC系统要求电机速度随着管端的移动迅速变化，以满足对管端区域作用。本套张减机组机架间距为0.36m，钢管线速度为1.1～2.5m，因此，要求电机转速能维持0.15～0.30秒后迅速变化，详见图1中理论电机转速。使用Drive Window软件测试张减机24架电机的动态特性，从中可以看出，实际电机转速和实际电机转速完全一致，说明本套张减机组完全满足CEC系统对电机的要求。
附图说明
图1本发明头端CEC时序控制基本原理。
图2为流体管未使用CEC系统头端壁厚变化情况。
图3为流体管未使用CEC系统尾端壁厚变化情况。
具体实施方式
电机转速分两级降速、三级降速或四级降速，根据实际切头尾长度及延伸系数调整。
本发明CEC系统的控制原理如下，以四级变速为例)
(1)执行头端CEC时，第i机架电机转速按照Nt(4，i)、Nt(3，i)、Nt(2，i)、Nt(1，i)依次降低，N(i)为稳态轧制速度，执行尾端CEC时，第i机架电机转速速度按照Nw(1，i)、Nw(2，i)、Nw(3，i)、Nw(4，i)依次降低。i＝1～N，N为轧制需要的张减机架总数。详见表1。
(2)头端CEC控制过程：当管头到达热探时开始计时，管头到达第i机架时，第i+3由稳态转速N(i+3)变为Nt(4，i+3)，第i机架执行Nt(4，i)，第i-1机架执行Nt(3，i-1)，第i-2机架执行Nt(2，i-2)，第i-3机架执行Nt(1，i-3)，第i-4机架执行稳态轧制速度N(i-4)。当管头向前走一个机架间距时，第i、i-1、i-2、i-3机架电机转速各降低一级。详见表1。
(3)当第N机架电机转速降为稳态转速N(N)，头端CEC执行完毕，第1～N机架都执行稳态轧制速度。
(4)尾端CEC控制过程：当管尾到达热探时开始计时，管尾到达第i机架时，第i+1机架执行Nw(4，i+1)，第i+2机架执行Nw(3，i+2)，第i+3机架执行Nw(2，i+3)，第i+4机架执行Nt(1，i+4)。2秒钟后第i机架速度回复至稳态速度N(i)，便于一套张减机架可以同时轧制两根钢管。当管尾向前走一个机架间距时，第i+2、i+3、i+4、i+5机架速度各降低一级。详见表2。
所述方法中设置管头偏移系数L1和管尾偏移系数L2，L1在-0.4米至0.4米之间，L2
在-0.4米至0.4米之间，用于调整各个电机启动时间，影响CEC作用位置，根据实际管端壁厚调整。热探到第一机架中心的距离为L0，管头到达第一机架中心的时间为Tt(1)＝(L0+L1)/
V0，管尾到达第一机架中心的时间为Tw(1)＝(L0+L2)/V0，其中V0为荒管入口线速度；
本发明采用时间控制各个电机启动时刻，由于张减机工艺计算的误差，设置管头时间微调系数Q1和管尾时间微调系数Q2，Q1在-0.05至0.05之间，Q2在-0.05至0.05之间，影响CEC作用位置，根据实际管端壁厚调整。
管头到达第2机架的时间Tt(2)＝Tt(1)+(1+Q1)*0.36/V(1)，其中V1为第1机架的出口线速度，其中d0、d1分别为荒管外径和第1机架的孔型直径，S0、S1分别为荒管和第1机架的出口壁厚。管头到达第i机架的时间为Tt(i)＝Tt(i-1)+(1+Q1)*0.36/V(i-1)。Si为第i机架的出口壁厚，di为第i机架的孔型直径。
管尾到达第2机架的时间Tw(2)＝Tw(1)+(1+Q2)*0.36/V(1)，管尾到达第i机架的时间为Tw(i)＝Tw(i-1)+(1+Q2)*0.36/V(i-1)。
表1和表2为本发明头端和尾端CEC时序控制基本原理。表3和表4为A版头端和尾端CEC时序控制基本原理。A版CEC系统控制方式中先将每一机架转速降低，以后依次增加，保持中间钢管部分转速增量相同，然后回到稳态轧制。本发明CEC控制为先将每一机架转速升
高，以后分二级、三级或四级降速，回到稳态轧制。
表1为本发明头端CEC时序控制基本原理
| 变化时序 | A01 | A02 | A03 | A04 | A05 | A06 | A07 | A08 | A09 | A10 | A11 | A12 | A13 |
| 0 | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) |
| -1#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(3) | N<sub>w</sub>(2) | N<sub>w</sub>(1) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) |
| 1#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(3) | N<sub>w</sub>(2) | N<sub>w</sub>(1) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) |
| 2#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(3) | N<sub>w</sub>(2) | N<sub>w</sub>(1) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) |
| 3#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(3) | N<sub>w</sub>(2) | N<sub>w</sub>(1) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) |
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| 5#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(3) | N<sub>w</sub>(2) | N<sub>w</sub>(1) | N(i) | N(i) | N(i) | N(i) |
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| 9#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(3) | N<sub>w</sub>(2) | N<sub>w</sub>(1) |
| 10#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(3) | N<sub>w</sub>(2) |
| 11#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(3) |
| 12#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) |
| 13#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) |
| 14#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) |
| 15#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) |
| 16#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) |
| 17#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) |
| 18#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) |
| 19#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) |
| 20#抛钢 | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) | N<sub>w</sub>(4) |
表2为本发明尾端CEC时序控制基本原理
| pass | A01 | A02 | A03 | A04 | A05 | A06 | A07 | A08 | A09 | A10 | A11 | A12 | A13 |
| step 1 | Δnv1 | Δnv2 | Δnv3 | Δnv4 | Δnv5 | Δnv6 | Δnv7 | Δnv8 | Δnv9 | Δnv10 | Δnv11 | Δnv12 | Δnv13 |
| step 2 | Δnv2 | Δnv2 | Δnv3 | Δnv4 | Δnv5 | Δnv6 | Δnv7 | Δnv8 | Δnv9 | Δnv10 | Δnv11 | Δnv12 | Δnv13 |
| step 3 | Δnv3 | Δnv3 | Δnv3 | Δnv4 | Δnv5 | Δnv6 | Δnv7 | Δnv8 | Δnv9 | Δnv10 | Δnv11 | Δnv12 | Δnv13 |
| step 4 | Δnv4 | Δnv4 | Δnv4 | Δnv4 | Δnv5 | Δnv6 | Δnv7 | Δnv8 | Δnv9 | Δnv10 | Δnv11 | Δnv12 | Δnv13 |
| step 5 | Δnv5 | Δnv5 | Δnv5 | Δnv5 | Δnv5 | Δnv6 | Δnv7 | Δnv8 | Δnv9 | Δnv10 | Δnv11 | Δnv12 | Δnv13 |
| step 6 | Δnv6 | Δnv6 | Δnv6 | Δnv6 | Δnv6 | Δnv6 | Δnv7 | Δnv8 | Δnv9 | Δnv10 | Δnv11 | Δnv12 | Δnv13 |
| step 7 | Δnv7 | Δnv7 | Δnv7 | Δnv7 | Δnv7 | Δnv7 | Δnv7 | Δnv8 | Δnv9 | Δnv10 | Δnv11 | Δnv12 | Δnv13 |
| step 8 | Δnv8 | Δnv8 | Δnv8 | Δnv8 | Δnv8 | Δnv8 | Δnv8 | Δnv8 | Δnv9 | Δnv10 | Δnv11 | Δnv12 | Δnv13 |
| step 9 | Δnv9 | Δnv9 | Δnv9 | Δnv9 | Δnv9 | Δnv9 | Δnv9 | Δnv9 | Δnv9 | Δnv10 | Δnv11 | Δnv12 | Δnv13 |
| step 10 | Δnv10 | Δnv10 | Δnv10 | Δnv10 | Δnv10 | Δnv10 | Δnv10 | Δnv10 | Δnv10 | Δnv10 | Δnv11 | Δnv12 | Δnv13 |
| step 11 | Δnv11 | Δnv11 | Δnv11 | Δnv11 | Δnv11 | Δnv11 | Δnv11 | Δnv11 | Δnv11 | Δnv11 | Δnv11 | Δnv12 | Δnv13 |
| step 12 | Δnv12 | Δnv12 | Δnv12 | Δnv12 | Δnv12 | Δnv12 | Δnv12 | Δnv12 | Δnv12 | Δnv12 | Δnv12 | Δnv12 | Δnv13 |
| step 13 | Δnv13 | Δnv13 | Δnv13 | Δnv13 | Δnv13 | Δnv13 | Δnv13 | Δnv13 | Δnv13 | Δnv13 | Δnv13 | Δnv13 | Δnv13 |
| step 14 | Δnv14 | Δnv14 | Δnv14 | Δnv14 | Δnv14 | Δnv14 | Δnv14 | Δnv14 | Δnv14 | Δnv14 | Δnv14 | Δnv14 | Δnv14 |
| step 15 | Δnv15 | Δnv15 | Δnv15 | Δnv15 | Δnv15 | Δnv15 | Δnv15 | Δnv15 | Δnv15 | Δnv15 | Δnv15 | Δnv15 | Δnv15 |
| step 16 | Δnv16 | Δnv16 | Δnv16 | Δnv16 | Δnv16 | Δnv16 | Δnv16 | Δnv16 | Δnv16 | Δnv16 | Δnv16 | Δnv16 | Δnv16 |
| step 17 | Δnv17 | Δnv17 | Δnv17 | Δnv17 | Δnv17 | Δnv17 | Δnv17 | Δnv17 | Δnv17 | Δnv17 | Δnv17 | Δnv17 | Δnv17 |
| step 18 | Δnv18 | Δnv18 | Δnv18 | Δnv18 | Δnv18 | Δnv18 | Δnv18 | Δnv18 | Δnv18 | Δnv18 | Δnv18 | Δnv18 | Δnv18 |
| step 19 | Δnv19 | Δnv19 | Δnv19 | Δnv19 | Δnv19 | Δnv19 | Δnv19 | Δnv19 | Δnv19 | Δnv19 | Δnv19 | Δnv19 | Δnv19 |
| step 20 | Δnv20 | Δnv20 | Δnv20 | Δnv20 | Δnv20 | Δnv20 | Δnv20 | Δnv20 | Δnv20 | Δnv20 | Δnv20 | Δnv20 | Δnv20 |
表3为A版头端CEC时序控制基本原理
表4为方A版尾端CEC时序控制基本原理
针对A版CEC系统的不足之处，本发明CEC系统提出若干具体措施：
(1)A版系统电机转速分两级降速，管头作用区域只有两个机架间距(0.72m)，对于切头尾比较多的规格作用有限。因此，根据目前切头尾的最长长度，并考虑延伸系数的影响，增设三级降速和四级降速，具体可见图1本发明各个机架轧辊转速变化时序示意图。
(2)A版CEC系统速度增量公式中的系数1.028为经验公式，由于本套机组的产品结构和设备特性不同，不一定完全满足本套机组。因此，设置头端变速强度系数K1和尾端变速强度系数K2，K1在0至1.2之间，K2在0至1.2之间，根据实际壁厚情况调整。
头端四级变速系数为：
头端三级变速系数为：
头端二级变速系数为：
头端一级变速系数为：
尾端四级变速系数为：
尾端三级变速系数为：
尾端二级变速系数为：
尾端一级变速系数为：
其中：380mm为轧辊理想直径；di为第i机架的孔型直径；
Nt(4,i)＝N(i)*(1+Kt(4,i))；
Nt(3,i)＝N(i)*(1+Kt(3,i))；
Nt(2,i)＝N(i)*(1+Kt(2,i))；
Nt(1,i)＝N(i)*(1+Kt(1,i))；
Nw(1,i)＝N(i)*(1+Kw(1,i))；
Nw(2,i)＝N(i)*(1+Kw(2,i))；
Nw(3,i)＝N(i)*(1+Kw(3,i))；
Nw(4,i)＝N(i)*(1+Kw(4,i))；
(3)由于钢管入口线速度误差、热探至第一机架距离误差、热探响应误差等等因素影响，CEC作用区域发生一定变化，因此，设定管头偏移系数L1和管尾偏移系数L2，用于调整各个电机启动时间，影响CEC作用位置，根据实际管端壁厚调整。热探到第一机架中心的距离为L0，管头到达第一机架中心的时间为Tt(1)＝(L0+L1)/V0，管尾到达第一机架中心的时间为Tt＝(L0+L2)/V0，其中V0为荒管入口线速度；
(4)由于部分机架电机电流过载变化不大，本发明CEC系统完全采用时间控制各个电机启动时刻。
(5)在计算过程中，由于钢管和轧辊的摩擦系数难以精确测定，导致钢管线速度计算误差，因而造成电机启动时刻存在一定偏差。为了修订该偏差，设置管头时间微调系数Q1和管尾时间微调系数Q2，影响CEC作用位置，根据实际管端壁厚调整。
管头到达第2机架的时间Tt(2)＝Tt(1)+(1+Q1)*0.36/V(1)，其中V1为第1机架的出口线速度，其中d0、d1分别为荒管外径和第1机架的孔型直径，S0、S1分别为荒管和第1机架的出口壁厚。管头到达第i机架的时间为Tt(i)＝Tt(i-1)+(1+Q1)*0.36/V(i-1)。Si为第i机架的出口壁厚(详见张减机工艺计算方法)，di为第i机架的孔型直径。
管尾到达第2机架的时间Tw(2)＝Tw(1)+(1+Q2)*0.36/V(1)，管尾到达第i机架的时间为Tw(i)＝Tw(i-1)+(1+Q2)*0.36/V(i-1)。
(6)根据设备特性，设定电机转速警戒值，超过设备要求时报警提示，修正CEC参数。
(7)热探信号对于钢管壁厚的控制尤为关键。针对A版CEC系统中热探信号存在的隐患，采用了如下针对措施：
①热探信号采取“双保险”的方式，即采取两个热探信号，如果其中一个发生问题，另一个正常工作，不至于发生质量事故。
②倘若热探信号发生问题，在CEC程序中提出保护措施，即在检测到一次管头信号，若在16秒内再次检测到热探信号，屏蔽掉该信号，并发出报警提出，检修热探信号。
③由于硼砂的影响，荒管尾部存在火苗，影响管尾的精确测定。针对该问题，在热探侧面放置大型风扇，将火苗吹响热探另一侧，消除管尾火苗对热探信号的影响。
④在张减机操作画面设定热探信号曲线，操作工时刻注意该信号的变化，容易发现异常情况，若发生异常情况可以第一时间发现。同时，要求操作工将热探信号拍照发至微信群，便于工艺人员及时了解现场情况。
(8)在使用CEC系统过程中，倘若张减机某电机传动轴发生故障，采取如下方法可继续使用CEC：在错位两个机架的情况下，总变张机架数量增加2机架，同时中间未采用的机架线速度都设定为前1机架的线速度(用于延时计算)，孔型直径也设置为同时设置为前机架孔型直径，基本速度转速可以设置为0，并计算相应电机转速。
使用CEC期间应注意事项
(1)CEC数据文件中之外的机架速度需要在工艺参数设置换面中单独手工设定，否则将导致该机架电机转速赋值为0。
(2)CEC投用后应该严密关注速度变化时序和热探信号是否稳定正常，如热探信号闪断造成异常变速，将导致壁厚异常；若热探信号异常，应停用CEC，转入稳态轧制模式。
(3)在选取数据库下传和计算功能时，由于数据量大，应给系统充分的响应时间，在参数校核画面核实后，再允许CEC投入并激活。
(4)CEC投用后严密关注电流变化情况，避免冲击电流超过电机最大允许电流值，电流过大应该修改CEC参数或停用。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种张减机CEC系统的控制方法，其特征在于：设置头端变速强度系数K1和尾端变速强度系数K2，K1和K2取值范围均在0至1.2之间；
(1)执行头端CEC时，若电机转速分四级降速，第i机架电机转速按照Nt(4，i)、Nt(3，i)、Nt(2，i)、Nt(1，i)依次降低，N(i)为稳态轧制速度，i＝1～N，N为轧制需要的张减机架总数；若电机转速分三级降速，第i机架电机转速按照Nt(3，i)、Nt(2，i)、Nt(1，i)依次降低，若电机转速分二级降速，第i机架电机转速按照Nt(2，i)、Nt(1，i)依次降低：
头端四级变速系数为：
头端三级变速系数为：
头端二级变速系数为：
头端一级变速系数为：
Nt(4,i)＝N(i)*(1+Kt(4,i))；
Nt(3,i)＝N(i)*(1+Kt(3,i))；
Nt(2,i)＝N(i)*(1+Kt(2,i))；
Nt(1,i)＝N(i)*(1+Kt(1,i))；
其中：轧辊理想直径为380mm；di为第i机架的孔型直径；
(2)执行尾端CEC时，若电机转速分四级降速，第i机架电机转速速度按照Nw(1，i)、Nw(2，i)、Nw(3，i)、Nw(4，i)依次降低；若电机转速分三级降速，第i机架电机转速速度按照Nw(1，i)、Nw(2，i)、Nw(3，i)依次降低；若电机转速分二级降速，第i机架电机转速速度按照Nw(1，i)、Nw(2，i)依次降低：
尾端四级变速系数为：
尾端三级变速系数为：
尾端二级变速系数为：
尾端一级变速系数为：
Nw(1,i)＝N(i)*(1+Kw(1,i))；
Nw(2,i)＝N(i)*(1+Kw(2,i))；
Nw(3,i)＝N(i)*(1+Kw(3,i))；
Nw(4,i)＝N(i)*(1+Kw(4,i))。
2.根据权利要求1所述的张减机CEC系统的控制方法，其特征在于：若电机转速分四级降速，头端CEC控制过程和尾端CEC控制过程包括如下步骤：
A、头端CEC控制过程：当管头到达热探时开始计时，管头到达第i机架时，第i+3机架由稳态转速N(i+3)变为Nt(4，i+3)，第i机架执行Nt(4，i)，第i-1机架执行Nt(3，i-1)，第i-2机架执行Nt(2，i-2)，第i-3机架执行Nt(1，i-3)，第i-4机架执行稳态轧制速度N(i-4)；当管头向前走一个机架间距时，第i、i-1、i-2、i-3机架电机转速各降低一级；
B、当第N机架电机转速降为稳态转速N(N)，头端CEC执行完毕，第1～N机架都执行稳态轧制速度；
C、尾端CEC控制过程：当管尾到达热探时开始计时，管尾到达第i架时，第i+1机架执行Nw(4，i+1)，第i+2机架执行Nw(3，i+2)，第i+3机架执行Nw(2，i+3)，第i+4机架执行Nw(1，i+4)；2秒钟后第i架速度回复至稳态速度N(i)，便于一套张减机架可以同时轧制两根钢管；当管尾向前走一个机架间距时，第i+2、i+3、i+4、i+5机架速度各降低一级；
若电机转速分三级降速，头端CEC控制过程和尾端CEC控制过程包括如下步骤：
a)头端CEC控制过程：当管头到达热探时开始计时，管头到达第i机架时，第i+3机架由稳态转速N(i+3)变为Nt(3，i+3)，第i机架执行Nt(3，i)，第i-1机架执行Nt(2，i-1)，第i-2机架执行Nt(1，i-2)，第i-3机架执行稳态转速N(i-3)；当管头向前走一个机架间距时，第i、i-1、i-2机架电机转速各降低一级；
b)当第N机架电机转速降为稳态转速N(N)，头端CEC执行完毕，第1～N机架都执行稳态轧制速度；
c)尾端CEC控制过程：当管尾到达热探时开始计时，管尾到达第i架时，第i+1机架执行Nw(3，i+1)，第i+2机架执行Nw(2，i+2)，第i+3机架执行Nw(1，i+3)，第i+4机架执行N(i+4)；2秒钟后第i架速度回复至稳态速度N(i)，便于一套张减机架可以同时轧制两根钢管；当管尾向前走一个机架间距时，第i+2、i+3、i+4机架速度各降低一级；
若电机转速分二级降速，头端CEC控制过程和尾端CEC控制过程包括如下步骤：
i)头端CEC控制过程：当管头到达热探时开始计时，管头到达第i机架时，第i+3机架由稳态转速N(i+3)变为Nt(2，i+3)，第i机架执行Nt(2，i)，第i-1机架执行Nt(1，i-1)，第i-2机架执行稳态转速N(i-2)；当管头向前走一个机架间距时，第i、i-1机架电机转速各降低一级；
ii)当第N机架电机转速降为稳态转速N(N)，头端CEC执行完毕，第1～N机架都执行稳态轧制速度；
iii)尾端CEC控制过程：当管尾到达热探时开始计时，管尾到达第i架时，第i+1机架执行Nw(2，i+1)，第i+2机架执行Nw(1，i+2)，第i+3机架执行N(i+3)；2秒钟后第i架速度回复至稳态速度N(i)，便于一套张减机架可以同时轧制两根钢管；当管尾向前走一个机架间距时，第i+2、i+3机架速度各降低一级。
3.根据权利要求1所述的张减机CEC系统的控制方法，其特征在于：所述方法中设置管头偏移系数L1和管尾偏移系数L2用于调整各个电机启动时间，L1和L2均在-0.4米至0.4米之间，热探到第一机架中心的距离为L0，管头到达第一机架中心的时间为Tt(1)＝(L0+L1)/V0，管尾到达第一机架中心的时间为Tw(1)＝(L0+L2)/V0，其中V0为荒管入口线速度。
4.根据权利要求3所述的张减机CEC系统的控制方法，其特征在于：所述方法中设置管头时间微调系数Q1和管尾时间微调系数Q2控制各个电机启动时刻，Q1和Q2均在-0.05至0.05之间：管头到达第2机架中心的时间Tt(2)＝Tt(1)+(1+Q1)*0.36/V(1)，其中V(1)为第1机架的出口线速度，其中d0、d1分别为荒管外径和第1机架的孔型直径，S0、S1分别为荒管和第一机架的出口壁厚；
管头到达第i机架中心的时间为Tt(i)＝Tt(i-1)+(1+Q1)*0.36/V(i-1)；Si为第i机架的出口壁厚，di为第i机架的孔型直径，Tt(i-1)为管头到达第i-1机架中心的时间，V(i-1)为第i-1机架的出口线速度，Si-1为第i-1机架的出口壁厚，di-1为第i-1机架的孔型直径；
管尾到达第2机架中心的时间Tw(2)＝Tw(1)+(1+Q2)*0.36/V(1)，管尾到达第i机架中心的时间为Tw(i)＝Tw(i-1)+(1+Q2)*0.36/V(i-1)，Tw(i-1)为管尾到达第i-1机架中心的时间。
5.根据权利要求1所述的张减机CEC系统的控制方法，其特征在于：设置电机转速警戒值，当电机转速超过电机转速警戒值时系统给出报警提示以修正CEC参数。
6.根据权利要求1所述的张减机CEC系统的控制方法，其特征在于：采取两个热探信号互为热备份。
7.根据权利要求1所述的张减机CEC系统的控制方法，其特征在于：在检测到一次管头信号后，若在16秒内再次检测到热探信号，屏蔽掉所述热探信号，并发出要求检修热探信号的报警提示。
8.根据权利要求1所述的张减机CEC系统的控制方法，其特征在于：测定管尾时，在热探侧面放置大型风扇，将火苗吹向热探另一侧。
9.根据权利要求1所述的张减机CEC系统的控制方法，其特征在于：在张减机操作画面设置热探信号曲线，同时，将热探信号曲线拍照发至微信群。
10.根据权利要求1所述的张减机CEC系统的控制方法，其特征在于：若张减机某电机传动轴发生故障，采取如下方法继续使用CEC：在错位两个机架的情况下，总变张机架数量增加2架，同时中间未采用的机架线速度都设定为前一机架的线速度，孔型直径也设置为前一机架孔型直径，基本速度转速设置为0，并计算相应电机转速。
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Denomination of invention: Control method of stretch-reducing mill CEC system Effective date of registration: 20200624 Granted publication date: 20190222 Pledgee: Jiaozuo China Travel Bank Co.,Ltd. Zhengzhou Branch Pledgor: LINZHOU FENGBAO PIPE Co.,Ltd. Registration number: Y2020980003458 |
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Denomination of invention: A control method of CEC system of tension reducer Effective date of registration: 20211029 Granted publication date: 20190222 Pledgee: Jiaozuo China Travel Bank Co.,Ltd. Zhengzhou Branch Pledgor: LINZHOU FENGBAO PIPE Co.,Ltd. Registration number: Y2021980011607 |
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Denomination of invention: A Control Method for the CEC System of a Tensioning and Reducing Machine Effective date of registration: 20230620 Granted publication date: 20190222 Pledgee: Bank of Zhengzhou Co.,Ltd. Linzhou Branch Pledgor: LINZHOU FENGBAO PIPE Co.,Ltd. Registration number: Y2023980044739 |
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