CN111974815B - 一种用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置和方法，装置包括活套滚转速检测系统和PLC电气控制系统，其中活套滚转速检测系统包括活套辊、活套辊机架、活套滚转速检测元件PLG、旋转接头、PLG接手、以及PLG安装支架。PLC电气控制系统包括PLC控制器和活套辊状态判断程序。PLC控制器在活套辊状态判断程序的控制下根据活套辊转速判断活套辊状态。本发明通过加装活套辊速度反馈检测元件，提高了活套辊状态的探测度。利用PLC电气控制系统对活套辊状态进行自动判断，杜绝了操作人员不能及时目视观测到活套辊卡死等异常状况的判断误差。
Description
技术领域
本发明涉及热轧精轧设备在线状态检测和判定技术，更具体地，涉及一种用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置和方法。
背景技术
在国内外钢铁企业，活套是热轧精轧连轧过程中用于支持带钢形成一定套量、保持机架间的流量与张力恒定的装置。热轧精轧机的所有机架之间均安装有活套，其目的是保证两机架之间的带钢有一定的张力。
某钢铁企业1580热轧精轧机的活套采用的是恒张力控制的电动活套，其摆臂由直流电机驱动。活套摆动臂角度的变化通过角度发生器检测出，经力矩计算，设定力矩马达电流，并同时进行套量计算，调整主传动，实现控制机架间张力和带钢流量。
图1示出热轧精轧机的活套设备布置图，图中的附图标记与对应的设备和传感器的关系说明如下：
图2是活套的几何结构图，附图中，2-1为Fi轧机机架；2-2为Fi+1轧机机架；2-3为活套摆臂；2-4为活套辊，2-5为带钢。
当Fi+1机架咬钢后，Fi活套开始上升，当活套辊接触到带钢后，活套直流电机力矩电流增大，当活套电机力矩电流反馈达到设定值时，判定带钢张力建立。此时活套辊与带钢下表面紧密接触，机架间的带钢处于绷紧状态。
带钢轧制时，只有当活套辊接触到带钢时，才会产生张力。活套辊为被动辊，其表面应尽可能的保持光滑，以免在与带钢下表面接触时产生划伤质量缺陷。
在实际生产过程中，会发生活套辊卡死的异常情况。如操作人员未能及时发现活套辊卡死的异常，便导致带钢下表面划伤的批量质量事故。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置和方法，通过加装活套滚转速在线检测装置，来实时检测活套辊运转状态，结合PLG控制系统中的活套辊状态自行判断程序，以有效地防止因活套辊卡死而产生的带钢划伤的质量事故。
本发明是通过以下技术方案实现的：
根据本发明的一个方面，提供一种用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置，该装置包括：活套滚转速检测系统和PLC电气控制系统，其中，
所述活套滚转速检测系统包括：活套辊、活套辊机架、活套滚转速检测元件PLG、旋转接头、PLG接手、以及PLG安装支架，
所述PLC电气控制系统包括PLC控制器和活套辊状态判断程序，
所述活套滚转速检测元件通过旋转接头、PLG接手、以及PLG安装支架安装于所述活套辊机架一侧，所述PLG检测所述活套辊的转速并将检测的活套辊转速反馈至所述PLC电气控制系统，
所述PLC电气控制系统的所述PLC控制器在活套辊状态判断程序的控制下根据活套辊转速判断活套辊状态。
所述PLG安装支架包括L型支杆，L型支杆的一端连接于所述活套辊机架，另一端通过安装平板连接于所述PLG。
所述活套滚、所述旋转接头、所述PLG接手和所述活套滚转速检测元件同轴连接，所述PLG的旋转轴与所述活套辊同轴旋转。
所述PLC电气控制系统的所述PLC控制器在活套辊状态判断程序的控制下，通过对Fi活套辊速度与Fi机架速度以及Fi+1机架速度的比较，判断活套辊处于正常运转、间歇运转、卡死运转三种状态。
所述PLC电气控制系统的所述PLC控制器在活套辊状态判断程序的控制下，判断活套辊转速是否大于Fi机架转速且小于Fi+1机架转速，若是，判定活套辊状态处于正常运转状态，若否，判定活套辊状态存在异常运转状态；
所述PLC电气控制系统的所述PLC控制器在活套辊状态判断程序的控制下，判断活套辊转速是否大于0，若是，判定活套辊状态存在间隙转，若否，判定活套辊状态存在卡死风险。
所述PLC电气控制系统还包括信号隔离器。
根据本发明的另一方面，提供一种用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的方法，该方法包括以下步骤：
判断Fi+1机架是否咬钢？如否返回，如是进入下一步；
判断活套辊是否建张？如否返回，如是进入下一步；
执行TD延迟；
将Fi活套辊转速与Fi机架速度和Fi+1机架速度进行比较，并根据比较结果，判断活套辊处于正常运转、间歇运转、或卡死运转状态。
其中将Fi活套辊速度与Fi机架速度和Fi+1机架速度进行比较，并根据比较结果，判断活套辊处于正常运转、间歇运转、或卡死运转状态的步骤进一步包括：
将活套辊速度与Fi机架速度进行比较，判断活套辊速度是否大于Fi机架速度；
当活套辊速度大于Fi机架速度时，将活套辊速度与Fi机架速度进行比较，判断活套辊速度是否小于Fi+1机架速度；
当活套辊速度大于Fi机架速度且小于Fi+1机架速度时，判定活套辊状态处于正常运转状态；
当活套辊速度小于等于Fi机架速度时，判断活套辊速度是否大于0；
当活套辊速度大于0时，判定活套辊处于间隙运转状态；
当活套辊速度等于0时，判定活套辊处于卡死运转状态。
所述活套辊速度由与活套辊同轴旋转的活套滚速度检测元件PLG检测。
Fi+1机架速度大于Fi机架速度。
与现有技术相比，根据本发明的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置和方法具有以下优点：
1、利用现有设备通过加装速度反馈检测元件，提高了活套辊状态的探测度。
2、利用PLC控制系统对活套辊状态进行自动判断，杜绝了操作人员可能产生的目视判断误差。
3、通用性能好、适应性能高，具有较高的可靠性，适用于其他由PLC逻辑程序控制的热轧活套系统。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是热轧精轧机的活套设备布置图；
图2是活套的几何结构图；
图3是根据本发明的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置中的活套滚转速检测系统结构示意图；
图4是根据本发明的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置中的PLC电气控制系统示意图；
图5是1580生产线活套辊正常运转状态曲线图；
图6是1580生产线活套辊间隙运转状态曲线图；
图7是1580生产线活套辊卡死运转状态曲线图；
图8是根据本发明的活套辊状态判断的控制数据流向图；
图9是根据本发明的活套辊状态判断的控制逻辑图；
图10是根据本发明的精轧机活套辊速度反馈曲线图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案进行具体说明。
以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
图3是根据本发明的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置中的活套滚转速检测系统结构示意图。
图4是根据本发明的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置中的PLC电气控制系统示意图。
根据本发明的一实施例的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置包括：活套滚转速检测系统和PLC电气控制系统。
如图3所示，活套滚转速检测系统包括：活套辊3-1、活套辊机架、活套滚转速检测元件PLG 3-4、旋转接头3-2、PLG接手3-3、以及PLG安装支架3-5。
活套滚转速检测元件通过旋转接头、PLG接手、以及PLG安装支架安装于活套辊机架一侧，PLG检测活套辊的转速并将检测的活套辊转速反馈至PLC电气控制系统。
PLG安装支架为L型支杆，L型支杆的一端连接于活套辊机架，另一端通过安装平板连接于PLG。
活套滚、旋转接头、PLG接手和活套滚转速检测元件为同轴连接。PLG的旋转轴与所述活套辊同轴旋转。
活套滚转速检测元件检测的活套滚转速反馈信号通过信号隔离器引入到PLC电气控制系统的PLC快速输入通道。通过活套滚转速检测元件实现对活套滚转速的实时采集和反馈。
如图4所示，PLC电气控制系统包括活套辊PLG信号输出、ET200信号隔离器、PLC快速输入通道、PLC控制器、和活套辊状态判断程序。
其中，ET200信号隔离器为JM6000型隔离器；PLC快速输入通道为TDC SM500快速输入通道、PLC控制器为TDC PLC控制器。
活套辊状态判断程序根据活套辊转速进行活套辊状态判断。
由于Fi活套设置在精轧机Fi机架与Fi+1机架之中，其活套辊在建立张力后的被动旋转速度VL应大于Fi机架速度VFi且小于Fi+1机架速度VFi+1。通过对Fi活套辊速度与Fi机架速度以及Fi+1机架速度的比较，可以判断活套辊处于正常运转、间歇运转、卡死运转三种状态。
图5-7将分别举例说明判断活套辊处于正常运转、间歇运转、卡死运转时三种状态的曲线图。图中，附图标记“A”表示的曲线指F1机架速度实际值，“B”表示的曲线指F2机架速度实际值，“C”表示的曲线是活套辊速度，“D”表示的曲线为F1活套张力反馈曲线。
图5是1580生产线活套辊正常运转状态曲线图；
在轧制过程中，F1活套张力建张之前，F1活套辊与带钢下表面未处于紧密接触，活套辊处于被动旋转的开始阶段。张力建张之后，F1活套与带钢下表面紧密接触，活套辊的被动转速近似等于与其接触的带钢速度。此时，F1活套辊的速度反馈大于F1机架速度，且小于F2机架速度。判断活套辊状态正常。
图6是1580生产线活套辊间隙运转状态曲线图；
F1活套张力建张之前，活套辊由于存在轻微卡堵，在与带钢没有紧密接触前，其速度反馈为有上升趋势。在张力建张以后，活套辊与带钢下表面紧密接触，活套辊受到带钢向下压力，在克服活套辊自身的旋转卡堵阻力后，仍旧被动旋转。但是，此时的活套辊的速度反馈近似等于F1轧机速度，此时判定活套辊处于间隙旋转状态。
图7是1580生产线活套辊卡死运转状态曲线图；
无论在张力建立前与带钢尚未紧密接触，还是在张力建立后与带钢紧密接触时，活套辊的速度反馈始终处于0位附近，此时判定活套辊已处于卡死状态。
图8是根据本发明的活套辊状态判断的控制数据流向图。
图9是根据本发明的活套辊状态判断的控制逻辑图。
在轧钢过程中，若精轧机F2机架咬钢，则活套辊状态判断程序自动判断活套张力建张与否。当活套张力建张以后，经过延时后开始判断F1活套速度是否大于F1机架线速度。若活套辊速度大于F1机架线速度且小于F2机架线速度，则判定该活套辊处于正常运转状态。若活套辊速度小于或近似等于F1机架速度，则判定活套辊处于间歇旋转状态,有卡死的风险。若活套辊速度在0位附近，则判定活套辊处于卡死状态,必须进行维护处理,否则将会产生批量的带钢质量事故。
如图6所示，本发明的活套辊状态判断方法首先判断Fi+1机架是否咬钢？如否返回，如是进入下一步；
然后，判断活套辊是否建张？如否返回，如是进入下一步；
执行TD延迟；
根据活套辊转速、Fi机架转速、和Fi+1机架转速，判断活套辊转速是否大于Fi机架转速，如否，判断活套辊转速是否大于0，如否，判定活套辊状态是否小于Fi+1机架转速；
当活套辊转速大于Fi机架转速且小于Fi+1机架转速时，判定活套辊状态处于正常运转状态，当活套辊转速不是大于Fi机架转速且小于Fi+1机架转速时，判定活套辊状态存在异常运转状态；
当活套辊转速大于0时，判定活套辊状态存在间隙转，
当活套辊转速等于0时，判定活套辊状态存在卡死风险。
图10是根据本发明一实施例的精轧机活套辊速度反馈的曲线图。图中，曲线A为F2机架线速度实际值；曲线B为F1活套辊速度反馈实际值；曲线C为F1机架线速度实际值；曲线D为F1活套张力给定；曲线E为F1活套张力反馈；X1、X2为数据采集时刻点。
如图10所示，当F1活套张力反馈达到目标张力给定值时，张力建张完成，经过延时后可见，F1活套辊速度反馈值上升(曲线B)，在X1时刻点处,F1机架速度为1.598米/秒,F2机架速度为2.449米/秒,活套辊速度反馈为2.008米/秒；在X2时刻点处,F1机架速度为1.625米/秒,F2机架速度为2.490米/秒,活套辊速度为2.041米/秒。由此可知，在X1、X2数据采集时刻点，活套辊速度均大于F1机架速度且小于F2机架速度，由此判定活套辊状态正常。
本发明技术利用现有设备通过加装活套辊速度反馈检测元件，提高了活套辊状态的探测度。利用PLC电气控制系统对活套辊状态进行自动判断，杜绝了操作人员不能及时目视观测到活套辊卡死等异常状况的判断误差。通用性能好、适应性能高，具有较高的可靠性，适用于其他由PLC逻辑程序控制的热轧活套系统。其推广应用的可行性及前景非常乐观。
最后，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，在不脱离本发明构思的前提下还可以作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (7)
1.一种用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置，其特征在于，包括：所述装置包括：活套辊转速检测系统和PLC电气控制系统，其中，
所述活套辊转速检测系统包括：活套辊、活套辊机架、活套辊转速检测元件PLG、旋转接头、PLG接手、以及PLG安装支架，
所述PLC电气控制系统包括PLC控制器和活套辊状态判断程序，
所述活套辊转速检测元件通过旋转接头、PLG接手、以及PLG安装支架安装于所述活套辊机架一侧，所述PLG检测所述活套辊的转速并将检测的活套辊转速反馈至所述PLC电气控制系统，
所述PLC电气控制系统的所述PLC控制器在活套辊状态判断程序的控制下根据活套辊转速判断活套辊状态，
其中，所述PLC电气控制系统的所述PLC控制器在活套辊状态判断程序的控制下，通过对Fi活套辊速度与Fi机架速度以及Fi+1机架速度的比较，判断Fi活套辊处于正常运转、间歇运转、卡死运转三种状态，
将Fi活套辊速度与Fi机架速度和Fi+1机架速度进行比较，并根据比较结果，判断Fi活套辊处于正常运转、间歇运转、或卡死运转状态，具体包括：
将Fi活套辊速度与Fi机架速度进行比较，判断Fi活套辊速度是否大于Fi机架速度；
当Fi活套辊速度大于Fi机架速度时，判断Fi活套辊速度是否小于Fi+1机架速度，当Fi活套辊速度大于Fi机架速度且小于Fi+1机架速度时，判定Fi活套辊状态处于正常运转状态；
当Fi活套辊速度小于等于Fi机架速度时，判断Fi活套辊速度是否大于0，当Fi活套辊速度大于0时，判定Fi活套辊处于间歇运转状态，当Fi活套辊速度等于0时，判定Fi活套辊处于卡死运转状态。
2.如权利要求1所述的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置，其特征在于，所述PLG安装支架包括L型支杆，L型支杆的一端连接于所述活套辊机架，另一端通过安装平板连接于所述PLG。
3.如权利要求1所述的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置，其特征在于，所述活套辊、所述旋转接头、所述PLG接手和所述活套辊转速检测元件同轴连接，所述PLG的旋转轴与所述活套辊同轴旋转。
4.如权利要求1所述的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置，其特征在于，所述PLC电气控制系统还包括信号隔离器。
5.一种用于如权利要求1所述的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的装置的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
判断Fi+1机架是否咬钢？如否返回，如是进入下一步；
判断活套辊是否建张？如否返回，如是进入下一步；
执行TD延迟；
将Fi活套辊转速与Fi机架速度和Fi+1机架速度进行比较，并根据比较结果，判断Fi活套辊处于正常运转、间歇运转、或卡死运转状态，其中，将Fi活套辊速度与Fi机架速度和Fi+1机架速度进行比较，并根据比较结果，判断Fi活套辊处于正常运转、间歇运转、或卡死运转状态的步骤进一步包括：
将Fi活套辊速度与Fi机架速度进行比较，判断Fi活套辊速度是否大于Fi机架速度；
当Fi活套辊速度大于Fi机架速度时，判断Fi活套辊速度是否小于Fi+1机架速度，当Fi活套辊速度大于Fi机架速度且小于Fi+1机架速度时，判定Fi活套辊状态处于正常运转状态；
当Fi活套辊速度小于等于Fi机架速度时，判断Fi活套辊速度是否大于0，当Fi活套辊速度大于0时，判定Fi活套辊处于间歇运转状态，当Fi活套辊速度等于0时，判定Fi活套辊处于卡死运转状态。
6.如权利要求5所述的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的方法，其特征在于，
所述活套辊速度由与活套辊同轴旋转的活套辊速度检测元件PLG检测。
7.如权利要求5所述的用于防止带钢划伤的活套辊状态判断的方法，其特征在于，
Fi+1机架速度大于Fi机架速度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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