CN112222205A - 一种轧机高响应断带检测及保护方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轧机高响应断带检测及保护方法，其包括步骤：(1)基于监测轧机力矩值，而获得轧机力矩的变化率；(2)将轧机力矩的变化率与断带阈值进行比较，当轧机力矩的变化率大于断带阈值时，则判断为发生了断带；(3)基于断带保护策略执行断带保护。此外，本发明还公开了一种轧机高响应断带检测及保护系统，其与轧机设备数据连接，轧机高响应断带检测及保护系统包括控制PLC，控制PLC采集来自于轧机设备的数据，并基于采集的数据实施上述的轧机高响应断带检测及保护方法。该轧机高响应断带检测及保护方法可以解决现有技术中所存在的响应具有滞后性、保护策略不合理，时常发生绞带、堆钢、松卷进而造成机损失的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测保护方法和系统，尤其涉及一种适用于轧机轧制的检测保护方法和系统。
背景技术
二次冷轧机是对冷连轧后的带钢再次进行轧制的冷轧工序机组，因轧制速度高，轧制厚度薄如纸，最薄达0.10mm，所以轧制带钢时，常会遇到断带的发生，根据断带程度的不同会给机组造成不同程度的损失。轻则造成机组短时断带处理停机，重则会造成如轧机内部“绞带”、机架间“堆钢”和卷取机上钢卷“松卷”。
具体来说，带钢绞入轧机内部时，在热效应下，带钢碎片粘连至轧辊表面上，造成轧辊辊面损伤，受损的辊面因无法继续使用，不仅引起轧辊辊耗成本上升，而且须重新换辊才能恢复生产，根据绞带程度：可以分为轻度、中度和重度，其中，轻度会对工作辊造成损伤，而中度则会对中间辊造成损伤，重度则不利于支撑辊，因此，要更换辊后恢复生产需要耗时2～16小时。并且钢卷松卷过程中，因钢卷层与层摩擦造成表面划伤和边部不齐，产生质量缺陷卷，或降级或判废，造成成材率降低，生产成本上升，给企业造成重大损失。
为了减少断带所造成的损失，公开号为CN202224448U，公开日为2015年5月23日，名称为“一种箔轧机断带检测装置”的中国专利文献公开了一种箔轧机断带检测装置。在该专利文献所公开的技术方案中，采用光电管来检测断带，因光电管距离轧制点下方，需要带钢离开光电管才能检出断带，使得该检测方法具有滞后性特点，难以满足薄带钢高速轧制保护的需求。
又例如，在现有技术中，也可以采用监控测厚仪厚差突变值来检测断带，但需要指出的是，该技术方案的缺陷在于：因测厚仪距离轧机正下方有一段距离，故该断带检测方法需要带钢离开测厚仪时，才能检测到带钢厚度突变，正是此距离影响断带检测的响应速度，使检测具有滞后性。
此外，也可以采用测张仪来检测带钢断带方法，轧制时实时测量带钢张力，当带钢张力实测值低于断带检测值时，即时报断带报警，进行断带保护。然而需要指出的是，因测张仪相距轧机正下方更远，同样存在检测滞后性，响应速度较慢等问题。
由此可见，以上断带检测方法在机组发生断带时，虽然能正确检测出带钢断带，但因远离轧制点下方，不能实施检测正在轧制点的状态，往往响应速度较慢，存在滞后问题，往往不能满足二次冷轧高速极薄带钢轧制的生产要求。
基于此，期望获得一种断带检测及保护方法，当检测到带钢断带时，其可以快速进行响应，减小对轧制机组的损伤。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种轧机高响应断带检测及保护方法，该轧机高响应断带检测及保护方法可以解决现有技术中所存在的响应具有滞后性、保护策略不合理，时常发生绞带、堆钢、松卷进而造成机损失的问题。采用该轧机高响应断带检测及保护方法可以减少断带损失，快速检测出断带是否发生、以及断带所在位置。
为了实现上述目的，本发明提出了一种轧机高响应断带检测及保护方法，其包括步骤：
(1)基于监测轧机力矩值，而获得轧机力矩的变化率；
(2)将轧机力矩的变化率与断带阈值进行比较，当轧机力矩的变化率大于断带阈值时，则判断为发生了断带；
(3)基于断带保护策略执行断带保护。
本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法与现有技术相比，不仅可以在断带检测上快速响应，而且其优势还在于其可以执行断带保护策略。一旦轧机发生断带，可以快速检测到正在轧制点下方的断带情况，从而克服了现有技术的距离上延迟，立即执行断带保护策略，以使辊缝迅速打开，合理的分配策略使轧机和断带侧设备更快停车，减少甚至避免绞带和松卷的程度。
在本发明所述的技术方案中，由于力矩控制器扫描的周期可以达到微秒级，因而使得采用基于轧机力矩的检测方法具有相应快速的特点。
此外，由于本案采用基于轧机力矩值进行断带检测，因而，相较于现有技术而言，本案的控制准确性上也较高。这是由于轧机采用速度控制方式，因此，正常情况下，轧机速度偏差为0.01％，而当断带发生时，轧机速度也会瞬间突变，在速度控制器的作用下，变频器要抑制速度突变，势必需要正向或负向加大轧机力矩，使轧机维持速度不变，此时轧机力矩增幅大且持续时间长，具有很显著的特征，从而使得基于轧机力矩变进行断带检测的判定性较为准确，体现检测的准确性。
进一步地，在本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，在步骤(3)之前，先判断断带发生的位置，然后根据断带的位置输出不同的断带保护策略。
进一步地，在本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，判断断带发生的位置包括步骤：当轧机速度递减时，判断为：断带发生在轧机出口段；当轧机速度递增时，判断为：断带发生在轧机入口段。
进一步地，在本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，当断带发生在轧制入口段时，相对于出口段设备，使入口段设备和轧机以更大的速度变化率停机；当断带发生在轧制出口段时，相对于入口段设备，使出口段设备和轧机以更大的速度变化率停机。
进一步地，在本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，当断带发生在轧制入口段时，使各段设备驱动器的速度降低变化率满足：入口段设备驱动器的速度降低变化率：轧机段驱动器的速度降低变化率：出口段设备驱动器的速度降低变化率＝2：2：1；当断带发生在轧制出口段时，使各段设备驱动器的速度降低变化率满足：入口段设备驱动器的速度降低变化率：轧机段驱动器的速度降低变化率：出口段设备驱动器的速度降低变化率＝1：2：2。
进一步地，在本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，步骤(1)开始的前提是轧机速度大于等于预设速度。
进一步地，在本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，步骤(1)包括步骤：
(a)基于下述公式实时计算轧机力矩值Delta：
Delta＝Torque1-Torque2-Torque3
Torque2＝F(V1)
Torque3＝αmill×C1
其中，Torque1为实时采集的轧机的主电机力矩值；Torque2为轧机摩擦力矩，其与轧机速度V1成函数关系，轧机速度值V1为实时采集的得到；C1为加速力矩转换系数；J轧机为轧机转动惯量；D为轧辊辊径；Gr为齿轮箱齿轮比；P轧机为轧机功率；N轧机为轧机转速；αmill为轧机变化速度变化率，Torque3为轧机力矩的计算值。
(b)对轧机力矩值Delta的变化进行滤波处理；
(c)基于下述公式对轧机力矩进行n次均值处理，并获得轧机力矩变化率％T：
其中，T为轧机力矩值在n次采样周期内的均值，x表示扫描次数，k表示第k次求取均值，k-1表示第k-1次求取均值，Trate表示轧机主电机额定力矩，t表示扫描时间。
进一步地，在本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，在步骤(b)中，采用一次惯性延迟方法对轧机力矩值Delta的变化进行滤波处理。
进一步地，在本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，在步骤(b)中，所述一次惯性延迟方法的一次惯性环节传递函数为1/(1+Ts)，其中T为环节的时间常数，s为复变量，取值为复数。
进一步地，在本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，断带阈值与板带厚度和轧机力矩值Delta相关联。
相应地，本发明的另一目的在于提供一种轧机高响应断带检测及保护系统，采用该轧机高响应断带检测及保护系统可以减少断带损失，快速检测出断带是否发生、以及断带所在位置。
为了实现上述目的，本发明提出了一种轧机高响应断带检测及保护系统，其与轧机设备数据连接，轧机高响应断带检测及保护系统包括控制PLC，控制PLC采集来自于轧机设备的数据，并基于采集的数据实施上述的轧机高响应断带检测及保护方法。
本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法及系统相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法与现有技术相比，不仅可以在断带检测上快速响应，而且其优势还在于其可以执行断带保护策略。一旦轧机发生断带，可以快速检测到正在轧制点下方的断带情况，从而克服了现有技术的距离上延迟，立即执行断带保护策略，以使辊缝迅速打开，合理的分配策略使轧机和断带侧设备更快停车，减少甚至避免绞带和松卷的程度。
此外，本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法除了响应快速外，对断带发生位置的判断性也较为准确。
另外，本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法特别适用于高速轧制的二次冷轧工序生产，其控制方法新颖，不仅具有响应快速的特点，而且还具有准确性特点，能快速、准确捕捉轧机断带，是轧机进行高速轧制的技术保障。
并且，本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法采用根据断带位置选择性地确定急停能量分配方案，能根据断带位置，尽快使轧机和断带侧卷取机停车，减少甚至避免带钢绞带量和松卷量，体现保护策略的先进性。
还需要指出的是，本案可以减少甚至避免带钢绞带量和松卷量，不仅能减少绞带所致辊面损伤的停机换辊损失和辊耗费用，而且还能减小轧机高速轧制断带的危害，从而提高机组产能，可为企业带来可观的经济效益。
另外，本发明所述的轧机高响应断带检测及保护系统也同样具有上述的优点以及有益效果。
附图说明
图1为本发明所述的轧机高响应断带检测及保护系统在一种实施方式下的系统框架示意图。
图2为本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法在一种实施方式下的流程示意图。
图3示意性地显示了为本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法在一种实施方式下的主电机力矩断带检测器A2执行流程。
图4示意性地显示了为本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法在一种实施方式下的参数适配器A3执行流程。
图5示意性地显示了为本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法在一种实施方式下的断带保护策略执行器A4执行流程。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例和说明书附图对本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法和系统做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
图1为本发明所述的轧机高响应断带检测及保护系统在一种实施方式下的系统框架示意图。
如图1所示，在本实施方式中，轧机设备包括轧机机架2、测厚仪5、测张仪4、张力辊组3以及开卷机6，轧机设备与轧机高响应断带检测及保护系统数据连接，其中，轧机高响应断带检测及保护系统包括控制PLC1，控制PLC1采集来自于轧机设备的数据，并基于采集的数据实时上述的轧机高响应断带检测及保护方法。在本实施方式中，控制PLC1可以与入口段驱动器D3、出口段驱动器D4以及各个机架压上系统H1、H2物理连接，信号刷新周期为20ms。其中，入口段驱动器D3驱动入口段的张力辊组3以及开卷机6，而出口段驱动器D4驱动出口段的张力辊组3以及开卷机6，机架驱动器D1、D2驱动相应的轧机机架的轧机速度。需要指出的是，在本实施方式中，示意性地表示了两个轧机机架2，可以想到的是，在一些其他的实施方式中，本领域内的技术人员可以根据各实施方式的具体情况设置轧机机架2的数量，且每个轧机机架2均可以相应地设置机架驱动器以及机架压上系统。
具体来说，控制PLC1包括过程数据采集器A1、主电机力矩断带监测器A2、参数适配器A3以及断带策略执行器A4。其中，过程数据采集器A1每隔一段时间采集生产过程中的样本数据，包括入口段驱动器速度和电机力矩、轧机速度和主电机力矩、张力仪测得的张力数据和测厚仪测得的厚度以及压上系统轧制力值。当然，在一些其他的实施方式中，样本数据也可以包括出口段驱动器速度和电机力矩。控制PLC1中的主电机力矩断带检测器A2，主电机力矩断带检测器A2监控轧机主电机力矩值的变化率和参数适配器A3输出的断带阈值，快速判断断带发生与否，输出断带信号和断带位置，其中，参数适配器A3，建立轧机力矩与断带之间的参数适配关系，根据数据样本统计输出断带门槛值，通过参数优选，满足不同速度、不同负载下断带检出的快速响应的需求，并且使参数最优。而控制PLC1的断带策略执行器A4，则根据断带信号和断带位置输入信号，采取相应的断带保护策略，输出轧机停车斜率、入口段停车斜率、出口段停车斜率和辊缝快速打开设定值。机架驱动器D1、D2，则周期性实时发送相应的轧机机架2的主电机力矩值和接收轧机停车斜率执行断带保护。而机架压上系统H1、H2则执行辊缝控制和实时交换辊缝数据。此外，入口段驱动器D3、出口段驱动器D4周期性实时发送数据和接收停车斜率执行断带保护。在执行断带保护策略时，可以实现轧机快速打开，轧机和断带侧的设备快速停下。
图2为本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法在一种实施方式下的流程示意图。
如图2所示，在本实施方式中，轧机高响应断带检测及保护方法包括步骤：
(1)基于监测轧机力矩值，而获得轧机力矩的变化率；
(2)将轧机力矩的变化率与断带阈值进行比较，当轧机力矩的变化率大于断带阈值时，则判断为发生了断带；
(3)基于断带保护策略执行断带保护。
需要说明的是，在步骤(3)之前，先判断断带发生的位置，然后根据断带的位置输出不同的断带保护策略。而在本实施方式中，判断断带发生的位置可以包括步骤：当轧机速度递减时，判断为：断带发生在轧机出口段；当轧机速度递增时，判断为：断带发生在轧机入口段。
具体来说，可以当断带发生在轧制入口段时，相对于出口段设备，使入口段设备和轧机以更大的速度变化率停机；当断带发生在轧制出口段时，相对于入口段设备，使出口段设备和轧机以更大的速度变化率停机。
优选地可以设置为：当断带发生在轧制入口段时，使各段设备驱动器的速度降低变化率满足：入口段设备驱动器的速度降低变化率：轧机段驱动器的速度降低变化率：出口段设备驱动器的速度降低变化率＝2：2：1；当断带发生在轧制出口段时，使各段设备驱动器的速度降低变化率满足：入口段设备驱动器的速度降低变化率：轧机段驱动器的速度降低变化率：出口段设备驱动器的速度降低变化率＝1：2：2。
需要说明的是，在本实施方式中，步骤(1)开始的前提是轧机速度大于等于预设速度，预设速度值为30mpm。
步骤(1)包括步骤：
(a)基于下述公式实时计算轧机力矩值Delta：
Delta＝Torque1-Torque2-Torque3
Torque2＝F(V1)
Torque3＝αmill×C1
其中，Torque1为实时采集的轧机的主电机力矩值；Torque2为轧机摩擦力矩，其与轧机速度V1成函数关系，轧机速度值V1为实时采集的得到；C1为加速力矩转换系数；J轧机为轧机转动惯量；D为轧辊辊径；Gr为齿轮箱齿轮比；P轧机为轧机功率；N轧机为轧机转速；αmill为轧机速度变化率，Torque3为轧机力矩的计算值。
(b)对轧机力矩值Delta的变化进行滤波处理；
(c)基于下述公式对轧机力矩进行n次均值处理，并获得轧机力矩变化率％T：
其中，T为轧机力矩值在n次采样周期内的均值，x表示扫描次数，k表示第k次求取均值，k-1表示第k-1次求取均值，Trate表示轧机主电机额定力矩，t表示扫描时间。
需要说明的是，步骤(b)中，可以采用一次惯性延迟方法对轧机力矩值Delta的变化进行滤波处理。
优选地，采用一次惯性延迟方法的一次惯性环节传递函数为1/(1+Ts)，其中T为环节的时间常数，s为复变量，取值为复数。
此外，需要说明的是，断带阈值与板带厚度和轧机力矩值Delta相关联。
图3示意性地显示了为本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法在一种实施方式下的主电机力矩断带检测器A2执行流程。
如图3所示，开始后，执行步骤21，通过控制PLC1与机架驱动器D1的连接接口，获取实时采集的轧机的主电机力矩值Torque1、轧机速度值V1和轧机摩擦力矩Torque2,，并设定初始值“断带发生”＝“false”、断带位置＝“0”,随后执行步骤22。
步骤22：判断“轧机速度值V1”，如果V1≥预设速度(30mpm即)，则执行步骤23，若不是，则控制结束。
步骤23：进行主电机力矩Torque1分解，分解加减速力矩和摩擦损耗力矩，计算出轧机力矩值，其表达值为Delta,计算式如下所示，随后执行步骤24：
Delta＝Torque1-Torque2-Torque3
Torque2＝F(V1)
Torque3＝αmill×C1
其中，Torque2为轧机摩擦力矩，与轧机速度V1成函数关系，在轧机空载时进行测试，根据测试的数据建立速度与力矩之间的函数拟合。
而Torque3为轧机力矩的计算值；J轧机为轧机转动惯量；D为轧辊辊径；Gr为齿轮箱齿轮比；P轧机为轧机功率；N轧机为轧机转速；αmill为轧机速度变化率。
步骤24：对轧机工作力矩Delta的变化进行过滤，采用一次惯性延迟方式，其一次惯性环节传递函数为“1/(1+Ts)”(其中T为环节的时间常数，s为复变量，取值为复数，其表达形式为“s＝σ+iω”，其中σ，ω为实数，i为虚数单位，i2＝-1)，随后执行步骤25。
步骤25：对轧机工作力矩Delta进行n次均值处理，对前后2周期内变化规律进行处理，获取变化特征值“％T”,其表达式如下，周期计算n程序扫描周期t内轧机工作力矩变化率，执行步骤26：
其中，T为轧机力矩值在n次采样周期内的均值，x表示扫描次数，k表示第k次求取均值，k-1表示第k-1次求取均值，Trate表示轧机主电机额定力矩，t表示扫描时间。
步骤26：建立力矩断带检测器，输入参数“％T”和参数适配器A3输出的“断带阀值”，进行内部运算。当“％T”的值大于“断带阀值”时，判定轧机断带发生，对断带检出参数“断带发生”赋值“true”，否则赋值“false”。同时，根据“轧机速度值V1”的变化趋势，判定断带发生的位置，当“轧机速度V1”递减时，表示断带发生在轧机出口段，对参数“断带位置”赋值“1”；当“轧机速度”递增时，表示断带发生在轧机入口段，对参数“断带位置”赋值“2”。输出计算结果，执行步骤27。
步骤27：判断断带标志信号“断带发生”的逻辑值，当逻辑值为“True”时，表示轧机发生断带，立即运行断带执行器A4，进行断带保护处理；否则返回步骤23。
图4示意性地显示了为本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法在一种实施方式下的参数适配器A3执行流程。
如图4所示，参数适配器A3建立轧机力矩Delta与断带之间的参数适配关系，根据数据样本统计输出断带阀值，通过参数优选，满足不同板带厚度h下、不同负载下断带检出的快速响应的需求，并且使参数最优。轧机力矩值Delta与断带阀值的关系由参数适配器确定，由查表法获得，其中，ε11、ε12……ε33、ε34、分别表示不同的断带阈值，根据不同的板带厚度以及轧机力矩Delta选择相应分段内的断带阈值的数值。
图5示意性地显示了为本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法在一种实施方式下的断带保护策略执行器A4执行流程。
如图5所示，断带策略执行器A4建立断带保护规则，输出急停信号和可变停车斜率给轧机驱动器D1、D2、入口段驱动器D3、出口段驱动器D4或是在一些实施方式中，可以将急停信号和可变停车斜率输出至开卷机的变频器。而当执行断带停车保护时，断带策略执行器A4可以使轧机快速打开，轧机和断带侧的设备更快急停。
具体来说，步骤41：初始时，获取主电机力矩断带检测器A2的输出信号“断带发生”和“断带位置”，并执行步骤42。
步骤42：轧机断带判定，当“断带发生”＝“True”时，执行步骤43,反之，流程结束。
步骤43：将“轧机辊缝快速打开设定值”赋值“快开位置”，输出给机架压上系统H1、H2，执行辊缝快速打开，使断带后的带头不卷入轧辊内部，随后，执行步骤44。
步骤44：轧机断带位置判定，当“断带位置”＝“1”时，表示断带位置为轧机入口段，在电气能量一定的前提下，保护规则为：使出口段设备和轧机停车以更大的能量停车，减少绞带和松卷量，执行步骤45，反之，执行步骤46。
步骤45：采用的能量分配原则为“入口段设备急停斜率：轧机段急停斜率:出口段设备急停斜率＝2：2：1”；使入口段设备和轧机以更多能量停车；
步骤46：轧机断带位置判定，当“断带位置”＝“2”时，表示断带位置为轧机出口，在能量一定的前提下，保护规则为：使接近入口段的开卷机和轧机以更大的能量停车，减少绞带和松卷量，并执行步骤47，反之控制流程结束；
步骤47：采用的能量分配原则为“入口段设备急停斜率：轧机段急停斜率:出口段设备急停斜率＝1：2：2”；使出口段设备和轧机以更多能量停车，控制流程结束。
由此可以看出，采用本案轧机高响应断带检测及保护方法可以使辊缝迅速打开，间隙足够，让断带后的带钢顺利离开轧机，或不绞入轧机内部造成绞带，并且其可以使轧机和断带侧设备更快停车，减少甚至避免绞带和松卷的程度。
表1列出了本案实施例1、2与现有技术中只采用测厚仪或是测张仪进行断带检测的结果对比。
表1.
综上所述可以看出：本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法与现有技术相比，不仅可以在断带检测上快速响应，而且其优势还在于其可以执行断带保护策略。一旦轧机发生断带，可以快速检测到正在轧制点下方的断带情况，从而克服了现有技术的距离上延迟，立即执行断带保护策略，以使辊缝迅速打开，合理的分配策略使轧机和断带侧设备更快停车，减少甚至避免绞带和松卷的程度。
此外，本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法除了响应快速外，对断带发生位置的判断性也较为准确。
另外，本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法特别适用于高速轧制的二次冷轧工序生产，其控制方法新颖，不仅具有响应快速的特点，而且还具有准确性特点，能快速、准确捕捉轧机断带，是轧机进行高速轧制的技术保障。
并且，本发明所述的轧机高响应断带检测及保护方法采用根据断带位置选择性地确定急停能量分配方案，能根据断带位置，尽快使轧机和断带侧卷取机停车，减少甚至避免带钢绞带量和松卷量，体现保护策略的先进性。
还需要指出的是，本案可以减少甚至避免带钢绞带量和松卷量，不仅能减少绞带所致辊面损伤的停机换辊损失和辊耗费用，而且还能减小轧机高速轧制断带的危害，从而提高机组产能，可为企业带来可观的经济效益。
另外，本发明所述的轧机高响应断带检测及保护系统也同样具有上述的优点以及有益效果。
需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，包括步骤：
(1)基于监测轧机力矩值，而获得轧机力矩的变化率；
(2)将轧机力矩的变化率与断带阈值进行比较，当轧机力矩的变化率大于断带阈值时，则判断为发生了断带；
(3)基于断带保护策略执行断带保护。
2.如权利要求1所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，在所述步骤(3)之前，先判断断带发生的位置，然后根据断带的位置输出不同的断带保护策略。
3.如权利要求2所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，判断断带发生的位置包括步骤：当轧机速度递减时，判断为：断带发生在轧机出口段；当轧机速度递增时，判断为：断带发生在轧机入口段。
4.如权利要求2或3所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，当断带发生在轧制入口段时，相对于出口段设备，使入口段设备和轧机以更大的速度变化率停机；当断带发生在轧制出口段时，相对于入口段设备，使出口段设备和轧机以更大的速度变化率停机。
5.如权利要求4所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，当断带发生在轧制入口段时，使各段设备驱动器的速度降低变化率满足：入口段设备驱动器的速度降低变化率：轧机段驱动器的速度降低变化率：出口段设备驱动器的速度降低变化率＝2：2：1；当断带发生在轧制出口段时，使各段设备驱动器的速度降低变化率满足：入口段设备驱动器的速度降低变化率：轧机段驱动器的速度降低变化率：出口段设备驱动器的速度降低变化率＝1：2：2。
6.如权利要求1所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，所述步骤(1)开始的前提是轧机速度大于等于预设速度。
7.如权利要求1所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，在所述步骤(1)包括步骤：
(a)基于下述公式实时计算轧机力矩值Delta：
Delta＝Torque1-Torque2-Torque3
Torque2＝F(V1)
Torque3＝αmill×C1
其中，Torque1为实时采集的轧机的主电机力矩值；Torque2为轧机摩擦力矩，其与轧机速度V1成函数关系，轧机速度值V1为实时采集的得到；C1为加速力矩转换系数；J轧机为轧机转动惯量；D为轧辊辊径；Gr为齿轮箱齿轮比；P轧机为轧机功率；N轧机为轧机转速；αmill为轧机速度变化率，Torque3为轧机力矩的计算值。
(b)对轧机力矩值Delta的变化进行滤波处理；
(c)基于下述公式对轧机力矩进行n次均值处理，并获得轧机力矩变化率％T：
其中，T为轧机力矩值在n次采样周期内的均值，x表示扫描次数，k表示第k次求取均值，k-1表示第k-1次求取均值，Trate表示轧机主电机额定力矩，t表示扫描时间。
8.如权利要求7所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，在步骤(b)中，采用一次惯性延迟方法对轧机力矩值Delta的变化进行滤波处理。
9.如权利要求8所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述一次惯性延迟方法的一次惯性环节传递函数为1/(1+Ts)，其中T为环节的时间常数，s为复变量，取值为复数。
10.如权利要求1所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，所述断带阈值与板带厚度和轧机力矩值Delta相关联。
11.一种轧机高响应断带检测及保护系统，其与轧机设备数据连接，所述轧机高响应断带检测及保护系统包括控制PLC，所述控制PLC采集来自于轧机设备的数据，并基于采集的数据实施如权利要求1-10中任意一项所述的轧机高响应断带检测及保护方法。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113042540A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-29 | 山西太钢不锈钢精密带钢有限公司 | 一种极薄钢带卷取张力控制方法 |
| CN114789198A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-07-26 | 天津市新宇彩板有限公司 | 改善冷轧机主油缸震荡断带的方法及系统 |
| JP7337472B1 (ja) | 2023-05-11 | 2023-09-04 | Ｐｒｉｍｅｔａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｊａｐａｎ株式会社 | ワークロールの表面の損傷低減方法、制御装置、及び圧延装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101850368A (zh) * | 2009-03-31 | 2010-10-06 | 上海宝钢工业检测公司 | 酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法 |
| CN202224448U (zh) * | 2011-08-30 | 2012-05-23 | 湖南晟通科技集团有限公司 | 一种箔轧机断带检测装置 |
| CN104438360A (zh) * | 2013-09-18 | 2015-03-25 | 宝钢不锈钢有限公司 | 基于轧机力矩的快速断带检测及保护方法及其装置 |
| CN104923568A (zh) * | 2014-03-18 | 2015-09-23 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种防止薄带钢冷轧过程断带的控制方法 |
-
2019
- 2019-07-15 CN CN201910635562.6A patent/CN112222205A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101850368A (zh) * | 2009-03-31 | 2010-10-06 | 上海宝钢工业检测公司 | 酸洗连轧机联合机组断带在线检测方法 |
| CN202224448U (zh) * | 2011-08-30 | 2012-05-23 | 湖南晟通科技集团有限公司 | 一种箔轧机断带检测装置 |
| CN104438360A (zh) * | 2013-09-18 | 2015-03-25 | 宝钢不锈钢有限公司 | 基于轧机力矩的快速断带检测及保护方法及其装置 |
| CN104923568A (zh) * | 2014-03-18 | 2015-09-23 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种防止薄带钢冷轧过程断带的控制方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 康永林等: "《轧制工程学》", 30 June 2004, 冶金工业出版社 * |
| 潘世华: "森吉米尔轧机传统断带检测方法分析与改进", 《冶金自动化》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113042540A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-29 | 山西太钢不锈钢精密带钢有限公司 | 一种极薄钢带卷取张力控制方法 |
| CN113042540B (zh) * | 2021-03-24 | 2022-08-19 | 山西太钢不锈钢精密带钢有限公司 | 一种极薄钢带卷取张力控制方法 |
| CN114789198A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-07-26 | 天津市新宇彩板有限公司 | 改善冷轧机主油缸震荡断带的方法及系统 |
| CN114789198B (zh) * | 2021-10-14 | 2024-02-02 | 天津市新宇彩板有限公司 | 改善冷轧机主油缸震荡断带的方法及系统 |
| JP7337472B1 (ja) | 2023-05-11 | 2023-09-04 | Ｐｒｉｍｅｔａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｊａｐａｎ株式会社 | ワークロールの表面の損傷低減方法、制御装置、及び圧延装置 |
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