CN209613807U - 一种轧机主传动系统实时扭振在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种轧机主传动系统实时扭振在线监测装置，轧机主传动系统由主电机、减速机、中间轴、人字齿轮座、两根传动轴和轧辊构成，所述主电机的转子轴上设有扭振传感器，所述扭振传感器经信号线连接发射机，所述发射机通过无线信号将扭振信号输送至主控单元。本实用新型装置能够对轧机轧制过程中实时扭矩进行监测，通过监测，不仅可以通过扭振信号了解轧制高强薄规格品种钢时的扭矩变化，还可以通过扭矩变化为抑制轧机振动提供研究数据，为提出抑制轧机振动措施提供了实测数据。

Description

一种轧机主传动系统实时扭振在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及轧机技术领域，尤其涉及轧机转动系统实时扭矩监测技术领域。

背景技术

马钢CSP生产线2003年10月投产，随着市场变化和产品结构调整，高强薄规格品种钢生产大幅提升。特别是薄规格1.5mm耐候钢产量大幅提升，月产量最高达到7000多吨。薄规格高强钢的生产，使轧机的负荷大幅提升，轧机振动加剧，特别是F2、F3和F4轧机尤为明显。轧机剧烈振动不仅影响生产稳定顺行，对产品表面质量造成影响，而且对设备稳定运行产生较大影响，出现过轧辊辊颈断裂、减速机高速轴轴承损坏、人字齿轮断裂等设备故障，对生产造成了较大影响。

发明内容

本实用新型为了减弱轧机振动能量，减少因轧机振动造成的质量问题及设备事故，在轧机主传动电机转子输出轴上安装扭矩实时监测装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种轧机主传动系统实时扭振在线监测装置，轧机主传动系统由主电机、减速机、中间轴、人字齿轮座、两根传动轴和轧辊构成，所述主电机的转子轴上设有扭振传感器，所述扭振传感器经信号线连接发射机，所述发射机通过无线信号将扭振信号输送至主控单元。

所述扭振传感器为全桥焊接式电阻应变片，所述全桥焊接式电阻应变片焊接在与主电机转子轴测点的中心线成45°位置。

所述主控单元的信号输出端经信号线连接数据采集器的信号输入端将扭振信号输送至数据采集器，所述数据采集器的信号输出端经信号线连接工控机的信号输入端将扭振信号输送至工控机。

所述扭振传感器的扭振信号经发射机载波调制送到发射天线发射，所述主控单元由接收天线接收信号，所述接收天线将信号输送至主控单元，所述主控单元将接收的信号经由遥测接收机解调还原成扭振信号输送至工控机。

所述主电机的转子轴上固定有感应供电次级线圈，所述感应供电次级线圈经电源变换模块为扭振传感器和发射机供电，所述感应供电次级线圈外设有向其发射高频感应供电电源的感应供电初级线圈。

本实用新型装置能够对轧机轧制过程中实时扭矩进行监测，通过监测，不仅可以通过扭振信号了解轧制高强薄规格品种钢时的扭矩变化，还可以通过扭矩变化为抑制轧机振动提供研究数据，为提出抑制轧机振动措施提供了实测数据。

附图说明

下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：

图1为轧机扭矩在线遥测系统；

图2为扭矩遥测系统工作原理简图；

图3为扭振遥测系统示意图；

图4为扭振传感器安装示意图；

图5为主控单元示意图；

图6为扭矩信号输出整定和接线示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

CSP连轧线有7台连轧机组，每台轧机传动系统为集中传动，由主电机、减速机、中间轴、人字齿轮座、两根传动轴和轧辊构成。扭矩监测装置安装在主电机转子轴上，实时监测传动系统扭矩变化。为了摸清轧机主传动系统的扭矩状况，采用自行研制的现代扭矩遥测系统对电机轴扭矩进行测试，遥测系统组成框图如图1所示。

扭振遥测系统原理简图如图2，扭振传感器采用全桥焊接式电阻应变片，首先将应变片焊接在与电机轴测点的中心线成45°位置，当轴产生变形时，应变片随着轴一起变形，利用电阻片的应变效应使应变片的变形量转化为电阻的变化量，最终转化成桥路电压信号的输出。扭振信号对发射机载波调制送到发射天线发射，接收天线收到信号后经过主控单元和遥测接收机进行解调还原成扭振信号，最终送到工控机进行采集、显示、存储和分析。

被测电机轴上发射机和传感器采用高频感应供电电源。首先感应供电电源和主控单元将交流稳压220V电源变换成高频电源送到感应电源初级线圈，通过电磁感应在次级线圈生成感应电压，经过电压变换模块变换成DC4V直流电源供轴上的传感器和发射机工作。扭矩遥测系统是一个非接触式感应供电的监测系统，该系统主要包括两个部件：带有集成发射模块的旋转环和带有主控单元的处于静止状态的静止电源环。

如图3所示，静止电源环为感应供电一次线圈和接受旋转环发射模块的数字信号天线，旋转环内置发射模块，用螺栓紧固在轴上，内置的发射模块将应变模拟信号转变成数字信号，扭振传感器用专用焊机焊接在轴上，将高频电源送到静止环，同时将来自发射模块的数字信号转换成扭矩4～20mA的输出信号。

发射模块(嵌入旋状环内部)参数

(1)传感器输入:全桥应变传感器350欧姆

(2)电桥输入:DC 4V

(3)传感器测量范围:±500με

(4)温度系数：

增益：≤0.005％FS/℃(50ppm/℃)+20°to+70℃≤0.010％FS/℃(100ppm/℃)－40°to+85℃；

零点：≤0.005％FS/℃(50ppm/℃)+20°to+70℃；0.010％FS/℃(100ppm/℃)－40°to+85℃；

(5)非线性：≤0.05％FS；

(6)传感器接线:4根导线；

旋转环参数；

(1)材质：铁氧体；

(2)外径：与被测轴直径配套；

(3)宽度：32mm；

(4)重量：取决于被测轴直径；

主控单元和静止电源环参数；

(1)输出信号

扭矩:4～20mA，量程可调。

(2)输入电压：220VAC；

(3)输出接线：由端子引出；

(4)主控单元的尺寸和重量:

尺寸:150mm×150mm×100mm；

重量：2.72kg；

(5)静止电源环尺寸和重量：

内径:与旋转环外径配套；

材质：铁氧体；

宽度:32mm；

重量:取决于被测轴直径；

扭振遥测系统安装步骤：

1)应变传感器安装

(1)轴表面处理；

(a)去处表面油污和油漆；

(b)用220目砂纸粗磨和400目砂纸抛光；

(c)用脱脂棉蘸丙酮清洗轴表面；

(2)在轴的表面上使应变传感器定好标记和方向；

(3)用专用焊机将应变传感器焊接在轴表面；

(4)用703胶保护焊好的应变传感器。

2)旋状环安装

(1)先预装半个环

使用专用工具，将4个1/4圆的旋转环预先组装成2个半环，弄清楚4个1/4圆环组装的顺序，否则会影响电源感应部分的正常工作。

(2)整个环固定在轴上

在靠近应变传感器附近的地方首先将两个1/2旋转环用两个螺丝连接成一个圆环固定在被测轴上，为了保证4个1/4环接头的间隙(通常2.5mm)一致，需要依次拧紧4个螺丝。在确认旋转环很牢固的在轴上安装后,将4个1/4环之间旋转线圈用导线焊接好并检查焊点一定牢固。

注意：在旋转环安装时，请一定用足够的力拧紧环上的4个紧固螺丝，以避免轴旋转时松动。

3)静止电源环安装

(1)静止环组装

用专用工具和螺丝将2个1/4静止电源环安装在主控单元上组成半个圆环围绕在旋状环的适当位置上，然后组装静止电源环的另一半。

(2)静止环固定

将主控单元法兰安装在支撑托架上,该托架安装在轧机主传动电机轴承座地基上，托架可以调节使静止电源环放在围绕旋转环的适当位置上，注意支撑托架一定提供稳定的支撑，以便保证静止电源环和旋转环之间的间隙。

4)引线的连接

打开主控单元盒盖，在盒子底部孔中穿进电源线和信号输出电缆，分别接在相应的端子上，将输出信号通过电缆送至遥测接收机。注意：穿线孔必须密封好，以防止盒里赃物进入。

5)用电桥仿真器检验系统

需要强调的是在连接实际的应变传感器之前，先连接一个临时用的BS900传感器仿真器,按表1标记方式连接电桥仿真器。

表1电桥仿真器与扁平线的连接

连接好电桥仿真器以后，将主控单元盒内的主电源开关打到ON位置，请确认主系统状态灯点亮，表明数据传送成功。否则应检查连接线是否有错误或有虚焊地方。

电桥仿真器有三个位置选择开关，来模拟零负载、负的满量程的20％扭矩和正的满量程的20％扭矩，表2是出厂时调好的扭矩输出信号输出值。

表2电桥仿真器与扁平线的连接

开关位置	“负”	中心	“正”
				扭矩输出	10.4mA	12mA	13.6mA

6)应变传感器安装

当确认扭矩输出信号近似等于表监测2数值后，断开扁平线与电桥仿真器。将来自旋转环的扁平线与应变传感器连接并用焊锡焊牢(表3)。

表3应变传感器与扁平线的连接

注意：为了避免干扰，扁平线要尽可能的短，采用胶粘剂或捆绑的方法来固定扁平线，以确保扁平线与轴一起旋转不脱落，如图4.

主控单元需要交流220V电源供电，通过三个可插拔的端子连接，如图5所示，警告：即使当主控单元电源开关关闭时，220V的电压仍然存在，当接触内部控制元件时需当心。保险一个保险连接火线、另一个保险连接零线，电压选择开关交流220V供电，开关必须拨到右侧。主控单元内电源端子与电源线之间的连接按表4中的顺序接线。

表4电源与主控单元之间的连接

端子号	交流电源
		端子1	火线
端子2	地线
		端子3	零线

扭矩输出信号，在主控单元内最上面的印刷电路板上有能插拔的8个一组的接线端子(如图6所示)，可获得4～20mA的扭矩输出信号。各个部分功能如下：

1－使能开关

开关拨到右位(EN)：启动整定调整，调整增益或偏移量。

开关拨到左位(SAVE)：保存整定调整(保存整定的增益或偏移量，此时调整按钮不起作用)。

2－扭矩信号输出端子

端子1：扭矩输出电流(+)

端子2：扭矩输出电流(地)

3－扭矩信号组态开关

用于设置选择低通滤波器或信号极性转换等。

4－标定开关

开关合上时，此时1个精密电阻与全桥应变传感器的1个臂并联，模拟产生满量程扭矩的50％信号，即±250με对应的扭矩值。

5－偏移调整(零参考调整)

按下OFFSET的DEC按钮可减少扭矩输出偏移信号，按下I NC按钮可增加扭矩输出偏移信号。

6－增益调整(比例调整)

按下GAI N的DEC按钮可减少扭矩输出信号的增益，按下I NC按钮可增加扭矩输出信号的增益。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种轧机主传动系统实时扭振在线监测装置，轧机主传动系统由主电机、减速机、中间轴、人字齿轮座、两根传动轴和轧辊构成，其特征在于：所述主电机的转子轴上设有扭振传感器，所述扭振传感器经信号线连接发射机，所述发射机通过无线信号将扭振信号输送至主控单元。

2.根据权利要求1所述的轧机主传动系统实时扭振在线监测装置，其特征在于：所述扭振传感器为全桥焊接式电阻应变片，所述全桥焊接式电阻应变片焊接在与主电机转子轴测点的中心线成45°位置。

3.根据权利要求1或2所述的轧机主传动系统实时扭振在线监测装置，其特征在于：所述主控单元的信号输出端经信号线连接数据采集器的信号输入端将扭振信号输送至数据采集器，所述数据采集器的信号输出端经信号线连接工控机的信号输入端将扭振信号输送至工控机。

4.根据权利要求3所述的轧机主传动系统实时扭振在线监测装置，其特征在于：所述扭振传感器的扭振信号经发射机载波调制送到发射天线发射，所述主控单元由接收天线接收信号，所述接收天线将信号输送至主控单元，所述主控单元将接收的信号经由遥测接收机解调还原成扭振信号输送至工控机。

5.根据权利要求1或4所述的轧机主传动系统实时扭振在线监测装置，其特征在于：所述主电机的转子轴上固定有感应供电次级线圈，所述感应供电次级线圈经电源变换模块为扭振传感器和发射机供电，所述感应供电次级线圈外设有向其发射高频感应供电电源的感应供电初级线圈。