卷取机夹送辊标定故障的分析及治理

卷取机夹送辊标定故障的分析及治理 任立新 （ 攀钢钒 热轧板厂） 摘 要 ： 介绍 了 热轧 卷取机夹送辊在生产过程中出现 的相关 标定故障 ， 并对这些故障进行了 原因分析 和 全面治理，使夹送辊设备较好地满足了现场生产的要求。 关键词 ： 热轧；卷取机； 夹送辊 ； 标定 ； 故障 0 引言 攀钢 1450轧板厂 3、 4 号卷取机于 2003 年 5 月建成投产，牌坊式夹送辊机械设备从日本三菱公司引进，配套的电气控制系统从美国 司引进。 投产 几年来总的来说工作比较可靠，但是在生产过程中也遇到过多种问题，尤其是夹送辊在标定过程中遇到故障导致标定 过程无法正常完成，不仅影响轧线生产节奏，而且还会导致初始化出现问题，直接关系到钢卷的成品品质甚至产生废钢和事故 。笔者 旨在研究夹送辊的标定过程并寻求 导致 故障的原因 ， 从而加以治理使其完全满足生产现场的要求。 1 系统概述 夹送辊系统及工作方式 上、下夹送辊在几何位置上垂直中心线偏心 230 夹送辊的系统结构简图如图1 所示， 可以看出，夹送辊由传动侧和操作侧的两个伺服液压缸驱动，来完成辊缝的定位。在每一侧的液压缸内，各设置了一个检测液压缸位移量的位置传感器，用以计算夹送辊的辊缝；在液压缸的两腔分别安装 了一个压力传感器，用来计算夹送辊作用到带钢上的压力。为了消除机械设备的间隙，在夹送辊的两侧还分别设置有一个锁紧液压缸，除此以外，夹送辊压下系统靠分布在两侧的四个平衡油缸来平衡。 压 力 传 感 器位 置 传 感 器支 撑 杆 和 弹 簧接 近 开 辊缝计算 如图 2 所示，当夹送辊处于标定状态，在上下两辊压靠时，根据已知的参数 B、 ，可以计算出零位辊缝时的位置传感器初始值 A；当夹送辊处于待机状态，根据已知的 B、 C、 D 和当前的位置传感器检测值和初始值之间的位移量偏差值 A，可以计算出夹送辊的实际 计算表达式如下： 式中 夹送辊辊缝 ; 图 1 夹送辊机械结构简图 位置传感器 压力传感器 接近开关 支撑杆和弹簧 )D)(G a p 2222 D A B+C D A A B+C+ A 夹送辊压下液压缸位移量 ,B 上辊半径，由操作工根据实际辊径通过 入 ,C 下辊半径，由操作工根据实际辊径通过 入 ,D 上 /下辊偏心距， 230 图 2 夹送辊辊缝计算原理 生产工艺 夹送辊共有四种工作方式，分别是：自动、手动、标定和维护。这四种工作方式可由操作工通过 行选择。除此以外，夹送辊还有一种方式是故障模式，这种方式不能够由操作工来进行选择，当控制 系统检测到夹送辊的相关设备参数超过设置的保护值之后，会自动将夹送辊切入故障工作模式以实现对夹送辊全部系统的保护。 在正常工况下，夹送辊处于自动模式下完成整个卷取过程，而卷取过程又可分为两个阶段，分别是： 位置控制阶段。当卷取机处于待机状态时，夹送辊定位至带钢目标厚度加上操作工偏移修正量。 压力控制阶段。当夹送辊咬入带钢后，夹送辊的控制方式从位置控制切入压力控制方式以保证带钢在卷取全程受到夹送辊压力的作用，从而保证卷取的质量。当带钢离开夹送辊后，夹送辊重新切回位置控制方式，为卷取下一块带钢做好准备。 标定步骤 要标定夹送辊，操作工必须先将工作方式切 换 到标定方式，而标定又 分 手动方式和自动方式。要手动标定夹送辊，操作工必须预先测量夹送辊的实际辊缝并通过 知控制系统。虽然手动标定可以在任意时刻完成，但是，推荐只在非正常工况下使用。自动标定顺控器先将上夹送辊上抬至全开位置以对位置传感器进行清零，然后，标定顺控器将上夹送辊落下直到上夹送辊和下夹送辊以设定的压力彼此接触并完成传动侧和操作侧的调平，使两侧压力偏差为零。这个压力所处的位置被控制系统记忆并当作零辊缝。 在夹送辊的风、水、油、电、液压等各系统条件 具备好后，当操作工将夹送辊的操作方式切换到标定方式时，夹送辊进入标定（ a） 夹送辊压靠 (b)夹送辊待机 方式，当操作 工 点击自动标定开始请求后，夹送辊的自动标定过程开始，自动标定将通过图 3 来进行详细的描述，具体步骤以及每步含义为： 1 2时 间夹送辊辊缝34567 891 01 1 1 21 3全 部 打 开 ， 液 压 缸 “ 0 ” 行 程接 近 开 关标 定 重 量减 速 位 置接 触 位 置自 动 标 定 完 成 位 置夹 送 辊 标 定 顺 序图 3 夹送辊标定过程简图 (1)果夹送辊先前进行过标定，则夹送辊将以一个斜坡位置基准上抬；反之，若夹送辊先前没进行过标定，则夹送辊将以一个固定的速度进行抬升。 (2)送辊将进行减速， 然后继续以低速抬升直至在一个特定的时间之内位置没有变化。这步的目的是确保液压缸完全缩回到位。 (3)个预标定只是提供了一个粗略的标定以允许标定顺控器继续执行，但对于投入生产来说还不十分精确。上、下夹送辊将以 1 m/s 的速度旋转。 (4)开液压缸的端部，直到活塞杆远离液压缸的缓冲垫部分。 (5)： 5 (6) s 以后，夹送辊将根据压力传感器对传动 侧和操作侧的重量进行计算并且在这个辊缝位置，压力反馈被同时标定。 (7) 低速方式下降直到上辊接触到下辊，这靠压力反馈是否大于最小压力基准来进行判定。当接触位置被检测，夹送辊从位置控制切换到压力控制。 (8)9 (9)送辊将进行调平处理，以消除传动侧和操作侧的压力偏差。 (10).5 s 延时以后，位置传感器将依据零辊缝进行标定。这个延时是必须的，以允许对辊缝进行平均值计算来消除由于辊子偏心带来的偏差。 (11) (12)动装置停止转动。 2 常见标定故障 下辊无法压靠 按照设计要求，攀钢 1450轧板厂地下卷取机的上、下夹送辊的辊径范围分别自动标定完成位置 减速位置 标 定重量 接触位置 夹送辊辊缝全部打开，液压缸“ 0”行程 接近开关 夹送辊标定顺序 时间 是 906920 506520 是在现场实际生产过程中，发现当上、下夹送辊中任一辊径使用偏下限时，在标定过程中，即使夹送辊伺服液压缸全部伸出，上下夹 送辊也根本无法压靠，更不用说上下两根夹送辊同时使用偏下限这种极端的情况。 零辊缝不准 夹送辊的整个标定过程能够正常完成，但完成标定后，实测辊缝和 显示的辊缝存在较大的误差，导致辊缝不准。严重时可能导致带钢穿过夹送辊时，夹送辊无法产生咬钢弹跳，从而使卷取机进入故障状态。 夹送辊速度波动大 夹送辊的标定过程无法正常结束，在标定顺序的第 411 步之间，夹送辊 的速度反馈值在设定的时间间隔内无法保持在设定值允许的误差范围内，标定过程也会直接被终止，从而使系统 直接由标定方式进入到故障方式。 夹送辊始终不能到达标定压力 在标定顺序的第 8 步，夹送辊无法将压靠力调整到预先设定的标定压力， 在时间间隔内 标定顺控器故障退出，超时进入故障模式。 夹送辊调平无法完成 夹送辊在进入标定顺序后，能够完成标定压力的调节，但两侧调平始终无法正常完成，导致标定过程故障退出。 3 原因分析及治理措施 上下辊无法压靠 故障 这是一个典型的设计缺陷， 对于这种由于设计导致的问题，现场不可能对机械设备进行变更和重新设计，所以 目前采取的处理措施是，在磨损严重的下辊轴承座下增加垫片， 保证上辊在液压缸伸出到位 前就能够可靠地接触，这样 使 辊径接近 下极限 从而 濒临报废 的辊子能够正常 地 使用。 零辊缝不准 故障 在标定过程中，操作工除了 需要关注的相关信息 以外，还需要在现场实际观察设备的动作情况，确保整个标定过程上夹送辊在运动过程中不发生任何卡阻，如果上辊和下辊还没有实际压靠就出现了接触压力， 说明 运动过程有卡阻 ， 若 无 人在现场实际确认，则系统就会把卡阻处作为辊缝零位，导致系统位置偏差远远超出范围。故每次现场检修后，恢复生产前，机械专业相关人员必须在维护模式下点动夹送辊上辊升降，确保整个动作过程完全 顺畅，以确保标定过程中上辊能够可靠地与下辊接触，并且在标定结束后应再次通过压铜棒或铅丝的办法来校验标定的准确性以使辊缝真实、可靠。 夹送辊速度波动 故障 夹送辊 使 用的是 司生产的6 变频器 来 传动，当 工作在 1 m/s 的线速度标定 方式 时，由于上辊辊径在 906920000/0 r/ 给定 转速 r/在如此低转速的 条件 下，传动系统将处于工作的非稳定区域，一旦控制系统检测出传动系统的速度波动在设定的时间间隔内没有恢复 ，则会立即退出标定模式而直接切入故障模式。 针对这样的情况，一是通过调整传动系统在低频工作时的参数来适应标定的要求；二是确保系统各环节工作正常，使标定速度完全满足要求。 夹送辊始终不能到达标定压力 故障 由于夹送辊磨削质量不好或在夹送辊使用 周期的后期，当夹送辊的偏心力过大使得标定压力始终在波动，无法在规定时间之内维持在设定的标定压力偏差范围内，系统也会退出标定模式直接切入故障模式。我厂控制系统中 偏心力设定值 是标定设定压力的 1/10， 即 4.9 对这个问题，通过在控制程序内适当增加偏差值的方式来解 决，使标定能够通过，又不至于严重影响钢卷卷形。 夹送辊调平无法完成 故障 当 下 夹送辊 安装不水平或 两侧伺服阀工作状况不理想，出现不受控时，夹送辊的调平在设定时间内也将无法按时完成，系统也将终止正常的标定程序转入故障处理流程。 对于 这样的情况，除了保证安装质量以外，在维护上应当经常跟踪 伺服阀 的工作情