轧机工况在线监测技术讲座之一轧机工况在线监测系统功能与构.docx

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轧机工况在线监测技术讲座之一轧机工况在线监测系统功能与构

・轧机工况在线监测技术讲座（之一・

[编者按]近年来,大型轧机（包括中板轧机频繁出现用静力学难以解释的设备重大事故。

事故发生后,由于缺乏记录当时工况的动态波形,所以快速分析事故和责任判定成为工厂生产中的老大难问题。

此“轧机在线监测系统”能够完成在线监测、掌握工况、安全生产、挖掘潜力、设定门槛、指导操作、故障回放、责任裁判的功能。

已在全国3家中板轧机上成功应用,取得了明显的经济效益和社会效益。

从本期开始连载的几篇文章,将分别介绍轧机工况在线监测系统功能与构成、扭矩遥测系统、附着式轧制压力智能系统和轧机工况在线监测系统应用软件的原理与功能。

供广大设备管理、

究人员参考。

该系统可推广到其它同类轧机上。

闫晓强1Ξ　袁晓江2　程　伟1　王传斌2

（1.北京科技大学冶金机械研究所　100083　　2.济南钢铁股份有限公司中厚板厂　250101

摘要　轧机工况在线监测系统在中（厚板轧机上成功应用,改变了过去主要靠分立的检测仪器、仪表和半经验的落后状态下来操作轧机,提高了轧机操作人员在该监测系统的指导下科学地操作轧机,取得了明显的经济效益和社会效益。

关键词　轧机　在线　监测

中图分类号　TF333.71　　　　文献标识码　B

OnlineMonitorSystemDevelopmentand

ApplicationofRollingMill

YanXiaoqiang1　YuanXiaojiang2　ChengWei1　Wangchuanbin2

（1.UniversityofScienceandTechnologyBeijing

（2.JinanIronandSteelLimited-LiabilityCompany

ABSTRACT　Theonlinemonitorsystemofrollingmillistriumphantlyappliedinplaterollingmillforthefirsttime,Under-developedstateisalteredthatrollingmillwasoperatedbymeansofexperienceandinstrumentsofeachotherindependentinthepast1Now,rollingmillisscientificallyoperatedbymeansofmonitorsystem.Distinctbenefitisacquired1Itelevationmonitorlevelofrollingmill1

KEYWORDS　Rollingm

ill　Online　Monitor

1　监测目的

近几年,一些科研单位对中（厚板轧机进行了多次现场综合测试,包括工艺参数、力能参数、电参数和振动参数等。

测试的数据对生产起到了一定的指导作用。

但是,现场综合测试仅仅对当时所采集的数据进行分析研究。

随着生产产量和产品品种的不断增加,这种测试所提供的数据远远不能满足现场的要求。

为此,近年北京科技大学开始研究轧机工况在线监测系统,特别是工控机技术的迅速发展,使得轧机工况在线监测系统

—34

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TotalNo1128August2001　　　　　　　　

　　　　冶　金　设　备

METALLURGICALEQUIPMENT

　　总第128期2001年8月第4期

Ξ作者简介:

闫晓强,男,1961年11月出生,硕士,北京科技大学冶金机械教师,副研究员

在现场长期使用成为可能。

该系统于2000年9月16日通过教育部专家鉴定,其成果达到国际先进

水平。

主要功能如下:

1在线监视、掌握工况

在线监测轧机的扭矩、轧制力、电机电流、转速给定、轧制速度、轧制温度和轧辊辊缝等,以掌握轧机的运行状况。

2安全生产、提高产量

在保证轧机安全生产的前提下,

最大限度发挥轧机的潜力

提高产量和效益。

3设定门槛、指导操作

轧机扭矩、轧制力和电机电流超过门槛值时,发出声光报警,提醒和指导操作工安全操作轧机。

4故障追踪、责任裁判

当轧机出现故障时,可对事故前后的轧制工况动态参数进行回放,及责任。

2传

图1　轧机工况在线监测系统硬件构成

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44—总第128期　　　　　　　　　　　　　冶　金　设　备　　　　　　　　　　　　　2001年8月第4期

感技术、遥测技术、仪器仪表和轧机力学行为为一体的综合技术。

由信号采集显示系统、信号频谱分析系统和数据统计分析及历史库等组成。

2.1　硬件配置

该系统由工业控制机柜、工控机、信号接口箱、模拟采集卡、数字采集卡、隔离放大器、信号调理器、信号接口箱、遥测发射机、遥测接收机、前置放大器、遥测仪、感应电源主机、传感器、大屏数显及报警装置等构成,如图1

所示。

被测信号通过传感器和仪器仪表进行变换后内的采集卡,、显示和存储现的,。

焊接在被测轴的表面上,当轴受到扭矩作用后,

应变全桥传感器输出与扭矩大小成正比的电信号。

经过信号放大、调制等处理后以电磁波的方式从天线向外发射出去。

经接收天线收到后送入前置放大器进行放大,再通过遥测仪解调及功放等处理后还原出与扭矩信号成比例的电信号,供监测工控计算机进行数据采集、显示、处理和存储。

在信号调制解调的过程中,术手段,调制器、稳都是固,并与轴一起旋转。

轴上所需稳压电源由感应电源主机送出的高频大功率信号经装在被测轴上的旋转线圈和地面固定的静止线圈之间的耦合而获得。

图2　扭矩遥控原理框图

　　轧制力在线智能监测部分由在轧机对角机架立柱安装的2个附着式轧制力传感器和配套的智能监测仪表组成。

即将附着式轧制力传感器安装在轧机机架立柱上,当轧钢时,机架立柱产生微应变传到附着式传感器内的机构上,经过机械放大,使应变片感受到较大的应变,从而通过测量机架立柱的应变来间接测量轧制力的目的。

传感器与轧制力成正比的电压输出,送至智能仪表和计算机进行处理和显示。

由于智能监测仪在核心技术上的突破,

采用数字比率技术使智能仪表和计算机配合,成功地解决了热轧时机架温度有很大温漂和抛钢后轧机产生的垂振所引起的测量误差,通过在线标定其精度可达到1%。

整个监测系统经过现场标定后,其精度可控制在5%以内,足已满足现场对监测精度的要求。

2.2　软件配置

监测软件在Windows环境下运行,带有图形化、汉字化的用户界面和菜单,可进行键盘操作和鼠标点选,适合非计算机专业的轧机操作人员使用。

其主要功能有:

信号在线采集、显示轧机负荷柱形图、在线显示轧制工况表、在线显示被测信号的时域波形图,可进行时域和频谱等分析。

数据库及历史库包括:

被测信号超载或报警记录、数据输出月报表、周报表、日报表和班报表,可查阅报警参数,根据需要可随时打印输出等,如图3所示。

—

54—　　闫晓强等:

　轧机工况在线监测系统功能与构成　　　　　　　　　　　　　　　　　　2001年8月第4期

3　结论

1轧机工艺参数、力能参数和电参数的综合

在线监测系统在中（厚板轧机上成功应用。

为设备的科学操作提供了监测手段,取得了明显的效益。

2采用高频感应电源供电技术,成功解决了

被监测轴上在线长期供电的难题,使轴上发射机和传感器等获得了所需要的直流电源。

利用调制、解调和抗干扰技术,实现了被监测轴扭矩信号的无线传输

。

图3　监测系统软件功能图

　　3附着式轧制力传感器,配用智能仪表和计

算机成功地解决了机架温度漂移和轧机抛钢后的垂振而引起的测量误差问题。

4改变了过去主要靠经验和分立的监测仪

表来操作轧机的落后状态,使操作工在监测系统的指导下进行正确操作、优化轧制规程和挖掘设备潜力,实现轧机安全高产运行,并能为技术人员快速排除和分析事故与故障提供数据和时域波形。

参考文献

[1]沈久珩1“机械工程测试技术”1北京:

冶金工业出版

社,1988年

[2]黎景全1轧制工艺参数测试技术1北京:

冶金工业出

版社,1984年

[3]张如一1应变电桥与传感器1北京:

清华大学出版

社,1999年

（接第12页

各测温点温差不大于50°C,保温结束后,关闭所有的燃烧器和热气出口,每小时降温为约50°C,保温性能非常好。

压煮器经退火处理后,表面氧化很少,用户非常满意。

5　结语

1该大型燃油炉热流定向循环流动,达到了

双面加热,减少了退火处理时间,保证了压煮器在退火处理中的温度均匀性。

2保温性能好,热效率达40%以上,比一般的燃油炉的热效率高两倍以上。

3耗油量低,为平均21.43kgh。

4活动隔板的使用,保证了温度均匀可调。

参考文献

[1]《热处理手册》.机械工业出版社（第3卷,北京:

1992.10.第二版

[2][苏]B.M.蒂姆恰克等著,于凤仁等译.《加热炉与热

处理炉设计手册》.机械工业出版社,北京:

1989.6

[3]《热处理设备选用手册》.机械工业出版社,北京:

1989.8

[4]王秉铨等.《工业炉选用图册》.机械工业出版社,北

京:

1990.11

[5]王秉铨.《工业炉设计手册》.机械工业出版社,北京:

1996.8.P592-741

[6]葛霖.《筑炉手册》.机械工业出版社,北京:

1994.7[7]刘麟瑞等.《冶金炉料手册》.冶金工业出版社,1996.2[8]臧尔寿.《热处理炉》.冶金工业出版社,1989.10

（收稿日期:

2001—03—12

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64—总第128期　　　　　　　　　　　　　冶　金　设　备　　　　　　　　　　　　　2001年8月第4

期