新鋼1580熱連軋卷取機(jī)控制系統(tǒng)的分析及優(yōu)化

葛喆彬

(江西新余鋼鐵股份有限責(zé)任公司熱連軋廠,江西新余 338001)

新鋼1580熱連軋卷取機(jī)控制系統(tǒng)的分析及優(yōu)化

葛喆彬

(江西新余鋼鐵股份有限責(zé)任公司熱連軋廠,江西新余 338001)

本文針對新鋼熱軋廠卷取機(jī)在卷鋼時(shí),頭部升速時(shí)易發(fā)生速度超調(diào),尾部低速時(shí)出現(xiàn)速度不穩(wěn)定的振蕩的現(xiàn)象,影響帶鋼卷形整齊和美觀,且對設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行帶來潛在威脅。從卷取控制和傳動(dòng)進(jìn)行原因分析,采用了有效措施加以優(yōu)化,從而提高了卷形的質(zhì)量,消除了設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定的危險(xiǎn)因素。

卷取機(jī) 超速 卷型 優(yōu)化

卷取機(jī)(Down Coiler)是熱軋生產(chǎn)線的及其重要的設(shè)備,其用途是把軋制后的成品熱軋帶鋼卷成鋼卷。卷取機(jī)工作性能的好壞直接影響成品帶鋼的質(zhì)量和整個(gè)生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行。要想使卷取機(jī)將精軋機(jī)組軋制的帶鋼以良好的卷形,緊緊地?zé)o摩擦損傷地卷成鋼卷,卷起機(jī)在卷取開始和卷取過程中的速度和張力設(shè)置是至關(guān)重要的。

1 卷取區(qū)設(shè)備組成及工藝簡介

隨著現(xiàn)代熱連軋生產(chǎn)線對產(chǎn)品質(zhì)量和軋制節(jié)奏要求的不斷提高,對帶鋼卷取機(jī)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)也提出了更高的要求。江西新余鋼鐵公司的1580mm熱連軋機(jī)于2009年初投產(chǎn),其主要機(jī)械設(shè)備及控制傳動(dòng)系統(tǒng)分別由中國第一重型機(jī)械廠、德國SIEMEN公司和日本TMEIC公司制造完成,是一條裝備水平高、功能完善的現(xiàn)代化熱軋帶鋼生產(chǎn)線。生產(chǎn)線配置有3臺(tái)地下式卷取機(jī)(其中1臺(tái)預(yù)留),完成成品卷的收集,其自動(dòng)控制系統(tǒng)使用了先進(jìn)的高性能的德國SIEMEN TDC控制器,而所有主輔電動(dòng)機(jī)均采用了日本TMEIC交直交變頻驅(qū)動(dòng)方式。

在熱軋帶鋼生產(chǎn)中,卷取區(qū)域的主要任務(wù)是把從精軋機(jī)出來的帶鋼卷成鋼卷,然后在運(yùn)送到下一工序。卷取機(jī)是否能正常工作以及卷取效果的好壞直接影響到產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。卷取區(qū)域的主要設(shè)備包括層流冷卻輥道、層流冷卻裝置、卷取側(cè)導(dǎo)板、上下夾送輥、壓輥、機(jī)架輥、活門、氣動(dòng)導(dǎo)板、助卷輥和主卷筒等;此外,還配置有輔助的卸卷小車、運(yùn)卷小車、快鏈、步進(jìn)梁等。

一般在帶鋼進(jìn)入卷取區(qū)域之前?？刂葡到y(tǒng)需要根據(jù)精軋出口帶鋼的厚度、厚度、長度及溫度,事先設(shè)定入口側(cè)導(dǎo)板、夾送輥、助卷輥的開口度、卷筒的卷取力矩,以及卷筒、夾送輥、助卷輥的速度和張力等參數(shù)。

2 生產(chǎn)過程中遇到的主要問題

(1)江西新余鋼鐵公司的1580mm熱連軋機(jī)于2009年初投產(chǎn),從投產(chǎn)至今的這些時(shí)間來看,卷筒在卷取2.0mm以下薄帶鋼時(shí),頻繁出現(xiàn)傳動(dòng)柜報(bào)超頻超速跳閘,超頻超速故障

(2)如果正常卷取時(shí),卷取機(jī)在卷取帶鋼尾部時(shí)電機(jī)會(huì)發(fā)出嗡嗡的噪音,且電機(jī)速度不穩(wěn)定,波動(dòng)大。

3 問題分析及處理

新鋼1580熱軋卷取區(qū)自動(dòng)化控制使用了進(jìn)的高性能的德國SIEMEN TDC控制器,主輔電動(dòng)機(jī)均采用了日本TMEIC交直交變頻驅(qū)動(dòng)設(shè)備。

3.1 從傳動(dòng)方面分析及優(yōu)化

卷筒電機(jī)的速度和力矩由SIEMEN TDC控制器控制,通過profibus網(wǎng)線通訊,把速度和力矩傳給卷取機(jī)傳動(dòng)控制柜主板,使得卷取機(jī)能穩(wěn)定地把帶鋼卷取。通過案例發(fā)現(xiàn)卷取機(jī)都是在卷取2.0mm以下帶鋼時(shí),卷取機(jī)傳動(dòng)柜跳閘報(bào)超頻超速。為了證實(shí)不是由傳動(dòng)柜的問題而引起跳閘,屏蔽SIEMEN TDC控制器控制與TMEIC傳動(dòng)柜的通訊$SCAN_RCV02_AS=DUST 速度由傳動(dòng)柜控制。把速度由零加到100% SP_REF2=0%到SP_REF2=100%觀察速度波形,沒有任何超速現(xiàn)象,而且速度的跟隨性非常好,但是將速度由100%降到0%時(shí)速度波動(dòng)還是比較大,優(yōu)化速度濾波參數(shù),通過多次觀察速度給定與反饋誤差率DLT_SP的變化,當(dāng)速度濾波參數(shù)FLT_SP=200rad/s時(shí)速度給定與反饋誤差率DLT_SP＝0.09%最小,速度波形的跟隨性也非常好。由此可以排除了不是由于傳動(dòng)方面引起的跳閘。

3.2 從控制方面分析及優(yōu)化

當(dāng)帶鋼在沒有進(jìn)入卷取機(jī)前,卷取機(jī)是由速度控制,咬鋼后就是靠力矩限幅來達(dá)到恒張力控制。最初程序是卷取電機(jī)彎曲補(bǔ)償力矩、慣性補(bǔ)償力矩、機(jī)械損失力矩和厚度補(bǔ)償力矩在卷取機(jī)在咬鋼前卷取電機(jī)升速時(shí)就投入了,所以會(huì)使卷取機(jī)的實(shí)際速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于給定速度導(dǎo)致傳動(dòng)柜報(bào)超速超頻跳閘。將卷取電機(jī)彎曲補(bǔ)償力矩、慣性補(bǔ)償力矩、機(jī)械損失力矩和厚度補(bǔ)償力矩在卷取機(jī)咬鋼時(shí)投入,再也沒有出現(xiàn)卷取機(jī)傳動(dòng)柜跳閘報(bào)超頻超速現(xiàn)象,且速度控制和力矩限幅波形非常好。

4 結(jié)語

卷取機(jī)在優(yōu)化后生產(chǎn)至今,運(yùn)行非常穩(wěn)定,優(yōu)化效果較好,再也沒有出現(xiàn)超調(diào)超速、振蕩現(xiàn)象。消除設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的潛在威脅,減少鋼卷的塔形,使鋼卷卷形整齊美觀,大幅度的降低了卷取設(shè)備的故障率,提高了成品的成材率,其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益不可估量。

[1]張勇軍,李靜等.卷取機(jī)電控制系統(tǒng).冶金自動(dòng)化學(xué)報(bào),2008,1.[2]張景進(jìn).熱連軋帶鋼生產(chǎn).北京:冶金工業(yè)出版社,2005,6.

葛喆彬(1978－),男,江西豐城人,工程師,從事電氣技術(shù)及自動(dòng)化管理工作。