基于轧机力矩的快速断带检测及保护方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种基于轧机力矩的快速断带检测及保护方法及其装置，方法包括：使主控PLC与轧机变频器、左右卷取机变频器和压下系统之间建立通讯连接，传送断带检测和保护信号；根据轧制速度投入力矩断带检测器，监控“轧机力矩值”的变化情况和“参数适配器”输出的“断带门槛值”，快速捕捉断带发生与否，输出“断带发生”信号和“断带位置”信号；建立轧机轧制负载与断带参数之间的适配关系，通过参数设定和优化，满足快速断带检测和检测准确性的要求；在设定的断带保护规则下执行断带保护，根据“断带发生”信号和“断带位置”信号,按照控制流程执行断带保护，使辊缝迅速打开，让断带带钢顺利离开轧机，并使轧机和断带侧卷取机以更大能量急停。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种卷材生产工序机组控制方法，具体说，涉及一种检测冷轧带钢断带和保护的控制方法。
技术介绍
20辊的可逆式轧机在轧制冷轧带钢时，常会发生带钢断带问题，而断带后的带钢会给机组造成不同程度的损失：轻则造成机组短时停机；断带处理后，可重新组织后恢复生产，但也会造成轧机内部“绞带”和卷取机上钢卷“松卷”。带钢绞入轧机内部时，在热效应作用下，带钢碎片会粘连至轧辊表面上而造成轧辊辊面损伤。受损的辊面因无法使用，不仅引起轧辊的辊耗成本上升，而且须重新换辊才能恢复生产。图1是20辊可逆式轧机断带损失示意图，如图所示，该轧机安装有左、右卷取机1a、1b、左、右转向辊2a、2b、左、右测厚仪3a、3b、左、右测张仪4a、4b以及轧机压下缸5；根据绞带程度：轻度、中度和重度（分别处于断带点A、B和C），断带造成绞带后恢复生产所耗时间约需2～8小时；而钢卷松卷后，因钢卷层与层不齐而无法使用，需重新重卷后才能在生产，从而造成工序生产成本上升；有些钢卷因无法重卷整齐而作报废处理，造成成材率降低，生产成本上升。为了减少断带所造成的损失，需要及时掌握断带信息。现有2种传统的断带检测方法，如图2所示。其一是厚度断带检测法，如专利技术名称为“一种箔轧机断带检测装置”的第CN202224448U号专利申请所揭示,采用监控测厚仪3a、3b获得厚度实测值来检测断带，其检测原理为：当轧机投入自动厚度控制时，带钢厚度控制在目标厚度±1%之内波动，波动范围非常小；而断带发生时，待带钢离开测厚仪3a、3b的下方，左测厚仪3a或右测厚仪3b所测厚度就会突变得非常小，远超出±1%的波动，一般以目标厚度的±50%作为判断基准。如果所测厚度值小于判断基准，即时报警，进行断带保护。因测厚仪距轧机有X米，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。检测具有滞后性，会造成轧机内部绞带，往往不能满足生产要求。其二是用张力断带检测法检测带钢断带，如图2所示，其检测原理为：在右转向辊2b或左转向辊2a的下方安装一套测张仪4a、4b，通过测张仪直接测量带钢张力，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。因直接的张力测量法要安装2套测张仪，需要新增硬件投资，往往增加项目成本，且测张仪具有轧机距离更远，同样存在检测滞后性，反映速度较慢，会造成轧机内部绞带，往往不能满足生产要求。由此可见，以上两种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，然后执行断带保护，但是因响应速度较慢，往往不能满足减少断带损失的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种断带检测和保护方法及其装置，可基于轧机力矩快速响应地检测到断带，以进行合理的断带保护策略，有效减小断带损失。根据本专利技术一方面提供一种基于轧机力矩的快速断带检测和保护装置，所述轧机设有左、右卷取机、左、右转向辊、左、右测厚仪、左、右测张仪以及轧机压下系统；所述断带检测和保护装置包括：轧机变频器、卷取变频器和主控可编程逻辑控制器（PLC）；所述PLC包括力矩断带检测器、参数适配器和断带保护器；其中：轧机变频器分别连接力矩断带接检测器、参数适配器和断带保护器；所述力矩断带检测器分别连接所述参数适配器和断带保护器；所述断带保护器连接所述左卷取变频器和右卷取变频器；轧机变频器，周期性实时发送轧机力矩值和接收轧机急停斜率；力矩断带检测器，监控轧机力矩值的变化情况和参数适配器输出的断带门槛值，以快速捕捉断带发生与否，并输出断带信号和断带位置；断带保护器，根据断带信号和断带位置输入信号，采取预定的断带保护策略，输出轧机急停斜率、左卷取急停斜率、右卷取急停斜率和辊缝快速打开设定值，轧机变频器、左卷取变频器、右卷取变频器和压下系统执行机组快速制动和辊缝快速打开。根据本专利技术另一方面提供一种基于轧机力矩的快速断带检测及保护方法，其特征在于，采用权利要求1所述的快速断带检测和保护装置实施，所述方法包括以下步骤：建立主控PLC与轧机变频器、左卷取变频器、压下系统和右卷取变频器之间的通讯接口，并确定必要的通讯数据，分别交换的信号为“轧机力矩值”和“轧机急停斜率”和“轧机速度”、“左卷取机急停斜率”、“辊缝快速打开设定值”和“右卷取机急停斜率”；设置一套力矩断带检测器，在轧制阶段投入运行，监控轧机力矩值的变化趋势和参数适配器输出的断带门槛值，输出断带信号和断带位置信号；设置一套参数适配器，建立轧机负载与断带参数之间的适配关系，根据负载情况输出断带门槛值，通过参数优选，满足不同负载下断带检出的快速响应的需求，并且使参数最优；设置一套断带保护器，建立断带保护规则，输出信号给左卷取机变频器、轧机压下系统和右卷取机变频器；执行断带保护，使轧机快速打开，轧机和断带侧卷取机更快急停。力矩断带检测器的控制流程包括以下步骤：初始时,通过主控PLC与轧机变频器通讯，获取轧机力矩值和轧机速度值,初始值“断带发生”=“false”、断带位置=“0”；判断轧机速度值，如果大于某确定值15mpm，执行步骤2.3，否则控制结束；进行轧机力矩T1分解，分解加减速力矩，计算出轧机实际工作力矩T3，计算式如下：T3=T1-T2T2=α-Mill×C1其中：T2为轧机加速力矩；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。对轧机工作力矩T3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；对轧机工作力矩T3变化规律进行处理，获取变化特征值“%T3”,其表达式如下，周期计算程序扫描周期t内轧机工作力矩变化率：%T3=T3(i)-T2(i-1)|T3|×t]]>其中：i为程序第i次扫描周期，i-1为第i次扫描周期前一次扫描周期，t为程序扫描时间。建立力矩断带检测器，输入参数“%T3”和“A3-参数适配器”输出的“断带门槛值”,进行内部运算：当“%T3”的值大于“断带门槛值”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”的变化趋势，判定断带发生的位置，当“轧机速度”递减时，表示出口断带，对参数“断带位置”赋值“1”；当“轧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于轧机力矩的快速断带检测和保护装置，所述轧机设有左、右卷取机、左、右转向辊、左、右测厚仪、左、右测张仪以及轧机压下系统；其特征在于，所述断带检测和保护装置包括：轧机变频器、卷取变频器和主控可编程逻辑控制器（PLC）；所述PLC包括力矩断带检测器、参数适配器和断带保护器；其中：轧机变频器分别连接力矩断带接检测器、参数适配器和断带保护器；所述力矩断带检测器分别连接所述参数适配器和断带保护器；所述断带保护器连接所述左卷取变频器和右卷取变频器；轧机变频器，周期性实时发送轧机力矩值和接收轧机急停斜率；力矩断带检测器，监控轧机力矩值的变化情况和参数适配器输出的断带门槛值，以快速捕捉断带发生与否，并输出断带信号和断带位置；断带保护器，根据断带信号和断带位置输入信号，采取预定的断带保护策略，输出轧机急停斜率、左卷取急停斜率、右卷取急停斜率和辊缝快速打开设定值，轧机变频器、左卷取变频器、右卷取变频器和压下系统执行机组快速制动和辊缝快速打开。

【技术特征摘要】
1.一种基于轧机力矩的快速断带检测和保护装置，所述轧机设有左、右卷
取机、左、右转向辊、左、右测厚仪、左、右测张仪以及轧机压下系统；其特
征在于，所述断带检测和保护装置包括：轧机变频器、卷取变频器和主控可编
程逻辑控制器（PLC）；所述PLC包括力矩断带检测器、参数适配器和断带保
护器；其中：轧机变频器分别连接力矩断带接检测器、参数适配器和断带保护
器；所述力矩断带检测器分别连接所述参数适配器和断带保护器；所述断带保
护器连接所述左卷取变频器和右卷取变频器；轧机变频器，周期性实时发送轧
机力矩值和接收轧机急停斜率；力矩断带检测器，监控轧机力矩值的变化情况
和参数适配器输出的断带门槛值，以快速捕捉断带发生与否，并输出断带信号
和断带位置；断带保护器，根据断带信号和断带位置输入信号，采取预定的断
带保护策略，输出轧机急停斜率、左卷取急停斜率、右卷取急停斜率和辊缝快
速打开设定值，轧机变频器、左卷取变频器、右卷取变频器和压下系统执行机
组快速制动和辊缝快速打开。
2.一种基于轧机力矩的快速断带检测及保护方法，其特征在于，采用权利
要求1所述的快速断带检测和保护装置实施，所述方法包括以下步骤：
建立主控PLC与轧机变频器、左卷取变频器、压下系统和右卷取变频器之
间的通讯接口，并确定必要的通讯数据，分别交换的信号为“轧机力矩值”和
“轧机急停斜率”和“轧机速度”、“左卷取机急停斜率”、“辊缝快速打开
设定值”和“右卷取机急停斜率”；
设置一套力矩断带检测器，在轧制阶段投入运行，监控轧机力矩值的变化
趋势和参数适配器输出的断带门槛值，输出断带信号和断带位置信号；
设置一套参数适配器，建立轧机负载与断带参数之间的适配关系，根据负载情况
输出断带门槛值，通过参数优选，满足不同负载下断带检出的快速响应的需求，并且
使参数最优；
设置一套断带保护器，建立断带保护规则，输出信号给左卷取机变频器、轧机压
下系统和右卷取机变频器；执行断带保护，使轧机快速打开，轧机和断带侧卷取机更
快急停。
3.根据权利要求2所述的基于轧机力矩的快速断带检测及保护方法，其特征
在于，力矩断带检测器的控制流程包括以下步骤：
初始时,通过主控PLC与轧机变频器通讯，获取轧机力矩值和轧机速度值,
初始值“断带发生”=“false”、断带位置=“0”；
判断轧机速度值，如果大于某确定值15mpm，执行步骤2.3，否则控制结束；
进行轧机力矩T1分解，分解加减速力矩，计算出轧机实际工作力矩T3，计
算式如下：
T3=T1-T2T2=α-Mill×C1其中：T2为轧机加速力矩；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；
对...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖至勇，叶冬柏，江浩杰，沃海波，孙波，
申请(专利权)人：宝钢不锈钢有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31