一种轧机高响应断带检测及保护方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种轧机高响应断带检测及保护方法，其包括步骤：(1)基于监测轧机力矩值，而获得轧机力矩的变化率；(2)将轧机力矩的变化率与断带阈值进行比较，当轧机力矩的变化率大于断带阈值时，则判断为发生了断带；(3)基于断带保护策略执行断带保护。此外，本发明专利技术还公开了一种轧机高响应断带检测及保护系统，其与轧机设备数据连接，轧机高响应断带检测及保护系统包括控制PLC，控制PLC采集来自于轧机设备的数据，并基于采集的数据实施上述的轧机高响应断带检测及保护方法。该轧机高响应断带检测及保护方法可以解决现有技术中所存在的响应具有滞后性、保护策略不合理，时常发生绞带、堆钢、松卷进而造成机损失的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种轧机高响应断带检测及保护方法和系统
本专利技术涉及一种检测保护方法和系统，尤其涉及一种适用于轧机轧制的检测保护方法和系统。
技术介绍
二次冷轧机是对冷连轧后的带钢再次进行轧制的冷轧工序机组，因轧制速度高，轧制厚度薄如纸，最薄达0.10mm，所以轧制带钢时，常会遇到断带的发生，根据断带程度的不同会给机组造成不同程度的损失。轻则造成机组短时断带处理停机，重则会造成如轧机内部“绞带”、机架间“堆钢”和卷取机上钢卷“松卷”。具体来说，带钢绞入轧机内部时，在热效应下，带钢碎片粘连至轧辊表面上，造成轧辊辊面损伤，受损的辊面因无法继续使用，不仅引起轧辊辊耗成本上升，而且须重新换辊才能恢复生产，根据绞带程度：可以分为轻度、中度和重度，其中，轻度会对工作辊造成损伤，而中度则会对中间辊造成损伤，重度则不利于支撑辊，因此，要更换辊后恢复生产需要耗时2～16小时。并且钢卷松卷过程中，因钢卷层与层摩擦造成表面划伤和边部不齐，产生质量缺陷卷，或降级或判废，造成成材率降低，生产成本上升，给企业造成重大损失。为了减少断带所造成的损失，公开号为CN202224448U，公开日为2015年5月23日，名称为“一种箔轧机断带检测装置”的中国专利文献公开了一种箔轧机断带检测装置。在该专利文献所公开的技术方案中，采用光电管来检测断带，因光电管距离轧制点下方，需要带钢离开光电管才能检出断带，使得该检测方法具有滞后性特点，难以满足薄带钢高速轧制保护的需求。又例如，在现有技术中，也可以采用监控测厚仪厚差突变值来检测断带，但需要指出的是，该技术方案的缺陷在于：因测厚仪距离轧机正下方有一段距离，故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，使检测具有滞后性。此外，也可以采用测张仪来检测带钢断带方法，轧制时实时测量带钢张力，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。然而需要指出的是，因测张仪相距轧机正下方更远，同样存在检测滞后性，响应速度较慢等问题。由此可见，以上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，但因远离轧制点下方，不能实施检测正在轧制点的状态，往往响应速度较慢，存在滞后问题，往往不能满足二次冷轧高速极薄带钢轧制的生产要求。基于此，期望获得一种断带检测及保护方法，当检测到带钢断带时，其可以快速进行响应，减小对轧制机组的损伤。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种轧机高响应断带检测及保护方法，该轧机高响应断带检测及保护方法可以解决现有技术中所存在的响应具有滞后性、保护策略不合理，时常发生绞带、堆钢、松卷进而造成机损失的问题。采用该轧机高响应断带检测及保护方法可以减少断带损失，快速检测出断带是否发生、以及断带所在位置。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种轧机高响应断带检测及保护方法，其包括步骤：(1)基于监测轧机力矩值，而获得轧机力矩的变化率；(2)将轧机力矩的变化率与断带阈值进行比较，当轧机力矩的变化率大于断带阈值时，则判断为发生了断带；(3)基于断带保护策略执行断带保护。本专利技术所述的轧机高响应断带检测及保护方法与现有技术相比，不仅可以在断带检测上快速响应，而且其优势还在于其可以执行断带保护策略。一旦轧机发生断带，可以快速检测到正在轧制点下方的断带情况，从而克服了现有技术的距离上延迟，立即执行断带保护策略，以使辊缝迅速打开，合理的分配策略使轧机和断带侧设备更快停车，减少甚至避免绞带和松卷的程度。在本专利技术所述的技术方案中，由于力矩控制器扫描的周期可以达到微秒级，因而使得采用基于轧机力矩的检测方法具有相应快速的特点。此外，由于本案采用基于轧机力矩值进行断带检测，因而，相较于现有技术而言，本案的控制准确性上也较高。这是由于轧机采用速度控制方式，因此，正常情况下，轧机速度偏差为0.01％，而当断带发生时，轧机速度也会瞬间突变，在速度控制器的作用下，变频器要抑制速度突变，势必需要正向或负向加大轧机力矩，使轧机维持速度不变，此时轧机力矩增幅大且持续时间长，具有很显著的特征，从而使得基于轧机力矩变进行断带检测的判定性较为准确，体现检测的准确性。进一步地，在本专利技术所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，在步骤(3)之前，先判断断带发生的位置，然后根据断带的位置输出不同的断带保护策略。进一步地，在本专利技术所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，判断断带发生的位置包括步骤：当轧机速度递减时，判断为：断带发生在轧机出口段；当轧机速度递增时，判断为：断带发生在轧机入口段。进一步地，在本专利技术所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，当断带发生在轧制入口段时，相对于出口段设备，使入口段设备和轧机以更大的速度变化率停机；当断带发生在轧制出口段时，相对于入口段设备，使出口段设备和轧机以更大的速度变化率停机。进一步地，在本专利技术所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，当断带发生在轧制入口段时，使各段设备驱动器的速度降低变化率满足：入口段设备驱动器的速度降低变化率：轧机段驱动器的速度降低变化率：出口段设备驱动器的速度降低变化率＝2：2：1；当断带发生在轧制出口段时，使各段设备驱动器的速度降低变化率满足：入口段设备驱动器的速度降低变化率：轧机段驱动器的速度降低变化率：出口段设备驱动器的速度降低变化率＝1：2：2。进一步地，在本专利技术所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，步骤(1)开始的前提是轧机速度大于等于预设速度。进一步地，在本专利技术所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，步骤(1)包括步骤：(a)基于下述公式实时计算轧机力矩值Delta：Delta＝Torque1-Torque2-Torque3Torque2＝F(V1)Torque3＝αmill×C1其中，Torque1为实时采集的轧机的主电机力矩值；Torque2为轧机摩擦力矩，其与轧机速度V1成函数关系，轧机速度值V1为实时采集的得到；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；αmill为轧机变化速度变化率，Torque3为轧机力矩的计算值。(b)对轧机力矩值Delta的变化进行滤波处理；(c)基于下述公式对轧机力矩进行n次均值处理，并获得轧机力矩变化率％T：其中，T为轧机力矩值在n次采样周期内的均值，x表示扫描次数，k表示第k次求取均值，k-1表示第k-1次求取均值，Trate表示轧机主电机额定力矩，t表示扫描时间。进一步地，在本专利技术所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，在步骤(b)中，采用一次惯性延迟方法对轧机力矩值Delta的变化进行滤波处理。进一步地，在本专利技术所述的轧机高响应断带检测及保护方法中，在步骤(b)中，所述一次惯性延迟方法的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。进一步地，在本专利技术所述的轧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，包括步骤：/n(1)基于监测轧机力矩值，而获得轧机力矩的变化率；/n(2)将轧机力矩的变化率与断带阈值进行比较，当轧机力矩的变化率大于断带阈值时，则判断为发生了断带；/n(3)基于断带保护策略执行断带保护。/n

【技术特征摘要】
1.一种轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，包括步骤：
(1)基于监测轧机力矩值，而获得轧机力矩的变化率；
(2)将轧机力矩的变化率与断带阈值进行比较，当轧机力矩的变化率大于断带阈值时，则判断为发生了断带；
(3)基于断带保护策略执行断带保护。


2.如权利要求1所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，在所述步骤(3)之前，先判断断带发生的位置，然后根据断带的位置输出不同的断带保护策略。


3.如权利要求2所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，判断断带发生的位置包括步骤：当轧机速度递减时，判断为：断带发生在轧机出口段；当轧机速度递增时，判断为：断带发生在轧机入口段。


4.如权利要求2或3所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，当断带发生在轧制入口段时，相对于出口段设备，使入口段设备和轧机以更大的速度变化率停机；当断带发生在轧制出口段时，相对于入口段设备，使出口段设备和轧机以更大的速度变化率停机。


5.如权利要求4所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，当断带发生在轧制入口段时，使各段设备驱动器的速度降低变化率满足：入口段设备驱动器的速度降低变化率：轧机段驱动器的速度降低变化率：出口段设备驱动器的速度降低变化率＝2：2：1；当断带发生在轧制出口段时，使各段设备驱动器的速度降低变化率满足：入口段设备驱动器的速度降低变化率：轧机段驱动器的速度降低变化率：出口段设备驱动器的速度降低变化率＝1：2：2。


6.如权利要求1所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，所述步骤(1)开始的前提是轧机速度大于等于预设速度。


7.如权利要求1所述的轧机高响应断带检测及保护方法，其特征在于，在所述步骤(1)包括步骤：
(a)基于下述公式实时计算轧...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖至勇，贾红灿，韦晓，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31