謝捷　王喆

摘 要：自1880投產(chǎn)以來，多次發(fā)生勵磁電流過流造成的精軋機主傳動跳電故障，由于傳動保護裝置設(shè)計上的缺陷（在文章中不作討論），跳電后造成了放電用的電阻及二極管燒損，損失比較嚴重。經(jīng)數(shù)據(jù)分析后得出，該類跳電都是由于L1速度給定值附加量SUC突變所引起的。SUC在精軋機控制中由后依次向前逐移，并分別由手動干預(yù)補償量、活套補償量以及流量補償量組成。為了使主傳動最大限度的發(fā)揮其快速響應(yīng)的特性，該SUC量為一個實時的脈沖突變量。因此，文章從L1控制角度出發(fā)對主傳動及L1軟件進行分析研究，增加和改進主傳動SUC斜坡發(fā)生器，使其既能杜絕軋機跳電又能滿足生產(chǎn)需求的軋機快速響應(yīng)性。改進后現(xiàn)場實際效果很好。

關(guān)鍵詞：速度給定附加量SUC；主傳動響應(yīng)；斜坡發(fā)生器

1 問題點提出

1.1 背景描述

自從1880投產(chǎn)以來，多次發(fā)生精軋機主傳動跳電故障，導(dǎo)致了設(shè)備故障時間，同時也造成放電用的電阻及二極管燒損，帶來了較大的經(jīng)濟損失。從主傳動角度出發(fā)，跳電后的保護裝置電阻及二極管應(yīng)該起到很好的保護作用從而避免主件受損，但從檢查后發(fā)現(xiàn)由于設(shè)計上存在的一定缺陷，使得電阻及二極管在主傳動跳電后多次損壞。當然，此缺陷已通過在傳動裝置上增加更大容量的電容加以保護，文章不再重點描述。

事后從ODG數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)該類跳電都是由于速度給定值的附加量SUC突變所引起的。因此，文章主要從L1控制角度出發(fā)對故障原因進行描述，并通過故障曲線對SUC加以分析與優(yōu)化。

1.2 曲線分析

較為經(jīng)典的一次SUC輸出導(dǎo)致的軋機跳電故障發(fā)生于2009年5月16日凌晨00點15分，帶鋼在軋制過程中，F(xiàn)6發(fā)生跳電。其ODG曲線如圖1所示。

由于活套SUC在輸出上并未加斜坡，因此其給定量在程序1個掃描周期內(nèi)可以發(fā)生突變。但從圖1中我們發(fā)現(xiàn)，在帶鋼頭部，活套SUC來回發(fā)生跳變沒有導(dǎo)致軋機跳電，而在接近帶鋼尾部時，只僅僅發(fā)生1次瞬間跳變就導(dǎo)致了軋機跳電。這是由于主傳動可以承受的SUC輸出量所決定的，在此塊帶鋼的頭部時，活套補償量的輸出值頻繁跳變于2.5%，即100%/s，未發(fā)生跳電。但當活套補償量的輸出值變化為4.8%，即192%/s時，軋機跳電。同時，查看了多塊平穩(wěn)軋制狀態(tài)時，相鄰兩周期活套補償量的輸出值變化量小于0.05%，即2%/s。

2 SUC簡介

2.1 SUC分析

SUC是英語Successive的縮寫，它表示機架間速度補償逐移量。精軋機在軋制過程中為了滿足用戶的產(chǎn)品質(zhì)量要求必須保證帶鋼在F7的出口溫度，因此末機架的速度不能隨意改變。由此，在保證末機架速度的同時，速度逐移量由后機架向前機架傳遞。那么除末機架以外，每個機架的SUC總量除了包括其本身的手動干預(yù)補償量、活套調(diào)整補償量以及流量補償量以外，還包括后機架的SUC總量。其方程式如下所示。

SUC總（當前機架）=SUC總（后機架）+手動補償量（當前機架）+活套補償量（當前機架）+流量補償量（當前機架）

從圖1中可以清晰地看到速度給定附加量SUC的組成部分，為了達到快速響應(yīng)的目的，并非每個SUC組成分量都有斜坡保護，各個分量的斜坡及限幅情況如表1所示。

從表1中可以看出，除了手動干預(yù)SUC做了斜坡保護（為了滿足軋制狀況，人工干預(yù)量往往會干預(yù)幅度比較大），其余信號為了保證其快速響應(yīng)性都未作斜坡保護。那么當SUC輸出量產(chǎn)生大的跳變時（尤其是在現(xiàn)場軋制帶鋼不穩(wěn)定時發(fā)生較多），主傳動將不能承受其巨大的脈沖條變量，為了保護軋機而跳電。

該類跳電一般都發(fā)生于精軋機軋制過程中，一旦跳電廢鋼在軋機中很難處理，造成的后果較為嚴重。因此，需要給SUC速度逐移量加一個斜坡保險，但其必須在滿足快速響應(yīng)的前提下又對軋機跳電產(chǎn)生保護。

2.2 手動干預(yù)補償

手動干預(yù)補償量是指操作工在軋鋼過程中根據(jù)帶鋼的軋制狀態(tài)，手動對每個機架的速度進行調(diào)整，從而達到平衡機架間秒流量的效果。一般來說，操作工為了防止帶鋼在穿帶時起套，會在穿帶時對機架速度進行干預(yù)，尤其是在軋制2mm左右或以下的帶鋼時，下調(diào)后機架（如F6）速度達到此效果。由于手動干預(yù)量靠人工判斷，例如有時候為了避免機架間的嚴重失張導(dǎo)致的廢鋼，操作工的瞬間干預(yù)量可能很大，因此在L1軟件中對手動干預(yù)SUC做了5%/s的斜坡保護，且其干預(yù)量限幅為軋機設(shè)定速度的±20%。如圖2所示。

2.3 活套補償

活套補償量是指機架間活套對前機架速度產(chǎn)生的影響。1880活套采用的是ILQ方式，主要通過測壓系統(tǒng)檢測的機架間張力變化對前機架速度進行調(diào)整。為了保證ILQ控制響應(yīng)快、精度高的優(yōu)點，活套SUC在軟件中未作斜坡保護量，以脈沖形式對主傳動速度進行補償，其干預(yù)量限幅為軋機設(shè)定速度的±20%。從軋制曲線分析，并將該SUC分量與其余分量相比，活套補償量所占比重最大，調(diào)節(jié)最為頻繁。如圖3所示。

2.4 流量補償

流量補償是指根據(jù)精軋機架輥縫的變化量對軋機速度的補償量。由于在正常軋鋼過程中，輥縫的波動量比較小，因此相對而言，輥縫SUC的補償量在整個軋機補償量所占比例較小，也未作斜坡保護，其干預(yù)量限幅為軋機設(shè)定速度的±8%。如圖4所示。

3 斜坡發(fā)生器優(yōu)化

3.1 改進原理

從故障數(shù)據(jù)分析后得到，活套補償量在整個SUC中所占比例相對較大，且由于機架間張力受外界影響較大，溫度不均勻、水量控制不好、板形不佳等都會使張力產(chǎn)生大范圍的波動，從而影響活套SUC對主傳動速度的影響。為了避免類似的跳軋機故障再次發(fā)生，繪制軋機SUC斜坡優(yōu)化改變前后原理圖。

3.2 改進方法

3.2.1 活套補償量斜坡發(fā)生器。由于活套對于機架間的秒流量控制起到至關(guān)重要的作用，它的響應(yīng)過慢會直接導(dǎo)致軋鋼的異常，因此在原設(shè)計中沒有在該分量上加上斜坡保護，而此前多次跳電也正是由于主傳動無法承受巨大的跳變導(dǎo)致。在改進時，考慮到此問題，該斜坡發(fā)生量設(shè)定的斜率較大，主傳動每秒種可變化最大速度百分比的100%。

3.2.2 總SUC斜坡發(fā)生量。總SUC斜坡發(fā)生量是整個L1控制的關(guān)鍵所在，它是通向傳動控制的最后一道關(guān)口。因此，在活套補償量增加斜坡后狀態(tài)穩(wěn)定未發(fā)生異常的實際情況基礎(chǔ)上，并通過反復(fù)的曲線論證，同時與傳動專家的討論溝通，最終達到的目的是使跳變輸出控制在每30ms最大變化量為傳動最大速度的0.67%。

根據(jù)固有參數(shù)：主傳動最大速度計數(shù)25000CNT，100%；SUC輸出PLC（STC）掃描周期為5ms，可以得到：

主傳動每秒鐘可變化最大速度百分比：0.67%×（1000ms÷30ms）=22.33%

主傳動每秒鐘可變化最大計數(shù)：25000CNT×22.33%=5582.5CNT

4 結(jié)束語

該措施實施以后，既未影響軋機帶鋼軋制過程中的速度響應(yīng)，滿足生產(chǎn)工藝需求，又消除了速度補償SUC突變造成的軋機跳電，效果良好。

作者簡介：謝捷（1982-），女，上海人，漢族，現(xiàn)職稱：主任工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：電氣自動化。