保應(yīng)泉

（昆鋼板帶廠熱軋車間）

1 前言

昆鋼板帶廠熱軋車間雙機架可逆式爐卷軋機的助卷輥是地上卷取機的關(guān)鍵設(shè)備之一，其功能是將帶鋼導(dǎo)入到卷筒周圍以確保帶鋼準確地卷取到卷筒上。 該助卷輥控制系統(tǒng)為電液伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)，主要由APC、位置傳感器、壓力傳感器、伺服放大器、伺服閥、助卷輥油缸及助卷輥液壓馬達等組成。由于該系統(tǒng)控制精度和動態(tài)響應(yīng)要求高，設(shè)備造價昂貴，工作壓力大，因此，聯(lián)鎖條件和安全措施比較多，在使用過程中，控制系統(tǒng)中的設(shè)備故障及聯(lián)鎖條件不滿足時，都將導(dǎo)致地卷機卷取時出現(xiàn)失張，產(chǎn)生塔形卷、錯邊、鋼卷壓印、劃痕等質(zhì)量問題,嚴重影響生產(chǎn)的正常運行。本文主要以助卷輥的控制系統(tǒng)來說明其原理及其故障處理方法。

2 助卷輥設(shè)備的組成與位置調(diào)節(jié)原理

地上卷取機助卷輥控制主要由位置傳感器、壓力傳感器、助卷輥油缸等設(shè)施組成，在芯軸的不同方向裝有三只助卷輥。助卷輥調(diào)節(jié)器是一個位置調(diào)節(jié)和壓力調(diào)節(jié)的雙作用調(diào)節(jié)器，不管給定哪種數(shù)值調(diào)節(jié)方式(壓力或位置)都是從助卷輥液壓系統(tǒng)要求最低流量需求開始調(diào)節(jié)。助卷輥系統(tǒng)調(diào)節(jié)器為位置調(diào)節(jié)時可轉(zhuǎn)換為壓力調(diào)節(jié),以便進行超負荷保護，程序整定值為每邊28 MPa。如果助卷輥油缸位置誤差大于助卷輥油缸壓力誤差，助卷輥調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換成壓力調(diào)節(jié)。助卷輥系統(tǒng)調(diào)節(jié)器為壓力調(diào)節(jié)時也可轉(zhuǎn)換為位置調(diào)節(jié),以便防止液壓油缸的超行程，根據(jù)其所處方位的不同而擁有不同的油缸沖程，1號助卷輥油缸沖程2 000 mm，2號 助卷輥油缸沖程1 500 mm，3號助卷輥油缸沖程850 mm，實際執(zhí)行沖程要根據(jù)的地卷機芯軸直徑來決定，其位置反饋是來源于BALLUFF的位置傳感器和數(shù)模轉(zhuǎn)換板。在軋制期間，助卷輥調(diào)節(jié)器的正常操作是處于位置模式，只有當油缸位置不能就位時，才轉(zhuǎn)換到壓力模式，在這里主要分析位置控制模式。

在實際應(yīng)用中，助卷輥位置反饋涉及的設(shè)備主要有：伺服閥芯LVDT，助卷輥油缸壓力傳感器，助卷輥位置傳感器、BALLUFF放大板及接口底座、XVME611模擬量模塊、±5 VDC直流電源、±15 VDC直流電源、中間接線箱等設(shè)備。其中任何一個設(shè)備出問題，都將導(dǎo)致助卷輥位置傳感器的位置反饋錯誤或丟失，從而使軋制過程中斷生產(chǎn)效率降低,見圖1、圖2。

現(xiàn)以單只助卷輥為例介紹設(shè)備的故障分析和處理方法。

圖1 內(nèi)環(huán)控制方框圖

圖2 三號助卷輥油缸和檢測元件安裝位置

3 位置傳感器反饋故障分析及處理措施

3.1 三號助卷輥不能正常設(shè)置

1）作為助卷輥位置閉環(huán)系統(tǒng)，首先必須對助卷輥油缸位置進行位移檢測，其次有相應(yīng)位置的定義。在助卷輥正常工作時突然出現(xiàn)位置反饋異常，不能正常設(shè)置。這時，應(yīng)從兩方面進行檢查：檢查液壓設(shè)備及機械部分；電氣部分檢查位置反饋的傳感器、壓力傳感器、放大板、電源、接線端子、插頭做檢查。

2）檢查位置傳感器，可以把助卷輥置于手動模式通過手柄操作，觀察助卷輥位置跟蹤曲線是否成線性變化，見圖3。如呈現(xiàn)規(guī)律線性變化，說明元件正常，如呈現(xiàn)大范圍波動或無變化，說明元件異常。此類檢查也可以通過現(xiàn)場搭接電源，手動移動感應(yīng)物體磁環(huán)，觀察反饋變化來完成。

圖3 三號助卷輥位置跟蹤曲線

WR3_FRC_PROT_OFST---三號助卷輥壓力保護偏置

WR3_MIN_FRC_OFST----三號助卷輥最小壓力偏置

WR3_ROLL_FRC_FB_FILT---三號助卷輥壓力濾波后反饋

WR3_POS_REF_RMP----三號助卷輥位置給定斜率

WR3_POS_FDBK-------三號助卷輥位置反饋

WR3_FLOW_P---------三號助卷輥位置油缸流量給定

3）在檢查位置傳感器的位置反饋情況時，如發(fā)現(xiàn)沒有位置反饋或位置反饋不會變化，當液壓缸沒有移動時位置反饋會發(fā)生漂移現(xiàn)象，則可能是±5 VDC直流電源或是±15 VDC直流電源故障或直流電源回路保險熔斷，此時應(yīng)對±5 VDC或±15 VDC直流電源或回路保險作檢查，更換相應(yīng)故障設(shè)備及元件。

4）檢查壓力傳感器的電源供給是否正常，壓力傳感器的壓力信號是否處于正常的范圍內(nèi)；如果電源不正常應(yīng)恢復(fù)供電系統(tǒng)，如果壓力傳感的壓力信號沒有處于正常的范圍，應(yīng)確定壓力傳感器是否已經(jīng)損壞，如果壓力傳感器已經(jīng)損壞則更換壓力傳感器。

5）檢查反饋回路電纜、插頭和接線箱，接頭有無松動、接觸是否良好、是否引入干擾源；我們發(fā)現(xiàn)當時的故障是電磁干擾，地上卷取機助卷輥線性位置傳感器由于電磁干擾問題，導(dǎo)致動作不正常。類似的情況，在昆鋼熱軋車間曾經(jīng)發(fā)生過幾起。

3.2 三號助卷輥位置反饋回路處理措施

在我們檢查時，發(fā)現(xiàn)該段控制電纜敷設(shè)路徑極不規(guī)范，橋架內(nèi)電纜走線較為雜亂，未單獨走管敷設(shè)，并與現(xiàn)場交-直-交電機的電力電纜交叉纏繞或并行敷設(shè)，該段電纜為單層屏蔽，抗擾性能差。當現(xiàn)場電機啟動運行，給定信號干擾感應(yīng)疊加，促使助卷輥控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。針對此問題，對該段電纜重新選擇敷設(shè)路徑，并單獨配管，控制電纜選擇抗干擾強雙屏蔽電纜，做好相關(guān)屏蔽處理，避開與電力電纜交叉并行。避免回路受干擾的現(xiàn)象明顯改善。

3.3 鋼卷塔型的分析處理

進入2010年1月，我車間在生產(chǎn)軋制中出現(xiàn)部分塔形卷，尤其是軋制6 mm時比較嚴重。通過分析，鋼卷塔形與地卷機的張力有關(guān)，主要是帶鋼失張造成。位置傳感器故障，液壓馬達故障，MOOG系統(tǒng)故障．都會引起帶鋼建張時產(chǎn)生張力波動而引起鋼卷塔形。為解決上述故障造成鋼帶塔形，主要采取了以下幾點措施：

1）首先我們對地卷機夾送輥的位置傳感器進行標定，修正夾送輥壓力，以求得到一個與助卷輥匹配的張力來改善帶鋼塔形，經(jīng)過調(diào)整后效果不明顯。證明其匹配張力正常。

2）然后我們對三只助卷輥的位置傳感器作標定，做碰輥試驗，無碰輥現(xiàn)象發(fā)生，觀察三只助卷輥液壓馬達旋轉(zhuǎn)正常，動作時也無竄動和跳動現(xiàn)象發(fā)生，從以上分析，位置傳感器，液壓馬達，MOOG系統(tǒng)都正?？床怀雒黠@的故障現(xiàn)象，

3)利用跟蹤曲線的反饋來對整個系統(tǒng)作實時監(jiān)控，圖4是三只助卷輥位置數(shù)據(jù)反饋曲線。

通過觀察我們發(fā)現(xiàn)二號助卷輥在一段區(qū)間會出現(xiàn)階段性的跳躍特別是在軋制6 mm的帶鋼時剛好在這個區(qū)間，在軋制時輥面與芯軸輥面有一個離合間隙，其間隙達到12 mm，如果加上設(shè)置厚度間隙達到18 mm左右，出現(xiàn)這種情況帶鋼就會松卷而產(chǎn)生鋼卷塔形，更換二號助卷輥的位置傳感器后，帶鋼塔形消除，通過這次故障的分析處理，利用圖表作曲線分析，可以大大縮短故障處理時間，為經(jīng)后處理類是故障積累了經(jīng)驗。

圖4 三只助卷輥位置數(shù)據(jù)反饋曲線

3.4 帶鋼壓痕與縱向舌印

2014年頭，在精整開卷的大于12 mm厚度的Q235、Q345等牌號帶鋼廠品出現(xiàn)壓痕，縱向舌印通過對地卷設(shè)備工況的跟蹤分析排除芯軸，夾送輥故障，同時也與機液配合對地卷區(qū)域芯軸油缸，夾送輥油缸，三支助卷輥油缸進行檢查，對油缸剛度，密封情況，聯(lián)軸間隙作檢查精度都在偏差范圍見圖5。

圖5 三只助卷輥位置數(shù)據(jù)反饋

WR1_POS_FDBK——（一號助卷輥位置反饋）

WR2_POS_FDBK——（二號助卷輥位置反饋）

WR3_POS_FDBK——（三號助卷輥位置反饋）

TR_WR1_CAL_OFST——（一號助卷輥位置偏置）

TR_WR2_CAL_OFST ——（二號助卷輥位置偏置）

TR_WR3_CAL_OFST ——（三號助卷輥位置偏置）

對比 TPC—CL/UC/SECT707 ，CL/UC/SECT706，CL/UC/SECT705三支助卷輥源程序，發(fā)現(xiàn)二號助卷輥位置反饋差，經(jīng)過比較三支助卷輥BALLUFF放大板輸出電壓，發(fā)現(xiàn)二號助卷輥BALLUFF放大板輸出電壓為負9 V左右，而在最大輥縫是這個值應(yīng)為正9 V,如此大的偏置量，導(dǎo)致了帶鋼壓痕，更換二號助卷輥BALLUFF放大板，從置偏置量，情況得到大大改善，帶鋼壓痕舌印消除，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

3.5 MOOG伺服閥故障分析及處理措施

MOOG伺服閥工作時出現(xiàn)振動，不能正常工作，使助卷輥油缸伸出時抖動，伺服閥芯LVDT反饋波動大，加大了伺服閥零漂，而使伺服閥工作不穩(wěn)定，引起位置反饋不正常。

伺服閥工作時出現(xiàn)振動的原因與MOOG伺服放大板內(nèi)環(huán)電流增益過大有直接關(guān)系，仔細分析電路后在內(nèi)環(huán)增益電路中加了分流支路，減小了放大板輸出電流。又在程序段TR_WR1_SVLV1_GAIN—ADJ（這段程序描述1號助卷輥伺服閥增益調(diào)節(jié)）中設(shè)置伺服增益范圍，最大調(diào)整值不能超過（1.50000），每次只能以0.1來增減數(shù)值，直到從MMI觀測到助卷輥油缸伸出的位置反饋平衡為止，通過上述調(diào)整有效地抑制了伺服閥工作時產(chǎn)生振動。

由于伺服閥損壞，需要切換備用伺服閥，這時要對伺服閥作零漂整定，否則助卷輥位置反饋會不穩(wěn)定，反饋波動大。首先應(yīng)在放大板取樣點測量其LVDT反饋電壓值，它一般在4 V—12 V之間，然后通過用信號發(fā)生器給伺服閥加信號，實測閥芯反饋位置，得到一個機械零漂，用百分比來表示，最高不能超過1 %，這個值加到內(nèi)環(huán)控制中，以保證位置反饋的準確性。

4 結(jié)束語

通過對上述設(shè)備故障的分析處理及整改，大大縮短了故障處理時間，提高了工作效率，降低了熱停工時間，減少了廢品，為帶鋼良好的產(chǎn)品質(zhì)量提供了設(shè)備保證，生產(chǎn)有效作業(yè)時間明顯增加，為熱軋車間取得了很好的經(jīng)濟效益。