鄔 瓊
(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司鍍錫板事業(yè)部,河北 唐山 063200)
1420 連退機(jī)組是由西馬克設(shè)計的一條高速連退線,其入口設(shè)計最高速度1 000 m/min,爐區(qū)最高速度750 m/min,出口最高速度1 100 m/min,其中平整機(jī)為雙機(jī)架四輥CVC 平整機(jī),前后分別為7 號張力輥和8 號張力輥。連退平整機(jī)在高速運行時一直存在打滑現(xiàn)象,打滑的出現(xiàn)直接會造成平整機(jī)區(qū)域的張力波動,同時也會對平整機(jī)的延伸率以及二次壓下狀態(tài)下的秒流量控制模式造成影響。打滑現(xiàn)象與張力輥兩側(cè)的張力差以及張力輥輥的粗糙度有著直接關(guān)系,在保證這兩個條件的前提下仍然存在打滑問題。
經(jīng)查看相關(guān)資料,決定采用減小打滑張力輥轉(zhuǎn)矩的方式對張力輥組的負(fù)載進(jìn)行分配,從而減小打滑輥的出力大小,緩解打滑現(xiàn)象[1-3]。平整機(jī)區(qū)域簡圖如圖1 所示。
圖1 平整機(jī)區(qū)域簡圖
張力輥工作原理:帶鋼包繞在張力輥上,在其包繞接觸處產(chǎn)生摩擦力,使入口與出口產(chǎn)生張力差,由此改變張力輥入口與出口帶鋼的張力值,以對機(jī)組實現(xiàn)張力控制以及張力分段。
張力輥組的組成方式一般有兩輥式、三輥式和四輥式等,由于張力輥組前后的張力不同,其中的張力差就需要在組成張力輥組的各輥子之間進(jìn)行分配,這就涉及到負(fù)載分配的問題。在冷軋?zhí)幚砭€中,張力輥的負(fù)荷分配是一個很關(guān)鍵的問題,其控制的好壞將直接影響整個系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行,甚至?xí)绊懙缴a(chǎn)率。在1420 連退機(jī)組中,采用強制等比例的負(fù)荷平衡控制方式。強制等比例負(fù)荷平衡控制方式的原理簡單,不用進(jìn)行復(fù)雜的計算,實現(xiàn)起來方便,滿足大多數(shù)場合的應(yīng)用。其基本思想為:以其中一個輥子為主動輥,其他為從動輥,從動輥的負(fù)載按主動輥進(jìn)行分配,這樣便形成了各個輥子的負(fù)載比例基本一致。強制等比例負(fù)載平衡的控制方式優(yōu)勢明顯,在設(shè)定張力下,各張力輥的負(fù)載趨于一致,控制算法原理簡單直觀,每臺電機(jī)都可以發(fā)揮出其最大功率,抗過載能力強,對張力分布沒有特殊要求[4]。
張力控制分為直接張力控制和間接張力控制,直接張力控制這個概念不局限于張力輥,因為活套也有直接張力控制,同樣,活套也存在間接張力控制,控制類型是類似的。所謂直接張力控制,就是使用張力計測量張力段的實際值來進(jìn)行控制,張力的設(shè)定值和實際值的偏差進(jìn)入張力調(diào)節(jié)器,將輸出的附加速度加載到要控制的主輥速度環(huán)上,以此來拽緊帶鋼,從而調(diào)節(jié)實際張力;間接張力控制的張力輥,張力實際值來自張力輥主輥的速度調(diào)節(jié)器輸出的I 分量(穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩),該分量經(jīng)過轉(zhuǎn)換計算后作為張力實際值進(jìn)入張力調(diào)節(jié)器,同樣,張力調(diào)節(jié)器輸出附加速度加載到速度設(shè)定值上,需注意的是要實現(xiàn)分量的準(zhǔn)確性,必須做好摩擦補償和慣量補償,以保證速度調(diào)節(jié)器輸出的穩(wěn)態(tài)值全部用于張力控制。
優(yōu)化方案:在一級系統(tǒng)中添加一個傳動的PZD(過程數(shù)據(jù)通道,用于讀寫包含控制字、狀態(tài)字、給定值和實際反饋值等信息),然后通過此PZD 發(fā)送電機(jī)速度控制器的I 環(huán)節(jié)系數(shù),來實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的重新分配。當(dāng)電機(jī)不打滑時,使用等比例分配;當(dāng)某個輥出現(xiàn)打滑情況時,通過積分環(huán)節(jié)降低此輥的輸出力矩[5-6]。
由于在設(shè)計之初8 號張力輥積分分配是在傳動部分完成的,因此,如果想降低積分部分,則需添加一個PZD,以用于傳輸降低系數(shù)。傳動的速度控制器如圖2 所示。
圖2 速度控制器
系數(shù)的計算是通過一級程序計算得出的,然后通過和傳動的接口來傳輸。接口程序如圖3 所示。
圖3 接口程序
系數(shù)的產(chǎn)生是通過積分塊積分得到的,當(dāng)滿足條件即打滑時進(jìn)行積分。積分輸出的范圍為:0.5~1.0。此系數(shù)來自于主輥的積分量,積分輸入為0.1。當(dāng)打滑出現(xiàn)時,輥轉(zhuǎn)矩降低到設(shè)定系數(shù),每個輥的此項系數(shù)不同,該系數(shù)根據(jù)輥所在的位置從張力低的一側(cè)到高的一側(cè)逐漸增加。具體的三個能積分的條件是:速度大于8 m/s;速度差小于0;速度差小于設(shè)定值(恒速時為-0.2%,加減速時為變量)。具體的積分計算程序如圖4 所示。
圖4 計算程序
在進(jìn)行高速測試時發(fā)現(xiàn),經(jīng)常出現(xiàn)速度沒有明顯打滑而張力輥(除主輥外)已出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩下降的情況,此種情況有可能造成主輥出力過大而打滑,導(dǎo)致延伸率波動。造成這種情況的原因是在加減速過程中,傳動速度設(shè)定值與斜坡發(fā)生器設(shè)定值存在時間差,而使速度反饋值和斜坡發(fā)生器的速度值出現(xiàn)大于設(shè)定值的明顯誤差,此時屬于正常狀態(tài)。鑒于此情況,決定在升降速過程中將判斷打滑的誤差值增加,以此來避免此類情況的發(fā)生。由于在測試過程中出現(xiàn)了速度差過大誤報的情況,于是對速度差進(jìn)行濾波處理[7-9]。具體濾波處理程序如圖5 所示。此外,由于傳動在升降速過程中的精度本身較高,因此將檢測打滑的條件適度放大。
圖5 濾波程序
經(jīng)程序優(yōu)化后,連退張力輥高速打滑情況明顯減少,但是在此基礎(chǔ)上,需要保證張力輥兩側(cè)張力差不能太大,同時需要保證輥子粗糙度處于正常范圍之內(nèi)。在對張力輥兩側(cè)張力進(jìn)行合理分配后,平整機(jī)在線速度達(dá)到了設(shè)計最高速度,雖然3 號、4 號輥轉(zhuǎn)矩開始出現(xiàn)打滑跡象,但通過自動降低負(fù)載分配的程序調(diào)整后,并未出現(xiàn)過大速度差,帶鋼也未出現(xiàn)劃傷,符合設(shè)計生產(chǎn)要求。該功能的投用解決了爐區(qū)限速的條件,提高了1420 連退的生產(chǎn)效率[10]。