卷取機(jī)夾送輥標(biāo)定故障的分析及治理

卷取機(jī)夾送輥標(biāo)定故障的分析及治理 任立新 （ 攀鋼釩 熱軋板廠） 摘 要 ： 介紹 了 熱軋 卷取機(jī)夾送輥在生產(chǎn)過程中出現(xiàn) 的相關(guān) 標(biāo)定故障 ， 并對(duì)這些故障進(jìn)行了 原因分析 和 全面治理，使夾送輥設(shè)備較好地滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)的要求。 關(guān)鍵詞 ： 熱軋；卷取機(jī)； 夾送輥 ； 標(biāo)定 ； 故障 0 引言 攀鋼 1450軋板廠 3、 4 號(hào)卷取機(jī)于 2003 年 5 月建成投產(chǎn)，牌坊式夾送輥機(jī)械設(shè)備從日本三菱公司引進(jìn)，配套的電氣控制系統(tǒng)從美國 司引進(jìn)。 投產(chǎn) 幾年來總的來說工作比較可靠，但是在生產(chǎn)過程中也遇到過多種問題，尤其是夾送輥在標(biāo)定過程中遇到故障導(dǎo)致標(biāo)定 過程無法正常完成，不僅影響軋線生產(chǎn)節(jié)奏，而且還會(huì)導(dǎo)致初始化出現(xiàn)問題，直接關(guān)系到鋼卷的成品品質(zhì)甚至產(chǎn)生廢鋼和事故 。筆者 旨在研究夾送輥的標(biāo)定過程并尋求 導(dǎo)致 故障的原因 ， 從而加以治理使其完全滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的要求。 1 系統(tǒng)概述 夾送輥系統(tǒng)及工作方式 上、下夾送輥在幾何位置上垂直中心線偏心 230 夾送輥的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1 所示， 可以看出，夾送輥由傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)的兩個(gè)伺服液壓缸驅(qū)動(dòng)，來完成輥縫的定位。在每一側(cè)的液壓缸內(nèi)，各設(shè)置了一個(gè)檢測液壓缸位移量的位置傳感器，用以計(jì)算夾送輥的輥縫；在液壓缸的兩腔分別安裝 了一個(gè)壓力傳感器，用來計(jì)算夾送輥?zhàn)饔玫綆т撋系膲毫?。為了消除機(jī)械設(shè)備的間隙，在夾送輥的兩側(cè)還分別設(shè)置有一個(gè)鎖緊液壓缸，除此以外，夾送輥壓下系統(tǒng)靠分布在兩側(cè)的四個(gè)平衡油缸來平衡。 壓 力 傳 感 器位 置 傳 感 器支 撐 桿 和 彈 簧接 近 開 輥縫計(jì)算 如圖 2 所示，當(dāng)夾送輥處于標(biāo)定狀態(tài)，在上下兩輥壓靠時(shí)，根據(jù)已知的參數(shù) B、 ，可以計(jì)算出零位輥縫時(shí)的位置傳感器初始值 A；當(dāng)夾送輥處于待機(jī)狀態(tài)，根據(jù)已知的 B、 C、 D 和當(dāng)前的位置傳感器檢測值和初始值之間的位移量偏差值 A，可以計(jì)算出夾送輥的實(shí)際 計(jì)算表達(dá)式如下： 式中 夾送輥輥縫 ; 圖 1 夾送輥機(jī)械結(jié)構(gòu)簡圖 位置傳感器 壓力傳感器 接近開關(guān) 支撐桿和彈簧 )D)(G a p 2222 D A B+C D A A B+C+ A 夾送輥壓下液壓缸位移量 ,B 上輥半徑，由操作工根據(jù)實(shí)際輥徑通過 入 ,C 下輥半徑，由操作工根據(jù)實(shí)際輥徑通過 入 ,D 上 /下輥偏心距， 230 圖 2 夾送輥輥縫計(jì)算原理 生產(chǎn)工藝 夾送輥共有四種工作方式，分別是：自動(dòng)、手動(dòng)、標(biāo)定和維護(hù)。這四種工作方式可由操作工通過 行選擇。除此以外，夾送輥還有一種方式是故障模式，這種方式不能夠由操作工來進(jìn)行選擇，當(dāng)控制 系統(tǒng)檢測到夾送輥的相關(guān)設(shè)備參數(shù)超過設(shè)置的保護(hù)值之后，會(huì)自動(dòng)將夾送輥切入故障工作模式以實(shí)現(xiàn)對(duì)夾送輥全部系統(tǒng)的保護(hù)。 在正常工況下，夾送輥處于自動(dòng)模式下完成整個(gè)卷取過程，而卷取過程又可分為兩個(gè)階段，分別是： 位置控制階段。當(dāng)卷取機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，夾送輥定位至帶鋼目標(biāo)厚度加上操作工偏移修正量。 壓力控制階段。當(dāng)夾送輥咬入帶鋼后，夾送輥的控制方式從位置控制切入壓力控制方式以保證帶鋼在卷取全程受到夾送輥壓力的作用，從而保證卷取的質(zhì)量。當(dāng)帶鋼離開夾送輥后，夾送輥重新切回位置控制方式，為卷取下一塊帶鋼做好準(zhǔn)備。 標(biāo)定步驟 要標(biāo)定夾送輥，操作工必須先將工作方式切 換 到標(biāo)定方式，而標(biāo)定又 分 手動(dòng)方式和自動(dòng)方式。要手動(dòng)標(biāo)定夾送輥，操作工必須預(yù)先測量夾送輥的實(shí)際輥縫并通過 知控制系統(tǒng)。雖然手動(dòng)標(biāo)定可以在任意時(shí)刻完成，但是，推薦只在非正常工況下使用。自動(dòng)標(biāo)定順控器先將上夾送輥上抬至全開位置以對(duì)位置傳感器進(jìn)行清零，然后，標(biāo)定順控器將上夾送輥落下直到上夾送輥和下夾送輥以設(shè)定的壓力彼此接觸并完成傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)的調(diào)平，使兩側(cè)壓力偏差為零。這個(gè)壓力所處的位置被控制系統(tǒng)記憶并當(dāng)作零輥縫。 在夾送輥的風(fēng)、水、油、電、液壓等各系統(tǒng)條件 具備好后，當(dāng)操作工將夾送輥的操作方式切換到標(biāo)定方式時(shí)，夾送輥進(jìn)入標(biāo)定（ a） 夾送輥壓靠 (b)夾送輥待機(jī) 方式，當(dāng)操作 工 點(diǎn)擊自動(dòng)標(biāo)定開始請(qǐng)求后，夾送輥的自動(dòng)標(biāo)定過程開始，自動(dòng)標(biāo)定將通過圖 3 來進(jìn)行詳細(xì)的描述，具體步驟以及每步含義為： 1 2時(shí) 間夾送輥輥縫34567 891 01 1 1 21 3全 部 打 開 ， 液 壓 缸 “ 0 ” 行 程接 近 開 關(guān)標(biāo) 定 重 量減 速 位 置接 觸 位 置自 動(dòng) 標(biāo) 定 完 成 位 置夾 送 輥 標(biāo) 定 順 序圖 3 夾送輥標(biāo)定過程簡圖 (1)果夾送輥先前進(jìn)行過標(biāo)定，則夾送輥將以一個(gè)斜坡位置基準(zhǔn)上抬；反之，若夾送輥先前沒進(jìn)行過標(biāo)定，則夾送輥將以一個(gè)固定的速度進(jìn)行抬升。 (2)送輥將進(jìn)行減速， 然后繼續(xù)以低速抬升直至在一個(gè)特定的時(shí)間之內(nèi)位置沒有變化。這步的目的是確保液壓缸完全縮回到位。 (3)個(gè)預(yù)標(biāo)定只是提供了一個(gè)粗略的標(biāo)定以允許標(biāo)定順控器繼續(xù)執(zhí)行，但對(duì)于投入生產(chǎn)來說還不十分精確。上、下夾送輥將以 1 m/s 的速度旋轉(zhuǎn)。 (4)開液壓缸的端部，直到活塞桿遠(yuǎn)離液壓缸的緩沖墊部分。 (5)： 5 (6) s 以后，夾送輥將根據(jù)壓力傳感器對(duì)傳動(dòng) 側(cè)和操作側(cè)的重量進(jìn)行計(jì)算并且在這個(gè)輥縫位置，壓力反饋被同時(shí)標(biāo)定。 (7) 低速方式下降直到上輥接觸到下輥，這靠壓力反饋是否大于最小壓力基準(zhǔn)來進(jìn)行判定。當(dāng)接觸位置被檢測，夾送輥從位置控制切換到壓力控制。 (8)9 (9)送輥將進(jìn)行調(diào)平處理，以消除傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)的壓力偏差。 (10).5 s 延時(shí)以后，位置傳感器將依據(jù)零輥縫進(jìn)行標(biāo)定。這個(gè)延時(shí)是必須的，以允許對(duì)輥縫進(jìn)行平均值計(jì)算來消除由于輥?zhàn)悠膸淼钠睢?(11) (12)動(dòng)裝置停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 2 常見標(biāo)定故障 下輥無法壓靠 按照設(shè)計(jì)要求，攀鋼 1450軋板廠地下卷取機(jī)的上、下夾送輥的輥徑范圍分別自動(dòng)標(biāo)定完成位置 減速位置 標(biāo) 定重量 接觸位置 夾送輥輥縫全部打開，液壓缸“ 0”行程 接近開關(guān) 夾送輥標(biāo)定順序 時(shí)間 是 906920 506520 是在現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)上、下夾送輥中任一輥徑使用偏下限時(shí)，在標(biāo)定過程中，即使夾送輥伺服液壓缸全部伸出，上下夾 送輥也根本無法壓靠，更不用說上下兩根夾送輥同時(shí)使用偏下限這種極端的情況。 零輥縫不準(zhǔn) 夾送輥的整個(gè)標(biāo)定過程能夠正常完成，但完成標(biāo)定后，實(shí)測輥縫和 顯示的輥縫存在較大的誤差，導(dǎo)致輥縫不準(zhǔn)。嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致帶鋼穿過夾送輥時(shí)，夾送輥無法產(chǎn)生咬鋼彈跳，從而使卷取機(jī)進(jìn)入故障狀態(tài)。 夾送輥速度波動(dòng)大 夾送輥的標(biāo)定過程無法正常結(jié)束，在標(biāo)定順序的第 411 步之間，夾送輥 的速度反饋值在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)無法保持在設(shè)定值允許的誤差范圍內(nèi)，標(biāo)定過程也會(huì)直接被終止，從而使系統(tǒng) 直接由標(biāo)定方式進(jìn)入到故障方式。 夾送輥始終不能到達(dá)標(biāo)定壓力 在標(biāo)定順序的第 8 步，夾送輥無法將壓靠力調(diào)整到預(yù)先設(shè)定的標(biāo)定壓力， 在時(shí)間間隔內(nèi) 標(biāo)定順控器故障退出，超時(shí)進(jìn)入故障模式。 夾送輥調(diào)平無法完成 夾送輥在進(jìn)入標(biāo)定順序后，能夠完成標(biāo)定壓力的調(diào)節(jié)，但兩側(cè)調(diào)平始終無法正常完成，導(dǎo)致標(biāo)定過程故障退出。 3 原因分析及治理措施 上下輥無法壓靠 故障 這是一個(gè)典型的設(shè)計(jì)缺陷， 對(duì)于這種由于設(shè)計(jì)導(dǎo)致的問題，現(xiàn)場不可能對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行變更和重新設(shè)計(jì)，所以 目前采取的處理措施是，在磨損嚴(yán)重的下輥軸承座下增加墊片， 保證上輥在液壓缸伸出到位 前就能夠可靠地接觸，這樣 使 輥徑接近 下極限 從而 瀕臨報(bào)廢 的輥?zhàn)幽軌蛘?地 使用。 零輥縫不準(zhǔn) 故障 在標(biāo)定過程中，操作工除了 需要關(guān)注的相關(guān)信息 以外，還需要在現(xiàn)場實(shí)際觀察設(shè)備的動(dòng)作情況，確保整個(gè)標(biāo)定過程上夾送輥在運(yùn)動(dòng)過程中不發(fā)生任何卡阻，如果上輥和下輥還沒有實(shí)際壓靠就出現(xiàn)了接觸壓力， 說明 運(yùn)動(dòng)過程有卡阻 ， 若 無 人在現(xiàn)場實(shí)際確認(rèn)，則系統(tǒng)就會(huì)把卡阻處作為輥縫零位，導(dǎo)致系統(tǒng)位置偏差遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出范圍。故每次現(xiàn)場檢修后，恢復(fù)生產(chǎn)前，機(jī)械專業(yè)相關(guān)人員必須在維護(hù)模式下點(diǎn)動(dòng)夾送輥上輥升降，確保整個(gè)動(dòng)作過程完全 順暢，以確保標(biāo)定過程中上輥能夠可靠地與下輥接觸，并且在標(biāo)定結(jié)束后應(yīng)再次通過壓銅棒或鉛絲的辦法來校驗(yàn)標(biāo)定的準(zhǔn)確性以使輥縫真實(shí)、可靠。 夾送輥速度波動(dòng) 故障 夾送輥 使 用的是 司生產(chǎn)的6 變頻器 來 傳動(dòng)，當(dāng) 工作在 1 m/s 的線速度標(biāo)定 方式 時(shí)，由于上輥輥徑在 906920000/0 r/ 給定 轉(zhuǎn)速 r/在如此低轉(zhuǎn)速的 條件 下，傳動(dòng)系統(tǒng)將處于工作的非穩(wěn)定區(qū)域，一旦控制系統(tǒng)檢測出傳動(dòng)系統(tǒng)的速度波動(dòng)在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)沒有恢復(fù) ，則會(huì)立即退出標(biāo)定模式而直接切入故障模式。 針對(duì)這樣的情況，一是通過調(diào)整傳動(dòng)系統(tǒng)在低頻工作時(shí)的參數(shù)來適應(yīng)標(biāo)定的要求；二是確保系統(tǒng)各環(huán)節(jié)工作正常，使標(biāo)定速度完全滿足要求。 夾送輥始終不能到達(dá)標(biāo)定壓力 故障 由于夾送輥磨削質(zhì)量不好或在夾送輥使用 周期的后期，當(dāng)夾送輥的偏心力過大使得標(biāo)定壓力始終在波動(dòng)，無法在規(guī)定時(shí)間之內(nèi)維持在設(shè)定的標(biāo)定壓力偏差范圍內(nèi)，系統(tǒng)也會(huì)退出標(biāo)定模式直接切入故障模式。我廠控制系統(tǒng)中 偏心力設(shè)定值 是標(biāo)定設(shè)定壓力的 1/10， 即 4.9 對(duì)這個(gè)問題，通過在控制程序內(nèi)適當(dāng)增加偏差值的方式來解 決，使標(biāo)定能夠通過，又不至于嚴(yán)重影響鋼卷卷形。 夾送輥調(diào)平無法完成 故障 當(dāng) 下 夾送輥 安裝不水平或 兩側(cè)伺服閥工作狀況不理想，出現(xiàn)不受控時(shí)，夾送輥的調(diào)平在設(shè)定時(shí)間內(nèi)也將無法按時(shí)完成，系統(tǒng)也將終止正常的標(biāo)定程序轉(zhuǎn)入故障處理流程。 對(duì)于 這樣的情況，除了保證安裝質(zhì)量以外，在維護(hù)上應(yīng)當(dāng)經(jīng)常跟蹤 伺服閥 的工作情