Φ300mm棒材機(jī)組啟停式飛剪改進(jìn)

馬社芳 王 恪 楊麗娟

一、概述

安鋼第一軋鋼廠Φ300mm棒材機(jī)組是一條半連軋生產(chǎn)線（圖1），生產(chǎn)Φ22～Φ32mm的圓鋼和螺紋鋼筋，啟停式飛剪（以下簡稱飛剪）安裝在4#、5#軋機(jī)之間，主要作用是切頭、切尾和事故碎斷，防止劈頭鋼對后道軋機(jī)咬入，或當(dāng)后道軋鋼出現(xiàn)故障時切斷軋件，防止擴(kuò)大事故。飛剪電機(jī)型號ZTFS-355-42、功率280kW、勵磁電壓220V、勵磁電流16.5A、電樞電壓440V、電樞電流718A、電機(jī)轉(zhuǎn)速420r/min。飛剪調(diào)試參數(shù)：剪刃回轉(zhuǎn)直徑500mm，減速比i=2.32，最高軋件線速度4.0m/s，超前率15%，額定最高線速度4.74m/s，剪刃停位角度180°，2#熱金屬檢測器（檢測軋件是否到飛剪前）距飛剪剪刃最小安裝距離為2.1m。

飛剪采用GE-9030 PLC控制系統(tǒng)（圖2），其中GE DV-300傳動裝置（6KDV3850Q4F25）控制剪切。飛剪主要包括飛剪速度控制、軋件剪切長度控制和剪刃位置控制。飛剪剪切所需信號主要有飛剪前1#、2#熱金屬檢測器、上游機(jī)架（4#機(jī)架）速度反饋值和飛剪電機(jī)編碼器脈沖值等。4#機(jī)架速度通過主機(jī)編碼器檢測得到，經(jīng)過脈沖分路器一路反饋到主機(jī)直流傳動控制裝置，另一路反饋到飛剪PLC高速計數(shù)模塊。飛剪前1#、2#熱金屬檢測器檢測到有鋼信號，特別是當(dāng)2#熱金屬檢測器得到軋件頭部信號時，PLC根據(jù)4#主機(jī)速度反饋值計算出剪切時間，對頭部進(jìn)行剪切。剪切后剪刃位置控制由安裝在飛剪電機(jī)的編碼器決定。

二、存在問題及原因分析

Φ300mm棒材機(jī)組生產(chǎn)能力強，鋼材軋制速度相應(yīng)提高，但另一方面飛剪故障也隨之增多，時常出現(xiàn)切頭不穩(wěn)定，頭部剪切長度不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)切不到頭部或中間剪切一刀等事故。影響鋼材經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而且人機(jī)結(jié)合頻率增加嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)。

1.飛剪前熱金屬檢測器信號誤動作或干擾

熱金屬檢測器靈敏度調(diào)整值對檢測有無軋件影響較大，由于熱金屬檢測器前跑槽發(fā)熱會干擾檢測器檢測信號，跑槽內(nèi)留有熱的氧化鐵皮也會干擾檢測器，因此若靈敏度調(diào)整值過大，誤認(rèn)為有軋件信號，造成飛剪誤動作，提前切頭；靈敏度調(diào)整值過小，在軋制過程中飛剪正常切頭后，當(dāng)鋼坯加熱不良，軋件中間有冷水印，造成檢測信號從無到有，出現(xiàn)一次低 高電平變化，均可導(dǎo)致中間多切一刀。

2.4#機(jī)架速度反饋值影響

應(yīng)使飛剪剪刃線速度水平分量略大于軋件速度。4#機(jī)架速度反饋值對飛剪切頭穩(wěn)定有較大影響，當(dāng)飛剪PLC輸出剪切信號后，若4#機(jī)架速度增加（軋件線速度增加），則可造成切頭過長，反之切頭過短或切不到頭。

三、解決措施

1.引入 3#、4#主機(jī)含鋼電流信號

3#、4#主機(jī)含鋼信號分別與1#、2#熱檢信號聯(lián)合，共同參與飛剪剪切控制，含鋼信號根據(jù)軋機(jī)咬鋼前后電機(jī)電流值變化進(jìn)行判斷。GE DV-300內(nèi)置電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器及勵磁特性曲線等各種功能，可非常容易采集到電機(jī)電流，將軋機(jī)電機(jī)電流讀到PLC中，程序見圖3。電機(jī)電流和電機(jī)額定電流的30%進(jìn)行比較，當(dāng)I1≥I2時，M08316動作，軋機(jī)已經(jīng)含鋼，輸出含鋼信號（%Q08316）。

從主PLC取出 3#、4#主機(jī)含鋼信號輸入到1#飛剪 PLC，分別與 1#、2#熱檢感光信號共同控制飛剪剪切，3#主機(jī)含鋼信號和1#熱檢、4#主機(jī)含鋼信號和2#熱檢均必須兩個同時有信號才認(rèn)為信號正常，兩個同時無信號才認(rèn)為信號丟失，其中任意一個無信號不會影響飛剪正常剪切。穩(wěn)定了3#、4#主機(jī)含鋼信號，即使熱檢信號干擾誤動作也不會影響飛剪正常剪切。

2.穩(wěn)定4#主機(jī)速度反饋信號

（1）將編碼器與主機(jī)脫離，減少主機(jī)震動對編碼器的損壞從而影響速度反饋信號。固定方法是在電機(jī)非負(fù)荷端大地面上，做一塊預(yù)埋鐵將固定編碼器的架子焊在預(yù)埋鐵上，找好編碼器與電機(jī)軸的同軸度，編碼器軸與電機(jī)軸采用軟管連接。

（2）將編碼器至PLC柜的速度反饋信號電纜更換為屏蔽雙絞電纜，增加電纜抗干擾能力，防止速度反饋信號受干擾波動。

（3）優(yōu)化4#主機(jī)控制裝置參數(shù)（表1），提高4#主機(jī)機(jī)械特性和穩(wěn)定性。以優(yōu)化電流環(huán)參數(shù)為例，裝置自帶的toolbox軟件具有電流環(huán)優(yōu)化功能，外部條件就緒（如使電機(jī)堵轉(zhuǎn)、電機(jī)送上冷卻風(fēng)等條件）后，打開toolbox軟件菜單下self-tuning命令，選擇current reg selftune=start（電流環(huán)優(yōu)化開始）參數(shù)，優(yōu)化開始。調(diào)出toolbox軟件中的EINT、ARMINDUCTANCE參數(shù)，EINT值在優(yōu)化過程中應(yīng)接近于零，若EINT＞0，則增加ARMINDUCTANCE參數(shù)值，反之減小ARMINDUCTANCE值。DV-300裝置電流環(huán)優(yōu)化最終目的就是測試電樞回路電阻值和電樞回路電感值，得到電阻和電感值后，計算電流環(huán)調(diào)節(jié)器的PI參數(shù)，響應(yīng)快速性達(dá)10ms時，電機(jī)運行性能良好。

表1

上述措施實施后，飛剪剪切穩(wěn)定性明顯改善，剪切事故大幅下降，成材率提高，據(jù)統(tǒng)計年增經(jīng)濟(jì)效益53.6萬元。

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