ACIDA扭矩監測診斷系統在軋機接軸監測中的應用

穆力波

【摘 要】主要介紹了寬厚板廠改造后的扭矩監測診斷系統。使用了福伊特驅動技術有限公司的振動監測、維護、診斷系統，在實施在線力矩監測、保護接軸的基礎之上，優化工藝控制，提高產品質量。

【關鍵詞】力矩；監測；診斷

【中圖分類號】F407.4【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0154-01

一、前言：

萊鋼寬厚板工程建設完成后，生產規模為180萬噸/年。本條生產線的產品范圍：厚度5-100（400）mm，寬度1500-4100mm，長度3-18（24）m的鋼板。

主要工藝設備為四輥可逆式粗軋機和精軋機各一套。其中精軋機工作輥規格為Φ1210/1110×4600 mm，最大軋制壓力90000 kN，軋機剛度模數>9000 kN/ mm，主傳動電機功率AC 2×9000 kW，額定力矩2×1719 kNm，過載力矩Max. 2×4298 kNm（250%），2根接軸型式為十字式主軸，軋制力矩Max.4300kNm（每根）。

在調試和試運行，多次出現精軋機接軸過載、電氣傳動過流跳電現象。而通過傳動電流與IBA間接計算得出的扭矩控制模型并不能真實反應軋機接軸實際扭矩。為確切檢測精軋機主傳動接軸在軋制過程中的實際扭矩，福伊特公司為我廠監測一段時間軋制扭矩情況，用監測結果來檢驗并修正安全聯軸器設定壓力及軋制扭矩之間的關系。

二、系統概述：

在安全聯軸器不能上線的情況下，我廠于2010年8月1號安裝在線扭矩監測系統，對精軋機接軸軋制扭矩進行監測。

萬向軸的基本數據：

電機額定扭矩為：1720kNm，275%電流扭矩為：4730kNm。

電機側關節額定扭矩：6810kNm，極限扭矩為：9874kNm。

軋輥側關節額定扭矩：5250kNm，極限扭矩為：7612kNm。

2.1 系統組成

系統由應變片、保護環、無線接收裝置、現場終端及電源裝置和工作站組成。應變片安裝在保護環內，整個保護環安裝在接軸上，用于力矩的監測。通過無線接收將數據傳送現場終端（25米），轉換為4-20mA標準信號，通過網絡傳輸到對應控制系統。在通過數據線和自動化二級系統IBA連接。本系統也可以接收電流、輥縫、溫度等軋制信號。

2.2 系統工作原理

應變片檢測接軸形變量，該形變量對應扭矩值。通過電路轉換成標準信號輸入工作站，對接軸實際扭矩進行實時檢測和分析，通過通訊，將結果輸送到二級計算機。

三、檢測分析

3.1 接軸扭矩測量裝置數據

在接軸扭矩測量裝置的數據中，我們可以很清楚的看到接軸所承受的實際軋制扭矩（如圖1）所示：

3.2 電機輸出的計算扭矩與扭矩測量裝置存在偏差

通過測量，發現電機輸出的計算扭矩與扭矩測量裝置存在偏差過大，對于傳動軸，通過電機電流間接計算得出的扭矩值不能代表傳動軸的真實扭矩。

從數據中我們可以看出，主電機輸出的扭矩計算值與測量值存在一定的偏差，但在一個道次過程中，這種偏差變的越來越大，且偏差是隨著速度的降低而變的越來越大。而其較大的偏差和軋制速度的變化有關（如圖2）；

由圖我們可以看出，扭矩測量值與主電機計算輸出值一致，但隨著軋制的進行，主電機的計算值偏差越來越大，加速軋制階段扭矩測量值為3515.08，電機輸出3428，偏差為87.08KNm；在減速軋制階段扭矩測量值為3391.91，電機輸出2853，偏差為538.91KNm；二級模型無法接受這樣大的數據波動。

3.3 一級計算機對主電機的計算值進行了簡單過濾，其趨勢與扭矩測量值幾乎一致（如圖3），但其平均值較扭矩實際測量值較低（如表1所示），二級模型取的就是這個過濾值。

如圖所示，一級計算機對主電機的計算扭矩進行了過濾，但其平均值與扭矩測量值存在偏差。

四、結論：

1、 軋制過程中，對傳動軸的扭矩進行實時監測分析，可以真實反應接軸的受力情況，提供正確的反饋給軋制模型，結合軋制速度，軋制力，輥縫及其它相關數據進行工藝優化，從而減少傳動軸的疲勞磨損，提高產品質量。

2、 通過測量，發現主電機計算的扭矩輸出值與實測扭矩值偏差較大及其產生的原因，最后通過對一級系統進行合理的過濾，使其能夠更真實的反應軋制的實際扭矩，同時滿足二級模型數據的取值。

3、 介入軋線控制系統實現控制功能，充當機械安全聯軸器作用。當監測的扭矩達到設定極限值，觸發控制系統，軋線快停，以保護傳動軸因大扭矩損壞。

4、 可以對傳動軸的殘余壽命進行分析提供可靠依據，為預制維護，備件計劃提供支持。

參考文獻

[1] 苗凱.扭矩監測系統研究.科學之友，2012年

[2] 鳳成龍等.旋轉軸上扭矩監測新方案.山西冶金，2012年

[3] 郭瑞.扭矩監測系統在軋機監控中的應用.科技致富向導，2009年