軋機伺服閥狀態監測技術的研究

楊金華（武鋼集團鄂鋼公司機動工程部，湖北 鄂州 436000）

軋機伺服閥狀態監測技術的研究

楊金華
（武鋼集團鄂鋼公司機動工程部，湖北 鄂州 436000）

摘 要：設備診斷技術包括設備的狀態監測和故障診斷兩個方面，它在設備管理中具有重要的作用。寬厚板廠精軋機伺服閥是厚度控制關鍵系統，伺服系統不穩定，容易軋制出厚度超差的鋼板，產生廢品。通過對伺服閥使用狀態進行監測，可以及時掌握伺服閥狀態，將伺服閥故障控制在萌芽階段，保證了軋機正常生產，避免廢品產生。

關鍵詞：軋機；液壓伺服系統；伺服閥；監測

1 前言

寬厚板廠精軋機液壓伺服系統隨著工況條件變化，伺服閥存在閥芯磨損、油液污染、振動大等現象，從而導致伺服閥出現顫動、運動緩慢以及震蕩等故障，當伺服閥性能進一步劣化后，就會導致軋機厚度自動控制系統不穩定，鋼板厚度出現超差的幾率明顯加大，制造大量廢品，造成損失。而采用傳統點檢方式又無法掌握伺服閥運行狀態，伺服閥損壞往往都是出現廢品損失后才檢查發現的。

因此，通過摸索伺服閥性能劣化規律，研究伺服閥的狀態監測技術，提前發現問題提前處置，變事后控制為事前控制，可將伺服閥故障消滅在萌芽狀態，大大減少廢品的產生。

2 伺服閥在軋機厚度自動控制系統中的作用

軋機采用的厚度自動控制系統（AGC系統）包括液壓壓上和電動壓下兩部分。對于軋機設備來說軋機的厚度自動控制系統屬于是最為核心的部分。在對鋼板進行軋制的過程中，軋機中的“過程控制”會自動生成軋制規章，對輥縫值進行確定，首先利用電動壓下將其粗略的設定到一定開度，然后再利用液壓壓上對其進行更加精確的設定。在進行軋制的過程中軋機“基礎自動化”將波動變化轉換成AGC油缸柱塞桿波動，通過位置傳感器對信號進行反饋，從而對伺服閥進行調節，以此對AGC油缸進行控制，完成放油或者是進油的任務，通過對輥縫和軋制例進行調節，從而完成對鋼板厚度差的控制，以此來實現恒輥縫調節控制軋制。伺服閥是AGC中最為關鍵的控制元件，其性能狀況直接影響到對軋機精度的控制，因此，伺服閥在軋機厚度自動控制系統中起著關鍵作用。

3 伺服閥狀態監測的技術方案

在比較惡略的工作環境中伺服閥會極其容易產生缺陷和異常，在通常情況下，這些外在的因素會使得伺服閥控制曲線出現一定的差異性，如果對這些情況不進行及時的處理，存在的缺陷將會進行進一步的發展，就此發展下去會使得伺服閥出現嚴重的故障。所以，伺服閥的狀態指標進行有效監控，是提前發現其故障苗頭的關鍵。伺服閥狀態指標包括靜態指標和動態指標，其靜態指標為“零漂”，動態指標為“反饋信號”與“給定信號”。把伺服閥的零漂、反饋信號、給定信號作為監測伺服閥運行狀態的特征信號，對“給定信號”和“反饋信號”進行采取，并且對偏差變化情況進行分析，總結實踐經驗。

其實施過程為：采取自動程序，捕捉偏差超標出現的次數，對在一定周期內偏差“異常”出現的頻率進行統計，與伺服閥正常時在一定時間內出現的頻率進行比對，從而得出伺服閥是否存在劣化，劣化程度如何的判斷結論。伺服閥一旦出現異常，可提前將其進行切換，并將處于劣化狀態的伺服閥更換下線修復，防止發生廢品損失。

4 伺服閥狀態監測技術方案的實施

4.1 獲取伺服閥狀態的特征信號

當伺服閥處于正常狀態下，其零漂小，反饋信號與給定信號曲線偏差也很小，兩曲線基本一致，而異常狀態下的伺服閥零漂大，反饋信號與給定信號曲線偏差較大，有曲線分離的現象。從軋機控制系統中可以直接獲取“零漂”、“反饋信號曲線”、“給定信號曲線”等特征信號。

4.2 建立伺服閥異常狀態參數的控制標準

通過反復實踐，摸索歸納出伺服閥運行時“零漂”、“給定信號曲線”、“反饋信號曲線”三項指標的變化規律，從而確定伺服閥參數的控制標準。

零漂控制標準的確定：伺服閥出廠說明書要求伺服閥零漂控制在2%以內，但經實踐摸索總結，當伺服閥零漂在10%以內，AGC控制系統能夠進行自動補償，不會影響軋機控制精度。

因此，設定伺服閥正常偏差的標準為：零漂≤10%、偏差P≤20%，確定伺服閥劣化的標準為：靜態參數“零漂“超過10%；動態參數P超過20%且持續時間超過20ms為異常，且在2h時間周期內，異常現象累計出現達10次及以上。

伺服閥出現以上兩種情況的任何一種，都意味伺服閥性能狀況劣化，已處于故障初期，必須要下線修復，這也是伺服閥劣化的參數標準，若繼續使用會導致伺服閥不受控，易軋制出厚度超差的鋼板，產生廢品。

4.3 設計程序自動報警提示

精軋機自動控制系統帶有一套PDA系統，可以按設定要求在線記錄精軋機運行過程中的各種技術數據，包括伺服閥零漂、給定信號和反饋信號運行參數。通過設計報警提示程序，對伺服閥進行狀態評估、判斷，超過給定標準值，及時報警提示，當班操作人員就能快速切換伺服閥。

結語

根據伺服閥狀態監測方案，對伺服閥的狀態參數進行實時監控，實時捕捉其異常狀態并及時報警提示，指導操作人員快速切換伺服閥，有效防止了廢品的產生。自2012年3月開始試用伺服閥狀態監測技術，通過邊試用邊完善，現在能夠及時掌握伺服閥運行狀態，將伺服閥故障控制在萌芽階段，從而減少因為伺服閥而導致的浪費，據有效數據統計，減少伺服閥故障每年可減少1000多噸廢品，大大提高了成材率，降低因為伺服閥而導致的出現廢品情況，為企業提高經濟效益。

參考文獻

[1]魏立華.軋機AGC系統伺服閥在線監測診斷技術[J].武鋼技術，2013，51 （06）：15-17.

中圖分類號：TG333

文獻標識碼：A