ACIDA扭矩监测诊断系统在轧机接轴监测中的应用

穆力波

【摘 要】主要介绍了宽厚板厂改造后的扭矩监测诊断系统。使用了福伊特驱动技术有限公司的振动监测、维护、诊断系统，在实施在线力矩监测、保护接轴的基础之上，优化工艺控制，提高产品质量。

【关键词】力矩；监测；诊断

【中图分类号】F407.4【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0154-01

一、前言：

莱钢宽厚板工程建设完成后，生产规模为180万吨/年。本条生产线的产品范围：厚度5-100（400）mm，宽度1500-4100mm，长度3-18（24）m的钢板。

主要工艺设备为四辊可逆式粗轧机和精轧机各一套。其中精轧机工作辊规格为Φ1210/1110×4600 mm，最大轧制压力90000 kN，轧机刚度模数>9000 kN/ mm，主传动电机功率AC 2×9000 kW，额定力矩2×1719 kNm，过载力矩Max. 2×4298 kNm（250%），2根接轴型式为十字式主轴，轧制力矩Max.4300kNm（每根）。

在调试和试运行，多次出现精轧机接轴过载、电气传动过流跳电现象。而通过传动电流与IBA间接计算得出的扭矩控制模型并不能真实反应轧机接轴实际扭矩。为确切检测精轧机主传动接轴在轧制过程中的实际扭矩，福伊特公司为我厂监测一段时间轧制扭矩情况，用监测结果来检验并修正安全联轴器设定压力及轧制扭矩之间的关系。

二、系统概述：

在安全联轴器不能上线的情况下，我厂于2010年8月1号安装在线扭矩监测系统，对精轧机接轴轧制扭矩进行监测。

万向轴的基本数据：

电机额定扭矩为：1720kNm，275%电流扭矩为：4730kNm。

电机侧关节额定扭矩：6810kNm，极限扭矩为：9874kNm。

轧辊侧关节额定扭矩：5250kNm，极限扭矩为：7612kNm。

2.1 系统组成

系统由应变片、保护环、无线接收装置、现场终端及电源装置和工作站组成。应变片安装在保护环内，整个保护环安装在接轴上，用于力矩的监测。通过无线接收将数据传送现场终端（25米），转换为4-20mA标准信号，通过网络传输到对应控制系统。在通过数据线和自动化二级系统IBA连接。本系统也可以接收电流、辊缝、温度等轧制信号。

2.2 系统工作原理

应变片检测接轴形变量，该形变量对应扭矩值。通过电路转换成标准信号输入工作站，对接轴实际扭矩进行实时检测和分析，通过通讯，将结果输送到二级计算机。

三、检测分析

3.1 接轴扭矩测量装置数据

在接轴扭矩测量装置的数据中，我们可以很清楚的看到接轴所承受的实际轧制扭矩（如图1）所示：

3.2 电机输出的计算扭矩与扭矩测量装置存在偏差

通过测量，发现电机输出的计算扭矩与扭矩测量装置存在偏差过大，对于传动轴，通过电机电流间接计算得出的扭矩值不能代表传动轴的真实扭矩。

从数据中我们可以看出，主电机输出的扭矩计算值与测量值存在一定的偏差，但在一个道次过程中，这种偏差变的越来越大，且偏差是随着速度的降低而变的越来越大。而其较大的偏差和轧制速度的变化有关（如图2）；

由图我们可以看出，扭矩测量值与主电机计算输出值一致，但随着轧制的进行，主电机的计算值偏差越来越大，加速轧制阶段扭矩测量值为3515.08，电机输出3428，偏差为87.08KNm；在减速轧制阶段扭矩测量值为3391.91，电机输出2853，偏差为538.91KNm；二级模型无法接受这样大的数据波动。

3.3 一级计算机对主电机的计算值进行了简单过滤，其趋势与扭矩测量值几乎一致（如图3），但其平均值较扭矩实际测量值较低（如表1所示），二级模型取的就是这个过滤值。

如图所示，一级计算机对主电机的计算扭矩进行了过滤，但其平均值与扭矩测量值存在偏差。

四、结论：

1、 轧制过程中，对传动轴的扭矩进行实时监测分析，可以真实反应接轴的受力情况，提供正确的反馈给轧制模型，结合轧制速度，轧制力，辊缝及其它相关数据进行工艺优化，从而减少传动轴的疲劳磨损，提高产品质量。

2、 通过测量，发现主电机计算的扭矩输出值与实测扭矩值偏差较大及其产生的原因，最后通过对一级系统进行合理的过滤，使其能够更真实的反应轧制的实际扭矩，同时满足二级模型数据的取值。

3、 介入轧线控制系统实现控制功能，充当机械安全联轴器作用。当监测的扭矩达到设定极限值，触发控制系统，轧线快停，以保护传动轴因大扭矩损坏。

4、 可以对传动轴的残余寿命进行分析提供可靠依据，为预制维护，备件计划提供支持。

参考文献

[1] 苗凯.扭矩监测系统研究.科学之友，2012年

[2] 凤成龙等.旋转轴上扭矩监测新方案.山西冶金，2012年

[3] 郭瑞.扭矩监测系统在轧机监控中的应用.科技致富向导，2009年