專利名稱：軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬軋機(jī)安全保護(hù)技術(shù)領(lǐng)，尤其涉及軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
中國專利“軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷斷裂的在線診斷方法”，專利號(hào)200710191295. 5，介紹了一種軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷斷裂的在線診斷方法。該方法可以 在線診斷安全銷是發(fā)生在軋機(jī)瞬時(shí)大負(fù)載沖擊的斷裂，還是疲勞斷裂。但是，該方法未能進(jìn)一步區(qū)分安全銷是在瞬時(shí)大負(fù)載沖擊下的正常保護(hù)斷裂，還是在超極限剪切扭矩下被剪斷，并且該方法不能對(duì)安全銷該剪斷而未剪斷的狀態(tài)進(jìn)行診斷，該方法還存在對(duì)疲勞斷裂診斷準(zhǔn)確率不高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控方法，本發(fā)明可以對(duì)安全銷的在線狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)控，即在線監(jiān)控安全銷是否發(fā)生了受大負(fù)載沖擊而正常斷裂、該剪斷而未剪斷、疲勞斷裂以及超極限剪切扭矩剪斷的現(xiàn)象。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控方法，其特征在于，在軋機(jī)咬鋼和正常軋制過程中，若軋機(jī)瞬時(shí)沖擊性負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到了主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)最大容許輸出轉(zhuǎn)矩的I. I I. 6倍，主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度由陡然下降轉(zhuǎn)變成陡然上升，速度上升率大于300轉(zhuǎn)/分/秒，則軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了正常保護(hù)斷裂；若軋機(jī)的瞬時(shí)沖擊負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)最大容許輸出轉(zhuǎn)矩的I. 6倍，電動(dòng)機(jī)速度回升速率大于400轉(zhuǎn)/分/秒，則軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了超極限剪切扭矩剪斷的不正?，F(xiàn)象；若軋機(jī)的瞬時(shí)沖擊負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)最大容許輸出轉(zhuǎn)矩的I. 6倍，電動(dòng)機(jī)速度回升速率小于400轉(zhuǎn)/分/秒，則軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了該剪斷而未剪斷的不正常狀態(tài)；在連軋機(jī)組正常軋制過程中，除連軋機(jī)組第一個(gè)機(jī)架之外的其余機(jī)架主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)在其上游機(jī)架中仍然有鋼的情況下出現(xiàn)陡然升速，升速速率在150轉(zhuǎn)/分/秒以上，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)陡然速升后的700毫秒時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩降至5%電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩以下并能持續(xù)150毫秒以上，則軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了疲勞斷裂。為了防止軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受瞬時(shí)大負(fù)載沖擊而損壞，通常在其傳動(dòng)鏈上設(shè)置保護(hù)安全銷。我們知道，對(duì)于軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一組新安全銷，在投入使用前，其實(shí)際剪切扭矩的大小將取決于多方面的因素，如安全銷的材質(zhì)和加工精度等；在投入使用后，其實(shí)際剪切扭矩的大小還將取決于安裝的精度以及疲勞沖擊情況。這也就是說，即使軋機(jī)傳動(dòng)傳動(dòng)鏈上設(shè)置了保護(hù)安全銷，如果安全銷使用不當(dāng)，軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保護(hù)安全銷必然會(huì)出現(xiàn)該斷不斷或不該斷而斷的現(xiàn)象。故此，為了使軋機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保護(hù)安全銷有效地發(fā)揮其安全保護(hù)作用，就必須要對(duì)安全銷的在線狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)控，即在線監(jiān)控安全銷是否發(fā)生了該剪斷而剪斷、該剪斷而未剪斷、不該剪斷而剪斷以及超極限剪切扭矩剪斷的現(xiàn)象，一旦軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了上述現(xiàn)象，軋機(jī)控制系統(tǒng)將及時(shí)給出相應(yīng)的故障信息，這樣便于設(shè)備維護(hù)人員對(duì)軋機(jī)尤其是連軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保護(hù)安全銷的使用狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管，避免該問題的重復(fù)發(fā)生，由此使軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保護(hù)安全銷始終處在受控狀態(tài)。為此，我們獨(dú)立地設(shè)計(jì)了一種軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控方法，該方法不僅能夠在線診斷出安全銷是瞬時(shí)大負(fù)載沖擊所致的正常斷裂還是安全銷疲勞斷裂，而且還能診斷出安全銷該剪斷而未剪斷以及超極限剪切扭矩剪斷的故障狀態(tài)。該方法在2012年I月在馬鋼小H連軋生產(chǎn)線投入了試運(yùn)行，實(shí)際使用效果很好。為了獲得穩(wěn)定可靠的安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控方法，就必須要充分了解在軋機(jī)各種事故狀態(tài)下軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷的狀態(tài)與主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩所呈現(xiàn)出的特征之間的關(guān)系。通過對(duì)大量軋機(jī)事故狀態(tài)下主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩特征的研究發(fā)現(xiàn)(1)在軋機(jī)咬鋼和正常軋制過程中，若軋機(jī)瞬時(shí)沖擊性負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到了
軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)最大容許輸出轉(zhuǎn)矩的I. I I. 6倍之間時(shí),軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了斷裂，并且在安全銷斷裂后，主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度由陡然下降轉(zhuǎn)變成陡然上升，速度上升率大于300轉(zhuǎn)/分/秒，則說明軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了正常保護(hù)斷裂，如下圖I所示；
(2)在軋機(jī)咬鋼和正常軋制過程中，若軋機(jī)的瞬時(shí)沖擊負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)最大容許輸出轉(zhuǎn)矩的I. 6倍(通常安全銷的極限剪切扭矩約為電動(dòng)機(jī)最大容許輸出轉(zhuǎn)矩的I. 4倍)，并且在負(fù)載瞬時(shí)沖擊之后的軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)速度回升過程中，電動(dòng)機(jī)速度回升速率大于400轉(zhuǎn)/分/秒，則說明軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了超極限剪切扭矩剪斷的不正?，F(xiàn)象，如下圖2所示；軋機(jī)的瞬時(shí)沖擊負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)最大容許輸出轉(zhuǎn)矩的I. 6倍，若電動(dòng)機(jī)速度回升速率小于400轉(zhuǎn)/分/秒，則說明軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了該剪斷而未剪斷的不正常狀態(tài)，如下圖3所示；(3)在連軋機(jī)組正常軋制過程中，除連軋機(jī)組第一個(gè)機(jī)架之外的其余機(jī)架主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)在其上游機(jī)架(即來料機(jī)架)中仍然有鋼的情況下出現(xiàn)陡然升速(升速速率在150轉(zhuǎn)/分/秒以上)，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)陡然速升后的700毫秒時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩降至5%電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩以下并能持續(xù)150毫秒以上，并且安全銷未發(fā)生正常保護(hù)斷裂以及超極限扭矩下剪切斷裂，則說明該軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了因疲勞而出現(xiàn)的非正常斷裂，如下圖4所示；(4)軋機(jī)在瞬時(shí)沖擊性負(fù)載作用下主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度并不是以一條恒定斜率的直線降速，而是以多段不同斜率的直線形式陡然下降，這就是說，軋機(jī)因瞬間軋卡而產(chǎn)生的瞬時(shí)沖擊性負(fù)載在整個(gè)軋機(jī)卡阻過程中是一個(gè)變化量，這樣，診斷傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在軋機(jī)瞬間軋卡過程中是否發(fā)生了斷裂，就必須要計(jì)算軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在軋機(jī)負(fù)載沖擊的過程中的不同段所承受的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩是否達(dá)到了其最小剪切扭矩值(I. I倍電動(dòng)機(jī)最大允許輸出轉(zhuǎn)矩)；(5)軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷的斷裂不僅與軋機(jī)瞬時(shí)沖擊負(fù)載的大小有關(guān)，而且也與瞬時(shí)沖擊性負(fù)載的作用時(shí)間長短有關(guān)，瞬時(shí)沖擊負(fù)載越大，作用的時(shí)間越長，則安全銷就越容易發(fā)生斷裂事故，對(duì)于小H型鋼軋機(jī)而言，較大的沖擊性負(fù)載若持續(xù)40毫秒以上，通常即可使軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生斷裂。以下是軋機(jī)數(shù)據(jù)采集和顯示系統(tǒng)所給出的軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷4種典型狀態(tài)下主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩波形。通過上述對(duì)軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷4種典型狀態(tài)與主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度以及實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩特征之間的關(guān)系的研究，我們可知，要實(shí)現(xiàn)軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控，關(guān)鍵是如何在線實(shí)時(shí)計(jì)算軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷的實(shí)際剪切扭矩，即折算到主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸出軸上的軋機(jī)實(shí)際負(fù)載扭矩。在充分考慮軋機(jī)控制系統(tǒng)的計(jì)算能力的前提下，為了獲得較為準(zhǔn)確有效的軋機(jī)實(shí)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，馬鋼小H型鋼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線診斷控制程序可以將主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的采樣周期設(shè)定在50毫秒或以下，并以40-50毫秒為一個(gè)計(jì)算周期，即以40-50毫秒為一時(shí)間段實(shí)時(shí)計(jì)算軋機(jī)實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩。針對(duì)每個(gè)時(shí)間段或采樣周期(如40毫秒)的軋機(jī)實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩，可以通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩公式計(jì)
算獲得。

式中GD2-軋機(jī)整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)折算到電動(dòng)機(jī)輸出軸上的飛輪慣量，牛頓 米2 ;Ani—兩個(gè)電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速采樣點(diǎn)之間的速度差(轉(zhuǎn)/分)，即Ani =；Ati—第i個(gè)采樣周期時(shí)間，對(duì)于小H型鋼軋機(jī)，每個(gè)采樣周期時(shí)間可以設(shè)定為
40毫秒；Tdi——第i個(gè)采樣點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩，牛頓·米；TLi—第i個(gè)采樣點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩，即軋機(jī)的實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩，牛頓·米。上式中的GD2可通過軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)空載起動(dòng)過程中的電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和轉(zhuǎn)矩波形以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩公式計(jì)算獲得。根據(jù)軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷上述的4種典型狀態(tài)的特征，設(shè)軋機(jī)實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩為IV，軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩和最大輸出轉(zhuǎn)矩分別為TdN和ΤΛ(馬鋼小H型鋼軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tffl( = 25kNm)為額定輸出轉(zhuǎn)矩Ttffl ( = 15. 5kNm)的I. 61倍)，現(xiàn)以馬鋼小H型鋼連軋機(jī)為例，給出軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控程序流程圖。


下面結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明圖I馬鋼小H型鋼15#軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在瞬時(shí)負(fù)載沖擊下發(fā)生正常保護(hù)斷裂時(shí)的電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩波形。圖2.馬鋼小H型鋼15#軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在超極限剪切扭矩下發(fā)生斷裂時(shí)的電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和輸出轉(zhuǎn)矩波形。圖3馬鋼小H型鋼15#軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在超極限剪切扭矩下未發(fā)生斷裂時(shí)的電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和輸出轉(zhuǎn)矩波形。圖4馬鋼小H型鋼2#軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在上游機(jī)架仍然有鋼的正常軋制過程中發(fā)生疲勞斷裂時(shí)的電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩波形。圖5軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序的數(shù)據(jù)采樣和計(jì)算處理流程圖。圖6軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序流程圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷上述的4種典型狀態(tài)的特征，設(shè)軋機(jī)實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 Υ，軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩和最大輸出轉(zhuǎn)矩分別為TdN和ΤΛ(馬鋼小H型鋼軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tffl( = 25kNm)為額定輸出轉(zhuǎn)矩Ttffl ( = 15. 5kNm)的I. 61倍)，現(xiàn)以馬鋼小H型鋼連軋機(jī)為例，詳細(xì)介紹軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控方法。馬鋼小H型鋼軋機(jī)控制系統(tǒng)通過T0SLINE-S20通訊網(wǎng)線以2Mbps的傳輸速度從軋機(jī)主傳動(dòng)逆變器獲得主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩。這樣，由上圖5和圖6可知，為了在軋機(jī)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控，在軋機(jī)的軋制狀態(tài)下，軋機(jī)控制系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控程序以設(shè)定的采樣周期對(duì)軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行采樣，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序始終存儲(chǔ)當(dāng)前米樣時(shí)刻及上一個(gè)米樣時(shí)刻的主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩值，并在每個(gè)米樣周期內(nèi)計(jì)算當(dāng)前和上一個(gè)采樣 點(diǎn)之間的時(shí)間段內(nèi)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度變化率以及當(dāng)前采樣時(shí)刻的主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩。在完成上述采樣和計(jì)算后，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序首先判斷當(dāng)前采樣時(shí)刻主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩是否處在I. I I. 6倍的電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩之間或大于I. 6倍的電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩(I)若電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩處在I. I I. 6倍的電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩之間，則說明當(dāng)前和上一個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)間段內(nèi)的電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩過大，有可能導(dǎo)致傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷斷裂，這樣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序?qū)⑴袛嘣谠摬蓸訒r(shí)間段內(nèi)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度變化率是否小于和等于零，若電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度變化率小于或等于零，這表明電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍然大于或等于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也表明傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷還沒有發(fā)生斷裂。通過大量的安全銷斷裂事故的分析可知，軋機(jī)的瞬時(shí)負(fù)載沖擊有時(shí)可能會(huì)持續(xù)數(shù)個(gè)采樣周期，在這幾個(gè)采樣周期內(nèi)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小也將有所不同，有的采樣段，負(fù)載轉(zhuǎn)矩沖擊相當(dāng)大，有的則相當(dāng)小，并且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷有時(shí)在負(fù)載沖擊大的采樣周期內(nèi)并沒有即刻發(fā)生斷裂，而是在后續(xù)較小的負(fù)載沖擊下發(fā)生了斷裂。鑒于此，一旦對(duì)應(yīng)某個(gè)采樣點(diǎn)電動(dòng)機(jī)實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩處在I. I 1.6倍的電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩之間時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序?qū)⒃诿總€(gè)采樣周期判斷一次電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度變化率是否仍然小于或等于零，若電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度變化率變成大于零的狀態(tài)，則傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序?qū)⑴袛嚯妱?dòng)機(jī)實(shí)際速度變化率是否大于或等于300轉(zhuǎn)/分/秒，若成立，則說明軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在軋機(jī)瞬時(shí)大負(fù)載沖擊后發(fā)生了斷裂，這樣，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序?qū)⒘⒖谭怄i連軋機(jī)組各軋機(jī)主傳動(dòng)逆變器的使能信號(hào)，使連軋機(jī)組自由停車，同時(shí)該監(jiān)控程序給出該機(jī)架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生正常保護(hù)斷裂的信息；若不成立，則軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在整個(gè)軋機(jī)瞬時(shí)負(fù)載沖擊的過程中未發(fā)生斷裂，這樣，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序又開始繼續(xù)判斷下一個(gè)采樣周期電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩是否處在I. I I. 6倍的電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩之間；(2)若電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于I. 6倍的電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩，則說明當(dāng)前和上一個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)間段內(nèi)的電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩超出了安全銷的極限剪切扭矩，有可能導(dǎo)致傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷斷裂，這樣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序?qū)⑴袛嘣谠摬蓸訒r(shí)間段內(nèi)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度變化率是否小于和等于零，若電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度變化率小于或等于零，這表明電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍然大于或等于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也表明傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷還沒有發(fā)生斷裂。這樣，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序?qū)⒃诿總€(gè)采樣周期判斷一次電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度變化率是否仍然小于或等于零，若電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度變化率變成大于零的狀態(tài)，則傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序?qū)⑴袛嚯妱?dòng)機(jī)實(shí)際速度變化率是否大于或等于400轉(zhuǎn)/分/秒，若成立，則說明軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在超極限剪切扭矩下發(fā)生了斷裂，這樣，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序?qū)⒘⒖谭怄i連軋機(jī)組各軋機(jī)主傳動(dòng)逆變器的使能信號(hào)，使連軋機(jī)組自由停車，同時(shí)該監(jiān)控程序給出該機(jī)架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在超極限剪切扭矩下斷裂的信息；若不成立，則軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在超極限剪切扭矩下未發(fā)生斷裂，即軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了該剪斷而未剪斷的異常現(xiàn)象，這樣，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序又開始繼續(xù)判斷下一個(gè)采樣周期電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩是否大于I. 6倍的電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩，同時(shí)該監(jiān)控程序給出該機(jī)架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在超極限剪切扭矩下未發(fā)生斷裂的信息。上述控制程序解決了在軋機(jī)大負(fù)載瞬時(shí)沖擊下傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控，而對(duì)于軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷疲勞斷裂的診斷，考慮到連軋機(jī)組第一個(gè)軋機(jī)(即連軋機(jī)組入口軋機(jī))與其余軋機(jī)安全銷的疲勞斷裂診斷的方式有所不同，故此，在此安全銷狀態(tài)監(jiān)控程序中分別設(shè)置了連軋機(jī)組第一個(gè)軋機(jī)安全銷疲勞斷裂診斷單元以及連軋機(jī)組其余軋機(jī)安全小疲勞斷裂診斷單元。針對(duì)連軋機(jī)組第一個(gè)軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷疲勞斷裂的狀態(tài)診 斷，通過對(duì)各種規(guī)格軋件在軋機(jī)中拋尾的觀察可知軋機(jī)拋尾過程中其主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度的變化率通常在80 250轉(zhuǎn)/分/秒左右，均小于300轉(zhuǎn)/分/秒，其電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩陡然下降時(shí)間約在250毫秒左右，軋機(jī)拋尾過程中其主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的變換率與軋機(jī)的實(shí)際負(fù)載扭矩大小成正比；在軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生疲勞斷裂瞬間，軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的變化特征有時(shí)與軋機(jī)拋尾過程中電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的變化特征相似。故此，為了確保連軋機(jī)組第一個(gè)軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷疲勞斷裂診斷的可靠性，我們將該軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生疲勞斷裂的診斷條件設(shè)定為在軋制過程中，當(dāng)軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度的變化率大于或等于300轉(zhuǎn)/分/秒，并且在此之后的300毫秒時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩降至5%電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩以下，同時(shí)軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷沒有發(fā)生正常保護(hù)斷裂以及在超極限剪切扭矩下斷裂，則該軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了疲勞斷裂。該安全銷狀態(tài)診斷程序正是按照連軋機(jī)組第一個(gè)軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生疲勞斷裂時(shí)所表現(xiàn)出的上述特征對(duì)該軋機(jī)安全銷疲勞斷裂狀態(tài)進(jìn)行在線診斷。同樣，對(duì)于連軋機(jī)組其余軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷疲勞斷裂的狀態(tài)診斷，該安全銷狀態(tài)診斷程序根據(jù)這些軋機(jī)發(fā)生安全銷疲勞斷裂時(shí)所表現(xiàn)出的以下四個(gè)特征來判定各軋機(jī)安全銷是否發(fā)生了疲勞斷裂(1)在正常軋制過程中，軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度變化率(dn/dt)出現(xiàn)了大于或等于150轉(zhuǎn)/分/秒；(2)從該軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度變化率(dn/dt)出現(xiàn)大于或等于150轉(zhuǎn)/分/秒時(shí)刻起，在700毫秒時(shí)間內(nèi)，該軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩下降至電動(dòng)機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩的5%以下，并且持續(xù)了 150毫秒或以上的時(shí)間；(3)該軋機(jī)的上游機(jī)架中仍然有鋼；(4)該軋機(jī)安全銷沒有發(fā)生正常保護(hù)斷裂以及在超極限剪切扭矩下斷裂。在該安全銷狀態(tài)診斷程序的設(shè)計(jì)中，鑒于軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在正常軋制過程中出現(xiàn)疲勞斷裂時(shí)，軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的變化特征與軋機(jī)正常拋尾時(shí)其主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的變化特征很相似。故此，為了防止將軋機(jī)拋尾狀態(tài)誤判為軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷斷裂狀態(tài)，將上游機(jī)架中仍然有鋼作為連軋機(jī)組除第一個(gè)軋機(jī)之外的其余軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷疲勞斷裂監(jiān)控的條件之一；通過對(duì)大量軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷斷裂事故的研究可知軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生斷裂的形態(tài)主要有兩種，一種是軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了瞬間剪斷，并且安全銷的剪切口斷面比較平整，在這種情況下發(fā)生安全銷剪斷后，軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度上升率通常在400轉(zhuǎn)/分/秒以上，并且主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)迅速(通常在小于幾十毫秒時(shí)間內(nèi))降至為主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)自身的空載轉(zhuǎn)矩(通常在電動(dòng)機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩的I. 5%左右)；另外一種是軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷在軋制過程中出現(xiàn)斷裂，但安全銷的剪切口沒有被瞬間平齊剪斷，即安全銷的剪切口在斷裂后其傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)在一段時(shí)間(通常在200 250毫秒)內(nèi)仍然存在動(dòng)態(tài)接觸的現(xiàn)象，由此導(dǎo)致軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩在安全銷發(fā)生斷裂的200 250毫秒后才能降至為電動(dòng)機(jī)自身的空載轉(zhuǎn)矩，但是，即使在這種情況下，軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)在安全銷斷裂后的實(shí)際速度其上升率通常仍然在200轉(zhuǎn)/分/秒以上，另外由于將上游機(jī)架中仍然有鋼作為連軋機(jī)組除第一個(gè)軋機(jī)之外的其余軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷疲勞斷裂監(jiān)控的條件之一，故此，對(duì)于連軋機(jī)組除第一個(gè)軋機(jī)之外的其余軋機(jī)，為了提高軋機(jī)安全銷疲勞斷裂診斷的命中率，該安全銷狀態(tài)診斷程序?qū)⒎菕佄财陂g檢測到軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度上升率大于或等于150轉(zhuǎn)/分/秒作為這些軋機(jī)安全銷發(fā)生疲勞斷裂的判斷條件。這樣，當(dāng)連軋機(jī)組任何一個(gè)軋機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷出現(xiàn)疲勞斷裂，軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)在線監(jiān)控程序?qū)⒘⒖谭怄i連軋機(jī)組各軋機(jī)主傳動(dòng)逆變器的使能信號(hào)，使連軋機(jī)組各機(jī)架自由停車；或者該安全銷狀態(tài)診斷程序及時(shí)給軋機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，使連軋機(jī)組 在軋完本根軋件后停車，以防下一根軋件在軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生斷裂的軋機(jī)入口處出現(xiàn)卡鋼，同時(shí)該監(jiān)控程序給出該機(jī)架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生疲勞斷裂的信息。
權(quán)利要求
1. ー種軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控方法，其特征在于，在軋機(jī)咬鋼和正常軋制過程中，若軋機(jī)瞬時(shí)沖擊性負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到了主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)最大容許輸出轉(zhuǎn)矩的1.1 I.6倍，主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度由陡然下降轉(zhuǎn)變成陡然上升，速度上升率大于300轉(zhuǎn)/分/秒，則軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了正常保護(hù)斷裂；若軋機(jī)的瞬時(shí)沖擊負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)最大容許輸出轉(zhuǎn)矩的I. 6倍，電動(dòng)機(jī)速度回升速率大于400轉(zhuǎn)/分/秒，則軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了超極限剪切扭矩剪斷的不正?，F(xiàn)象；若軋機(jī)的瞬時(shí)沖擊負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)最大容許輸出轉(zhuǎn)矩的I. 6倍以上，電動(dòng)機(jī)速度回升速率小于400轉(zhuǎn)/分/秒，則軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了該剪斷而未剪斷的不正常狀態(tài)；在連軋機(jī)組正常軋制過程中，除連軋機(jī)組第一個(gè)機(jī)架之外的其余機(jī)架主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)在其上游機(jī)架中仍然有鋼的情況下出現(xiàn)陡然升速，升速速率在150轉(zhuǎn)/分/秒以上，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)陡然速升后的700毫秒時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩降至5%電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩以下井能持續(xù)150毫秒以上，則軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷發(fā)生了疲勞斷裂。
全文摘要
本發(fā)明公開了軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安全銷狀態(tài)的在線監(jiān)控方法，在軋機(jī)咬鋼和正常軋制過程中，若軋機(jī)瞬時(shí)沖擊性負(fù)載轉(zhuǎn)矩為1.1～1.6TdM，電動(dòng)機(jī)回升速率≥300轉(zhuǎn)/分/秒，則安全銷正常斷裂；若瞬時(shí)沖擊負(fù)載轉(zhuǎn)≥1.6TdM的倍，電動(dòng)機(jī)回升速率≥300轉(zhuǎn)/分/秒，則安全銷超極限剪切扭矩剪斷；若瞬時(shí)沖擊負(fù)載轉(zhuǎn)矩≥1.6TdM，電動(dòng)機(jī)回升速率＜300轉(zhuǎn)/分/秒，則安全銷該斷未斷；在連軋機(jī)組正常軋制過程中，除連軋機(jī)組第一個(gè)機(jī)架之外的其余機(jī)架主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)在其上游機(jī)架中仍然有鋼的情況下出現(xiàn)陡然升速，升速速率≥150轉(zhuǎn)/分/秒以，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)陡然速升后的700毫秒時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩至＜5％TdN并持續(xù)150毫秒以上，則安全銷疲勞斷裂。
文檔編號(hào)B21B33/00GK102688892SQ20121003524
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者葉光平, 徐璐, 黃震 申請(qǐng)人:馬鋼(集團(tuán))控股有限公司