Устройство для диагностирования состояния оборудования прокатного стана

 

1795919 АЗ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В.21 В 37/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4928850/27 (22) 23.04.91 (46) 15.02.93. Бюл. ¹ 6 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П,Бардина (72) Ю.С.Артамонов, В,Ю. абарышева, А.Д.Дейнеко, Г.В,Ашихмин и В.Н.Скороходов (73) А,Д.Дейнеко (56) Авторское свидетельство СССР № 1158267, кл, В 21 В 37/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 1315062, кл, В 21 В 37/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПРОКАТНОГО СТАНА (57) Использование: металлургия, диагностирование состояния оборудования листового прокатного стана. Сущность изобретения: устройство содержит датчик скорости прокатки 1, блок пороговых элементов 2, блок измерения параметров вибрации 3, блок кодирования уровней скорости прокатки 4, блок определения ситуации диагностирования 5, ключ 6, блок полосовых фильтров 7, блок кодирования произведения толщины прокатываемой полосы на натяжение 8, дешифратор 9, блок ввода уставок 10, два коммутатора 11, 12, преобразователь гармонического сигнала в потенциальный 13, блок сравнения 14, блок индикации 15 и блок регистрации 16. 1-2-, 4-9 — 11 — 14 — 15, 3 — 6 — 7 — 12 — 13 — 14, 8-9, 10-11, .. 5 — 6, 13 — 16, 14-16. 3 ил. 1 табл.

1795919

Изобретение относится к устройствам контроля состояния механизмов, в частности к устройствам для диагностирования состояния оборудования полосовых прокатных станов.

Известно устройство для автоматиче-. ского управлейия процессом диагностирования оборудования прокатного стана, существо которого заключается в том, что осуществляется сбор и обработка диагностической информации, поступающей от вибропреобразователей, установленных в

" контрольных точках стана и контролирующих вибрацию элементов привода с последующим гармоническим анализом сигналов вибрации и сравнением полученных значений с установленными, Устройство предназначено для диагностирования в основном аварийного состояния прокатного стана. Недостатком его при применении на станах холодной прокатки при прокатке полос повышенной точности является невозможность диагностирования рабочего состояния стана, а именно возмущений, вносимых технологическими факторами. Б то время как уровни частот вибраций оборудования на прецизионных прокатных станах являются величинами практически

- постоянными именно колебания технологических параметров вносят наиболее существенные возмущения в процесс прокатки, снижая при этом геометрическую точность получаемой полосы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для диагностирования состоя ния оборудования прокатного стана, содержащее блок измерения параметров вибрации, блок определения ситуации диагностирования, блок полосовых фильтров, датчик скорости прокатки, блок пороговых элементов, блок кодирования уровней скорости прокатки, блок ввода уставок, первый и второй коммутаторы, преобразователь гармонического сигнала в потенциальный, блок сравнения, блоки индикации и регистрации, причем блок определения ситуации диагностирования присоединен к управляемому входу ключа, блок измерения параметров вибрации подключен к информационному входу ключа, выход-ключа соединен со входом блока полосовых фильтров, датчик скорости прокатки подсо.единен на входы блока пороговых элемен тов, ныходы которого подсоединены на входы блока кодирования уровней скорости прокатки, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены между собой, информационные входы первого ком мутатора подсоединены на входы блока полосовых фильтров, управляющие входы второго коммутатора подключены на входы блока уставок, выход первого коммутатора подсоединен на вход преобразователя гармонического сигнала в потенциальный, выход которого подсоединен на первый вход блока сравнения и информационный вход блока регистрации, выход второго коммутатора подсоединен на второй вход блока

10 сравнения, выходы которого подсоединены на вход блока индикации и управляющий вход блока регистрации, Существо его заключается в том, что при изменении скорости прокатки, измеренной датчиком

"5 скорости, устройство автоматически перестраивается с помощью блока кодирования уровней скорости прокатки и коммутатора для анализа сигнала с определенного фильтра блока полосовых фильтров, на вход ко20 торого через ключ поступает сигнал с блока измерения параметров вибрации, .Устройство предназначено для диагностирования аварийного состояния оборудования прокатного стана. На листовых станах

25 холодной прокатки, предназначенных для прокатки прецизионных полос более важным является контроль рабочего режима, позволяющего обеспечить прокатку полос с требуемым уровнем геометрической точноЗ0 сти, Описанное устройство не дает в этих случаях существенного эффекта, поскольку известно, что при прокатке на таких станах уровни собственных частот вибраций узлов оборудования являются величинами сравЗ5 нительно постоянными, а основные возму.щения в процесс прокатки вносятся колебаниями технологических параметров прокатки, в частности, колебаниями уровней натяжения и разнотолщинностью про40 катываемых полос.

На фиг. 1 представлены графики функций спектральной плотности профилограмм продольной разнотолщинности B ýàâèñèìîсти от технологических параметров прокат45 ки: а) скорости прокатки, б) переднего натяжения, в) исходной разнотолщинности полосы.

При измерениях на стане 7003 Магнитогорского металлургического комбината

50 экспериментально установлено, что учет из всех технологических параметров только скорости прокатки позволяет прогнозировать геометрическую точность, в частности разнотолщинность, только в низкочастот 5 ной области (фиг.1а) в то время как учет толщины прокатываемой полосы и натяжений позволяет расширить диапазон прогнозирования (фиг,1 б и 1 в).

Исследования, проведенные на станах для прокатки прецизионных полос и после1795919

20

50

55 дующие расчеты автокорреляционных функций и функций спектральной плотности профилограмм подката и готовых полос, а также осциллограмм тока якоря моталок, показали, что доля вибраций оборудования станов от колебаний натяжения при прокатке составляет 30 — 40%, а доля влияния продольной разнотолщинности подката на продольную разнотолщинность готовой nQлосы — около 10 — 20%, Цель изобретения — расширение I раниц и повышение точности диагностирования на листовых станах холодной прокатки за счет учета влияния возмущений от колебаний натяжений и толщины прокатываемОЙ ПОЛОСЫ.

Известна формула расчета собственной частоты колебательной системы. =ж = —

1 где m <, = m — масса тела (системы);

Рэкв = 0,4 Р (Р— сила, приложенная к системе) — податливость системы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок измерения параметров вибрации, блок определения ситуации диагностирования, блок паласовых фильтров, датчик скорости прокатки, блок пороговых элементОв блок кодирования уровней скорости прокатки, блок ввода уставок, первый и второй коммутаторы, преобразователь гармонического сигнала в потенциальный, блок сравнения, блоки индикации и регистрации, введен блок кодирования произведения толщины прокаты ваемой полосы на натяжение и дешифратор, с выхода которого на коммутаторы поступает уточненный сигнал параметров вибрации.

Кэ фиг. 2 показана блок-схема устройства для диагностирования состояния оборудования полосового прокатного стана; на фиг, 3 — структурная схема дешифратора.

Устройство содержит датчик 1 скорости прокатки, блок 2 пороговых элементов, блок

3 измерения параметров вибраций, блок 4 кодирования уровней скорости прокатки, блок 5 определения ситуации диагностирования, кл оч 6, блок 7 полосовых фильтров, блок 8 кодирования произведения толщины прокатываемой полосы на натяжение, дешифратор 9, блок 10 ввода уставок, второй коммутатор 11, первый коммутатор 12, преобразователь 13 гармонического сигнала в потенциальный, блок 14 сравнения, блок 15 индикации, блок 16 регистрации.

Выход датчика 1 скорости прокатки через блок 2 пороговых элементов подсоединен на входы блока 4 кодирования уровней скорости прокатки, выходы которого подключены к входам дешифратора 9, к другим входам которого подсоединены выходы блока 8 кодирования произведения толщины прокатываемой полосы на натяжение. Пример структурной схемы дешифратора 9 при трех уровнях кодирования скорости прокатки и двух уровнях кодирования произведения толщины прокатываемой полосы на натяжение представлен на фиг. 3. Дешифратор представляет собой набор логических элементов И, число которых равно произведению числа уровней кодирования скорости прокатки на число уровней кодирования произведения толщины прокатываемой полосы на натяжение, Причем каждый выход блока 4 кодирования уровней скорости прокатки подсоединен к первым входам двух логических элементов И, в каждый выход блока 8 кодирования произведения толщины прокатываемой полосы на натяжение подсоединен к вторым входам трех логических элементов И. Выходы логических элементов И, являющиеся выходами дешифрэтора 9, подсоединены к управляющим входам коммутатора 12 блока полосовых фильтров и коммутатора 11 блока вводэ уставок, на информационные входы которого подсоединены выходы блока 10 ввода уставок, Выход блока 3 измерения параметров вибраций подсоединен на информационный вход ключа б, на управляющий вход которого подсоединен выход блока 5 определения ситуации диагностирования, Выход ключа 6 подсоединен на вход блока 7 полосовых фильтров, выходы которого подсоединены на вход информационные входы коммутатора 12, выход которого через преобразователь 13 гармонического сигнала в потенциальный на первый вход блока 14 сравнения, На второй вход блока 14 сравнения подсоединен выход коммутатора 11.

Кроме того, к выходу преобразователя 13 гармонического сигнала в потенциальный подсоединен информационный вход блока

16 регистрации, а на выход блока 14 сравнения — вход блока 15 индикации и управляющий вход блока 16 регистрации, Устройство работает следующим образом.

С выхода блока 3 измерения параметров вибраций сигнал поступает на информационный вход ключа 6. При наличии на управляющем входе ключа б разрешающего сигнала с блока 5 определения ситуации диагностирования (например, при наличии полосы в клети стана) сигнал с выхода ключа

6 поступает на вход блока 7 паласовых фильтрОВ. Блок 7 полосовых фильтров выделяет спектр частот, амплитуды которых характеризуют отклонение состояния оборудова1795919

1.0

30 ния от рабочего режима и состоит из набора паласовых фильтров, настроенных на характерные для данного стана при данной скорости прокатки частоты. Значение скорости прокатки в каждый момент времени определяется датчиком 1 скорости прокатки. Сигнал датчика 1 скорости прокатки поступает на входы блока 2 пороговых элементов. Количество пороговых элементов определяется количеством выбранных диапазонов скоростей прокатки, и каждый настраивается на определенное напряжение с установленной зоной нечувствительности. При атом перекрывается весь диапазон возможных значений скорости прокатки. Сигналы пороговых элементов, поступая на вход блока 4 кодирования уровней скорости прокатки, после логического преобразования поступают на входы дешифратора 9. Логика преобразования сигналов дешифратора 9 показана в таблице соответствия входов — выходов блока 9, где

А,Б,В,Г,Д вЂ” входы, а Е,Ж,З,К,Л,М вЂ” выходы.

На другой вход дешифратора 9 поступает сигнал oT,áëîêà 8 кодирования произведения толщины прокатываемой полосы на натяжение. Значения толщины и рокатываемой полосы и натяжения при прокатке выбираются в соответствии с режимами прокатки в каждом пропуске, а количество уровней кодирования определяется условием перекрывания всего возможного диапазона значений произведения толщины прокатываемой полосы на натяжение, возможным на данном прокатном стане. Сигна-. 35 лы от двух входов логически умножаются элементом И, а выходной сигнал поступает на управляющие входы коммутаторов 11 и

12, Коммутаторы состоят из набора ключей, количество которых равно произведению числа уровней кодирования скорости прокатки на число уровней кодирования произФормула изобретения

Устройство для диагностирования состояния оборудования прокатного стана, содержащее блок измерения параметров вибрации, блок определения ситуации диагностирования, блок паласовых.фильтров, датчик скорости прокатки, блок пороговых элементов, блок кодирования уровней скорости прокатки, блок ввода уставок, два коммутатора, преобразователь гармонического-сигнала в потенциальный, блок сравнения, .блоки индикации и регистрации, причем блок определения ситуации диагно- . стирования подсоединен к управляющему. входу ключа, блок измерения параметроА. ведения толщины прокатываемой полосы на натяжение.

Выходные сигналы дешифратора 9, поступая на управляющие входы коммутаторов 11 и 12, коммутируют прохождение через коммутатор 12 соответствующей частоты гармонического сигнала, а через коммутатор 11 — установки допустимого уровня сигнала, задаваемого блоком 10 ввода уставок.

Сигнал с выхода коммутатора 12 после преобразования гармонического сигнала в потенциальный преобразователем 13 поступает на первый вход блока 14 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал уставки с выхода коммутатора 11.

В блоке 14 сравнения заданное значение допустимой величины сигнала с блока

10 ввода уставок и значения сигнала вибрации преобразователя 13 сравниваются и при превышении установленного зна ения сигнал превышения индицируется в блоке

15 индикации. По этому же сигналу регистрируется значение сигнала в блоке 16 регистрации, который поступает с преобразователя 13. на информационный вход блока 16.

При изменении скорости или режима прокатки (например, при изменении толщины прокатываемой полосы или (и натяжения) на первом входе блока 14 сравнения появляется преобразованный в потенциаль-. нйй сигнал вибрации на частоте, соответст-, вующей новому значению скорости прокатки и произведению толщины прокатываемой полосы на натяжение. B это время на втором. входе блока 14 сравнения значение сигнала соответствует допустимому уровню вибрации в данйых диапазонах скоростей прокатки и произведения толщины прокатывгемай полосы на натяжение. вибрации подсоединен к информационному входу ключа, выход ключа соединен с входом блока паласовых фильтров, датчик скорости прокатки подсоединен на входы блока пороговых элементов, выходы которого подсоединены на входы блока кодирования уровней скорости прокатки, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены между собой, информационные входы первого коммутатора подсоединены на выходы блока полосовых фильтров, управляющие входы второго коммутатора подсоединены на выходы блока уставок, выход первого коммутатора подсоединен на вход преобразователя гармони1795919

60 70 80 6/4 ческого сигнала впотенциальный,,выход которого подсоединен на первый вход блока сравнения и информационный вход блока регистрации, выход второго коммутатора соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого подсоединен на вход блока индикации и управляющий вход блока регистрации, отл и ч а ю щее ся тем, что, с целью расширения границ и повышения точности диагностирования за счет учета влияния колебаний натяжений и толщины прокатываемой полосы, оно снабжено блоком кодирования произведения толщины прокатываемой полосы на натяжение и дешифратором, входы которого подсоединены к выходам блока кодирования уровней скорости и блока кодирования произведения толщины прокатываемой полосы на натяжение, а выходы — к управляющим входам коммутаторов.

1795919

Составитель А.Сергеев

Техред М.Моргентал Корректор А,Козориз

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 439 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5