Φ300mm棒材机组启停式飞剪改进

2011-07-16马社芳杨丽娟

设备管理与维修 2011年12期

马社芳王恪杨丽娟

一、概述

安钢第一轧钢厂Φ300mm棒材机组是一条半连轧生产线（图1），生产Φ22～Φ32mm的圆钢和螺纹钢筋，启停式飞剪（以下简称飞剪）安装在4#、5#轧机之间，主要作用是切头、切尾和事故碎断，防止劈头钢对后道轧机咬入，或当后道轧钢出现故障时切断轧件，防止扩大事故。飞剪电机型号ZTFS-355-42、功率280kW、励磁电压220V、励磁电流16.5A、电枢电压440V、电枢电流718A、电机转速420r/min。飞剪调试参数：剪刃回转直径500mm，减速比i=2.32，最高轧件线速度4.0m/s，超前率15%，额定最高线速度4.74m/s，剪刃停位角度180°，2#热金属检测器（检测轧件是否到飞剪前）距飞剪剪刃最小安装距离为2.1m。

飞剪采用GE-9030 PLC控制系统（图2），其中GE DV-300传动装置（6KDV3850Q4F25）控制剪切。飞剪主要包括飞剪速度控制、轧件剪切长度控制和剪刃位置控制。飞剪剪切所需信号主要有飞剪前1#、2#热金属检测器、上游机架（4#机架）速度反馈值和飞剪电机编码器脉冲值等。4#机架速度通过主机编码器检测得到，经过脉冲分路器一路反馈到主机直流传动控制装置，另一路反馈到飞剪PLC高速计数模块。飞剪前1#、2#热金属检测器检测到有钢信号，特别是当2#热金属检测器得到轧件头部信号时，PLC根据4#主机速度反馈值计算出剪切时间，对头部进行剪切。剪切后剪刃位置控制由安装在飞剪电机的编码器决定。

二、存在问题及原因分析

Φ300mm棒材机组生产能力强，钢材轧制速度相应提高，但另一方面飞剪故障也随之增多，时常出现切头不稳定，头部剪切长度不稳定，甚至出现切不到头部或中间剪切一刀等事故。影响钢材经济指标，而且人机结合频率增加严重威胁安全生产。

1.飞剪前热金属检测器信号误动作或干扰

热金属检测器灵敏度调整值对检测有无轧件影响较大，由于热金属检测器前跑槽发热会干扰检测器检测信号，跑槽内留有热的氧化铁皮也会干扰检测器，因此若灵敏度调整值过大，误认为有轧件信号，造成飞剪误动作，提前切头；灵敏度调整值过小，在轧制过程中飞剪正常切头后，当钢坯加热不良，轧件中间有冷水印，造成检测信号从无到有，出现一次低高电平变化，均可导致中间多切一刀。

2.4#机架速度反馈值影响

应使飞剪剪刃线速度水平分量略大于轧件速度。4#机架速度反馈值对飞剪切头稳定有较大影响，当飞剪PLC输出剪切信号后，若4#机架速度增加（轧件线速度增加），则可造成切头过长，反之切头过短或切不到头。

三、解决措施

1.引入 3#、4#主机含钢电流信号

3#、4#主机含钢信号分别与1#、2#热检信号联合，共同参与飞剪剪切控制，含钢信号根据轧机咬钢前后电机电流值变化进行判断。GE DV-300内置电流调节器、速度调节器及励磁特性曲线等各种功能，可非常容易采集到电机电流，将轧机电机电流读到PLC中，程序见图3。电机电流和电机额定电流的30%进行比较，当I1≥I2时，M08316动作，轧机已经含钢，输出含钢信号（%Q08316）。

从主PLC取出 3#、4#主机含钢信号输入到1#飞剪 PLC，分别与 1#、2#热检感光信号共同控制飞剪剪切，3#主机含钢信号和1#热检、4#主机含钢信号和2#热检均必须两个同时有信号才认为信号正常，两个同时无信号才认为信号丢失，其中任意一个无信号不会影响飞剪正常剪切。稳定了3#、4#主机含钢信号，即使热检信号干扰误动作也不会影响飞剪正常剪切。

2.稳定4#主机速度反馈信号

（1）将编码器与主机脱离，减少主机震动对编码器的损坏从而影响速度反馈信号。固定方法是在电机非负荷端大地面上，做一块预埋铁将固定编码器的架子焊在预埋铁上，找好编码器与电机轴的同轴度，编码器轴与电机轴采用软管连接。

（2）将编码器至PLC柜的速度反馈信号电缆更换为屏蔽双绞电缆，增加电缆抗干扰能力，防止速度反馈信号受干扰波动。

（3）优化4#主机控制装置参数（表1），提高4#主机机械特性和稳定性。以优化电流环参数为例，装置自带的toolbox软件具有电流环优化功能，外部条件就绪（如使电机堵转、电机送上冷却风等条件）后，打开toolbox软件菜单下self-tuning命令，选择current reg selftune=start（电流环优化开始）参数，优化开始。调出toolbox软件中的EINT、ARMINDUCTANCE参数，EINT值在优化过程中应接近于零，若EINT＞0，则增加ARMINDUCTANCE参数值，反之减小ARMINDUCTANCE值。DV-300装置电流环优化最终目的就是测试电枢回路电阻值和电枢回路电感值，得到电阻和电感值后，计算电流环调节器的PI参数，响应快速性达10ms时，电机运行性能良好。