卷取机助卷辊自动控制策略优化分析与改进

2021-01-25李宏林

山东冶金 2021年2期

李宏林

（山东鲁冶瑞宝电气自动化有限公司，山东济南250000）

1 前言

热轧带钢卷取机包括侧导板、夹送辊、助卷辊、卷筒、活动支撑、卸卷小车等重要设备，其中每个卷取机共有3个助卷辊，即1#助卷辊（WR1）、2#助卷辊（WR2）、3#助卷辊（WR3），依次环抱在卷筒周围，助卷辊在热轧带钢卷取中起着将带钢头部送到卷筒周围，以适当的压紧力将带钢压在卷筒上增加卷紧度；对带钢进行弯曲加工，使带钢变成容易卷取的形状，压尾部防止带钢尾部上翘和松卷等［1］。助卷辊的辊缝精度对卷取机的生产稳定和钢卷质量有着很大影响，结合现场实际，对提升助卷辊辊缝精度等进行了探索和实践，提升了辊缝精度和卷取质量。

2 卷取机助卷辊应用优化

2.1 提高助卷辊辊缝精度

助卷辊工作精度低，对头部几圈的助卷效果不理想，也是影响钢卷卷形的重要因素，而且可能造成头部松圈和严重塔形。

为减轻这些缺陷，从三个方面进行优化：

1）每次更换助卷辊或卷筒后，或者带头、带尾跑偏严重怀疑助卷辊不水平时，对3个助卷辊的水平面进行逐个测量；出现两侧辊缝值的偏差范围超过（-0.4～0.4）mm/1 000 mm，在助卷辊轴承座底端加垫片及通过调整活动支撑上下、左右间隙，提高卷筒与助卷辊的平行度，进而提高助卷辊的辊缝精度。

2）在机械设备精度提高的前提下，采用3个助卷辊辊缝平均值设置初始辊缝，尽量减少因辊面问题造成的卷形不良。

3）适当增大助卷辊的张力设定值，从而保证头部卷紧。

2.2 开发助卷辊辊缝自动标定功能

卷筒位置分为3个状态：紧缩、预涨、全涨。助卷辊的辊缝是指卷筒预涨状态下助卷辊到卷筒间的距离。助卷辊辊缝标定方法一直沿用人工标定助卷辊辊缝。即标定助卷辊辊缝时，人工进入卷取机内，将助卷辊打到较小辊缝，使用塞尺测量助卷辊和卷筒之间的缝隙，将测量数值作为助卷辊的辊缝在标定画面中进行读入标定。人工进入卷取机进行助卷辊辊缝测量，危险性大，标定1台卷取机3个助卷辊耗费时间长，且精度不高，制约现场正常生产运行。随着现场经验的摸索，提出采用助卷辊压力闭环系统进行助卷辊辊缝自动标定：即使用2.5 t 的压力作为标定压力进行助卷辊辊缝自动标定，但实际运用起来，助卷辊压力波动大，很难保证在2.5 t范围内，仍无法实现助卷辊辊缝自动标定。

经过现场多次尝试，最终确定采用位置闭环控制，即采用助卷辊的速度反馈。使用助卷辊的实际速度作为助卷辊辊缝自动标定的基准，即依靠助卷辊反馈的速度值作为助卷辊辊缝标定通过的依据，助卷辊反馈速度达到一定数值则标定完成，达不到一定数值则标定未完成；助卷辊的压力反馈值则作为触发保护功能的依据，如果助卷辊压力超过设计的保护值，就会自动产生压力超限报警，且助卷辊会自动打开对助卷辊进行保护［2］。

采用卷取机助卷辊辊缝自动标定程序，将卷筒打到预涨位置，启动助卷辊自动标定，卷筒以较低的速度运转。助卷辊将会自动向卷筒靠近，当助卷辊与卷筒贴靠，助卷辊被卷筒带动转动，速度达到设定值时，标定完成，标定是否完成能够在画面中清晰可见。

采用卷取机助卷辊辊缝自动标定程序，无需人工进入卷取机内测量助卷辊辊缝，消除了标定过程中的不安全因素，便于操作，不受现场工作环境的限制。且标定完成后通过低速转动卷筒，逐渐将助卷辊向卷筒压靠验证标定的准确性，可快速得知标定精度如何，使得1 台卷取机3 个助卷辊辊缝标定和检验时间由1 h 缩短至10 min，大大提高了标定效率。

2.3 定期对助卷辊压力进行标定

当出现以下情况：每次检修后标定、空载时助卷辊压力反馈值超过－5kN～＋5kN；更换助卷辊后；更换助卷辊液压缸或压力传感器后；一级控制器死机、停机、重启后；出现卷形缺陷或卷钢事故，压力不准时，由电气人员对卷取机助卷辊进行压力标定。

2.4 优化助卷辊自动跳步控制

在带钢刚刚缠绕卷筒的几圈中，由于助卷辊紧紧压靠在带钢外圈，故当带钢头部转动到助卷辊位置时将会在其外圈的带钢上产生压痕；为此，卷取机的助卷辊采用了液压自动跳步控制。当带钢头部将要转动到助卷辊位置时，助卷辊立刻跳开；带钢头部经过后，助卷辊再重新压上。助卷辊自动跳步控制可将卷取过程中带钢头部留在钢卷上的压痕降低到最小程度。但实际生产中，兼顾卷取稳定性和压痕控制即为适应薄规格和品种钢卷取的需要，对助卷辊跳步控制优化，针对不同带钢可以实现助卷辊跳步或者不跳步控制［3］。

自动跳步控制模式选择：当带钢头部到达夹送辊（通过夹送辊的压力增加信号获得）开始，启动带钢头部跟踪，根据带头跟踪信号产生的跳步和压力时序信号完成助卷辊的跳步控制。

切除自动跳步控制模式选择：当带钢头部到达夹送辊（通过夹送辊的压力增加信号获得）开始，启动带钢头部跟踪，根据带头跟踪信号产生的第一次压下时序信号完成助卷辊的压力控制。