板帶軋機液壓AGC綜合測試系統(tǒng)及故障診斷研究.pdf

1、液壓厚度控制系統(tǒng)(AGC)是現(xiàn)代大型板帶軋機的核心系統(tǒng)，其性能好壞或工作是否正常是決定鋼帶質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵。液壓AGC以重載、高精度、高響應(yīng)及機電液耦合為特征，由液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機架輥系、伺服元件等構(gòu)成，通過力馬達、伺服閥、伺服缸等轉(zhuǎn)換元件及輥系、軋件、動力潤滑軸承等工作界面構(gòu)成了機械與液壓能量之間的轉(zhuǎn)換，從而形成機電液多重交叉耦合與復(fù)雜的內(nèi)部反饋，容易產(chǎn)生耦合振蕩或故障。如2000年我國某鋼廠1450熱軋液壓AGC與主傳動的耦合振

2、蕩造成了板帶嚴重超差，最后引起斷軸；1996攀鋼光整機組液壓AGC壓靠投運的失穩(wěn)故障使光整板一度停產(chǎn)，造成了巨大損失。因此液壓AGC的測試與故障診斷，已經(jīng)成為我國鋼鐵行業(yè)所關(guān)注的焦點。 本文在總結(jié)國內(nèi)外大量文獻資料的基礎(chǔ)上，從軋機液壓AGC原理和模型出發(fā)，并結(jié)合攀鋼、寶冶、武鋼的實際項目，就液壓AGC故障診斷技術(shù)及系統(tǒng)開發(fā)、軋機原型系統(tǒng)的離線試驗等方面展開了較深入的研究。 全文共分七章。第一章簡要闡述了研究目的和意義，并

3、就國內(nèi)外有關(guān)液壓測試和診斷技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢作了綜合評述。 第二章分析了軋機液壓AGC的組成與控制原理，研究了液壓AGC的故障類型、機理和失效形式，并以此為基礎(chǔ)提出了液壓AGC故障樹和面向系統(tǒng)性能的診斷策略。文中還針對軋機液壓AGC控制系統(tǒng)的特殊性，提出了運用在線監(jiān)測、離線試驗、故障仿真相結(jié)合的方法進行監(jiān)測和診斷，構(gòu)建了液壓AGC監(jiān)測診斷系統(tǒng)的總體框架。 第三章研究了液壓AGC動態(tài)特性與靜態(tài)特性的試驗與測試技術(shù)，并且開

4、發(fā)了用于寶鋼和攀鋼的的15000KN液壓AGC綜合測試系統(tǒng)。由于通過普通的實時在線監(jiān)測和診斷技術(shù)無法提取某些液壓AGC元件的重要特性和故障特征，所以構(gòu)建具有故障解耦功能的AGC原型系統(tǒng)試驗臺，將伺服元件的定期試驗與在線監(jiān)測結(jié)合起來，是實現(xiàn)液壓AGC正確診斷和提高診斷精度的重要保證。論文建立了試驗系統(tǒng)的動態(tài)模型，提出了軋機液壓AGC離線現(xiàn)場原型動態(tài)試驗及AGC油缸雙向全程摩擦特性試驗的試驗方法及評價標準；提出了串級雙環(huán)油溫控制策略，解決了

5、大滯后溫控系統(tǒng)油溫控制精度低的問題；針對軋機伺服閥流量范圍寬的特點，開發(fā)了基于測頻/測周法的流量測量技術(shù)，提高了流量特性的測試精度；還結(jié)合工程項目，開發(fā)了試驗控制軟件和基于力伺服加載的軋機油缸雙向全行程摩擦特性的測試技術(shù)，并通過力-速度雙階段閉環(huán)及無擾動切換消除了慣性力及背壓對測試的干擾。 第四章重點研究了液壓AGC故障特征參量的提取及信號處理技術(shù)，建立了基于網(wǎng)絡(luò)與PLC的軋機液壓AGC在線監(jiān)測系統(tǒng)，并且運用西門子組態(tài)軟件Win

6、CC搭建了液壓AGC在線監(jiān)測軟件系統(tǒng)平臺，開發(fā)了用戶界面。文中研究了基于譜分析法的液壓AGC動態(tài)響應(yīng)測試方法，能在在線方式下有效地提取液壓AGC系統(tǒng)動態(tài)特征參量；采用小波殘差重構(gòu)的方法提取載有系統(tǒng)弱故障信息的殘差信號，根據(jù)殘差的大小可以判斷故障的嚴重程度，并進行報警；應(yīng)用小波變換能夠更好地分析信號的奇異點的位置及奇異性強弱，從而判別液壓AGC系統(tǒng)的某些突發(fā)故障。 第五章主要研究了液壓AGC的故障仿真問題，開發(fā)了基于AMESim和

7、組件圖形化物理建模法的故障仿真平臺，并且建立了三級電反饋電液伺服閥及液壓AGC系統(tǒng)的故障仿真模型，并對元件及系統(tǒng)中的常見故障進行了故障仿真。 第六章在分析各智能診斷方法的特點的基礎(chǔ)上，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法結(jié)合起來，建立了復(fù)雜電液系統(tǒng)故障模式識別的遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。討論了遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種推理方法的融合技術(shù)。采用VisualC++6.0語言并結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)出液壓AGC故障智能診斷軟件，研究了知識庫的建立、推理機的構(gòu)造、