板帶軋機(jī)液壓AGC綜合測(cè)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(jī)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(jī)電液耦合為特征，由液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)架輥系、伺服元件等構(gòu)成，通過(guò)力馬達(dá)、伺服閥、伺服缸等轉(zhuǎn)換元件及輥系、軋件、動(dòng)力潤(rùn)滑軸承等工作界面構(gòu)成了機(jī)械與液壓能量之間的轉(zhuǎn)換，從而形成機(jī)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(guó)某鋼廠1450熱軋液壓AGC與主傳動(dòng)的耦合振

2、蕩造成了板帶嚴(yán)重超差，最后引起斷軸；1996攀鋼光整機(jī)組液壓AGC壓靠投運(yùn)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(cè)試與故障診斷，已經(jīng)成為我國(guó)鋼鐵行業(yè)所關(guān)注的焦點(diǎn)。 本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，從軋機(jī)液壓AGC原理和模型出發(fā)，并結(jié)合攀鋼、寶冶、武鋼的實(shí)際項(xiàng)目，就液壓AGC故障診斷技術(shù)及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、軋機(jī)原型系統(tǒng)的離線試驗(yàn)等方面展開(kāi)了較深入的研究。 全文共分七章。第一章簡(jiǎn)要闡述了研究目的和意義，并

3、就國(guó)內(nèi)外有關(guān)液壓測(cè)試和診斷技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)作了綜合評(píng)述。 第二章分析了軋機(jī)液壓AGC的組成與控制原理，研究了液壓AGC的故障類(lèi)型、機(jī)理和失效形式，并以此為基礎(chǔ)提出了液壓AGC故障樹(shù)和面向系統(tǒng)性能的診斷策略。文中還針對(duì)軋機(jī)液壓AGC控制系統(tǒng)的特殊性，提出了運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)、離線試驗(yàn)、故障仿真相結(jié)合的方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷，構(gòu)建了液壓AGC監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)的總體框架。 第三章研究了液壓AGC動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性的試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)，并且開(kāi)

4、發(fā)了用于寶鋼和攀鋼的的15000KN液壓AGC綜合測(cè)試系統(tǒng)。由于通過(guò)普通的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)無(wú)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(yàn)臺(tái)，將伺服元件的定期試驗(yàn)與在線監(jiān)測(cè)結(jié)合起來(lái)，是實(shí)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(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型，提出了軋機(jī)液壓AGC離線現(xiàn)場(chǎng)原型動(dòng)態(tài)試驗(yàn)及AGC油缸雙向全程摩擦特性試驗(yàn)的試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；提出了串級(jí)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(wèn)題；針對(duì)軋機(jī)伺服閥流量范圍寬的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了基于測(cè)頻/測(cè)周法的流量測(cè)量技術(shù)，提高了流量特性的測(cè)試精度；還結(jié)合工程項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)了試驗(yàn)控制軟件和基于力伺服加載的軋機(jī)油缸雙向全行程摩擦特性的測(cè)試技術(shù)，并通過(guò)力-速度雙階段閉環(huán)及無(wú)擾動(dòng)切換消除了慣性力及背壓對(duì)測(cè)試的干擾。 第四章重點(diǎn)研究了液壓AGC故障特征參量的提取及信號(hào)處理技術(shù)，建立了基于網(wǎng)絡(luò)與PLC的軋機(jī)液壓AGC在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并且運(yùn)用西門(mén)子組態(tài)軟件Win

6、CC搭建了液壓AGC在線監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了用戶(hù)界面。文中研究了基于譜分析法的液壓AGC動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試方法，能在在線方式下有效地提取液壓AGC系統(tǒng)動(dòng)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(hào)，根據(jù)殘差的大小可以判斷故障的嚴(yán)重程度，并進(jìn)行報(bào)警；應(yīng)用小波變換能夠更好地分析信號(hào)的奇異點(diǎn)的位置及奇異性強(qiáng)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(wèn)題，開(kāi)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(tái)，并且建立了三級(jí)電反饋電液伺服閥及液壓AGC系統(tǒng)的故障仿真模型，并對(duì)元件及系統(tǒng)中的常見(jiàn)故障進(jìn)行了故障仿真。 第六章在分析各智能診斷方法的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法結(jié)合起來(lái)，建立了復(fù)雜電液系統(tǒng)故障模式識(shí)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(yǔ)言并結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)開(kāi)發(fā)出液壓AGC故障智能診斷軟件，研究了知識(shí)庫(kù)的建立、推理機(jī)的構(gòu)造、