轧制自动控制4-板形检测讲解课件.ppt

1、 Northeastern University 1NEUNEU4 板形检测仪表板形检测仪表 板形仪的特点和重要作用板形仪的特点和重要作用 接触式冷轧板形检测仪接触式冷轧板形检测仪 非接触式冷轧板形检测仪非接触式冷轧板形检测仪 热轧带钢板形检测仪热轧带钢板形检测仪 板形信号处理板形信号处理 Northeastern University 2NEUNEU板形检测仪表的特点：板形检测仪表的特点：精：信号量值小，要求制造精密，安装精准，维护精心精：信号量值小，要求制造精密，安装精准，维护精心 独：需求少，市场为少数公司垄断，独：需求少，市场为少数公司垄断，ABB一家独大一家独大 贵：精该贵，稀为贵，

2、独必贵，一套几百到上千万元，致使贵：精该贵，稀为贵，独必贵，一套几百到上千万元，致使有些直销企业望而却步有些直销企业望而却步参观参观ABB板形生产厂后的感想：板形生产厂后的感想：ABB式板形仪是高技术的劳动密集型产品式板形仪是高技术的劳动密集型产品 最适合中国制造最适合中国制造 一旦中国板形仪进入市场，必然导致大幅度降价，会促使中一旦中国板形仪进入市场，必然导致大幅度降价，会促使中小企业的板形控制水平大幅度提高小企业的板形控制水平大幅度提高板形检测仪表的特点板形检测仪表的特点 Northeastern University 3NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六 板形仪是眼睛，

3、在板形控制系统中起着不可替代的作用板形仪是眼睛，在板形控制系统中起着不可替代的作用 板形仪的精度在一定程度上决定了板形控制的水平板形仪的精度在一定程度上决定了板形控制的水平板形检测仪表的重要作用板形检测仪表的重要作用 Northeastern University 4NEUNEU冷轧接触式板形检测仪冷轧接触式板形检测仪 冷轧板形仪的基本特点冷轧板形仪的基本特点 瑞典瑞典ABB分段辊式板形仪分段辊式板形仪 德国德国BFI测针式板形仪测针式板形仪 英国英国Davy空气轴承式板形仪空气轴承式板形仪 燕大镶嵌块式板形仪燕大镶嵌块式板形仪 其它接触式板形仪其它接触式板形仪 Northeastern Un

4、iversity 5NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六接触式冷轧板形检测的基本特点：潜在板形，不可见潜在板形，不可见 测取板形仪辊面压力测取板形仪辊面压力 换算成张应力分布换算成张应力分布 按胡克定律得到延伸差按胡克定律得到延伸差 间接测得板形间接测得板形径向压力分布板形辊带钢张力分布冷轧接触式板形检测仪冷轧接触式板形检测仪 Northeastern University 6NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六ABB检测辊的结构检测辊的结构环宽：环宽：52mm目前在世界上使用最多，被广泛认可的冷轧板形仪目前在世界上使用最多，被广泛认可的冷轧板形仪测量原理：通过

5、测量作用在各个分段辊片上的压力反算出张力测量原理：通过测量作用在各个分段辊片上的压力反算出张力分布，有张力差根据应力应变关系计算出相对长度差，从而得分布，有张力差根据应力应变关系计算出相对长度差，从而得到板形（平直度）测量值到板形（平直度）测量值 Northeastern University 7NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六传感器安装方式传感器安装方式压磁式力传感器压磁式力传感器ABB板形仪（瑞典）昂贵的原因：板形仪（瑞典）昂贵的原因：大量简单的手工劳动：绕制压磁式传感器的线圈大量简单的手工劳动：绕制压磁式传感器的线圈 Northeastern University 8

6、NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六BFI板形检测装置的结构板形检测装置的结构 Northeastern University 9NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六检测辊的结构检测辊的结构 Northeastern University 10NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六英国英国DAVY公司公司空气轴承式板形检测辊结构英国英国DAVY公司公司板形仪 Northeastern University 11NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六11英国英国DAVY公司公司板形仪特点：特点：灵敏度高，较不易划灵敏度高，较不易划伤板带

7、表面，但对空伤板带表面，但对空气净化质量要求很高，气净化质量要求很高，否则容易出毛病，金否则容易出毛病，金属屑容易进入环缝里，属屑容易进入环缝里，不好清理。不好清理。Northeastern University 12NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六嵌块式板形仪的测量原理嵌块式板形仪的测量原理由燕山大学开发，已经用于鞍钢冷轧机由燕山大学开发，已经用于鞍钢冷轧机 Northeastern University 13NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六嵌块式检测辊的结构嵌块式检测辊的结构 Northeastern University 14NEUNEU2022年

8、年12月月17日星期六日星期六检测通道线缆电源耦合器无线传输DSP信号处理电路板集流装置芯轴固定辊体旋转信号无线传输装置，已完成实验室试验，待工业应用嵌块式板形仪的技术创新嵌块式板形仪的技术创新 Northeastern University 15NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六提出与国际上流行的采集卡形式不同的信号处理方式研制嵌入式DSP板形信号处理硬件，提高抗干扰能力DSP数字ControllerUSB标准接口通道1通道2通道n-1通道nRAM光电码盘信号锁相放大锁相放大锁相放大锁相放大AD转换磁耦隔离ROM*预留光电隔离DSPDSP信号处理电路板信号处理电路板磁耦隔离

9、板形控制工控机*CAN接口 以太网等 标准接口嵌块式板形仪的技术创新嵌块式板形仪的技术创新 Northeastern University 16NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六 研发板形控制智能化软件系统，实现高精度控制基本功能：数字信号滤波 通道异常处理 自动报警 板形显示高级功能：误差补偿 模式识别 目标板形 闭环控制 优 点：功能强大，智能化水平高嵌块式板形仪的技术创新嵌块式板形仪的技术创新 Northeastern University 17NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六综合补偿温度边部覆盖检测辊变形安装误差钢卷卷形包角嵌块式板形仪的技术创新嵌

10、块式板形仪的技术创新 Northeastern University 18NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六整辊压电晶体内嵌接触式板形仪整辊压电晶体内嵌接触式板形仪18其它接触式式板形仪其它接触式式板形仪 在检测辊身上打孔，安装压力传感器在检测辊身上打孔，安装压力传感器 传感器测量由带材来的张力分布传感器测量由带材来的张力分布 检测辊的表面完全密闭（无缝隙）检测辊的表面完全密闭（无缝隙）避免了分段辊板形仪易划伤板面的弊病避免了分段辊板形仪易划伤板面的弊病 缺点：检测信号部分丢失甚至失真缺点：检测信号部分丢失甚至失真 Northeastern University 19NEUN

11、EU2022年年12月月17日星期六日星期六126345悬臂梁式板形仪悬臂梁式板形仪其它接触式式板形仪其它接触式式板形仪 Northeastern University 20NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六 非接触式冷轧板形检测仪非接触式冷轧板形检测仪 非接触式板形仪的原始雏形非接触式板形仪的原始雏形 西门子的西门子的si-flat板形仪板形仪 西安建大的西安建大的bxy-5(z-flat)电涡流式板形仪电涡流式板形仪 20 Northeastern University 21NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六振动式板形检测仪的基本原理振动式板形检测仪的基

12、本原理原始做法：棒敲听振动声音（操作工耳朵辩频率原始做法：棒敲听振动声音（操作工耳朵辩频率 新方法：电敲，风敲，偏心敲，用电涡流检测振动频率新方法：电敲，风敲，偏心敲，用电涡流检测振动频率 Northeastern University 22NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六西门子西门子si-flat非接触式板形仪非接触式板形仪22为了放大板形为了放大板形缺陷以便测量，缺陷以便测量，在板带下部用一在板带下部用一个吹风机个吹风机 用凸轮控制出用凸轮控制出风频率，然后用风频率，然后用电涡流传感器测电涡流传感器测量浪形分布量浪形分布风对板形信号风对板形信号有干扰有干扰 Northe

13、astern University 23NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六实际安装的板形仪实际安装的板形仪 Northeastern University 24NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六使用厂家的情况使用厂家的情况 Northeastern University 25NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六使用传统测量辊的显示使用传统测量辊的显示使用新型板形仪的显示使用新型板形仪的显示使用厂家的情况使用厂家的情况 Northeastern University 26NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六宝钢董事长徐乐江在“板

14、带冷轧机板形控制与机型选择”中对西门子非接触式板形检测仪评价：西门子西门子si-flat非接触式板形仪非接触式板形仪 Northeastern University 27NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六 西安建筑科技大学非接触式动态板形仪西安建筑科技大学非接触式动态板形仪 发明人：西安建大冶金系钟春生教授 1 金属板带 2 测厚仪 3 传感器支架 4 振动弦支撑辊5 导向辊 6 信号处理系统 Northeastern University 28NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六七点检测梁的安装实物照片七点检测梁的安装实物照片 Northeastern Un

15、iversity 29NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六运行中的铝箔轧机运行中的铝箔轧机 Northeastern University 30NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六十五点板形检测梁安装十五点板形检测梁安装 Northeastern University 31NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六 Northeastern University 32NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六原原Bxy-5的特点的特点 锺式非接触板形仪用电涡流传感器间接测量板形，锺式非接触板形仪用电涡流传感器间接测量板形，但不进行鼓风机吹气操

16、作，而是靠偏导辊的自然但不进行鼓风机吹气操作，而是靠偏导辊的自然偏心引起的带材振动进行测量偏心引起的带材振动进行测量 在抗干扰和信号保真处理上有诸多改进，其测量在抗干扰和信号保真处理上有诸多改进，其测量精度目前仅次于分段辊接触式板形仪，由于在传精度目前仅次于分段辊接触式板形仪，由于在传感器的标定上做了很多改进，其测量环节在逐步感器的标定上做了很多改进，其测量环节在逐步完善完善 32 Northeastern University 33NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六接触式板形仪的特点：接触式板形仪的特点：1 1 信号检测直接，信号处理比较容易保真信号检测直接，信号处理比较容

17、易保真 2 2 测量精度高，现在已经达到测量精度高，现在已经达到0.5I0.5I单位单位 3 3 造价高、配件昂贵，售价为非接触式的造价高、配件昂贵，售价为非接触式的3 35 5倍以上倍以上 4 4 辊面磨损后须重新打磨，否则划伤板面，重磨后须重新标定辊面磨损后须重新打磨，否则划伤板面，重磨后须重新标定非接触式板形仪的特点：非接触式板形仪的特点：1 1 硬件结构简单硬件结构简单,易维护易维护,造价低，安装方便造价低，安装方便 2 2 传感器为非传动件传感器为非传动件,不与板面接触，避免了划伤板面的可能不与板面接触，避免了划伤板面的可能 3 3 板形信号为间接信号，精度较差，为板形信号为间接信号

18、，精度较差，为2.5I2.5I单位左右单位左右 4 4 信号处理技术要求高，难度大信号处理技术要求高，难度大 ：接触式与非接触式板形仪的对比接触式与非接触式板形仪的对比 Northeastern University 34NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六非接触式板形仪的特点：1 硬件结构简单，易维护，造价低2 传感器为非传动件，安装方便 3 传感器不与板面接触，避免了划伤板面的可能 4 板形信号为间接信号，精度为2.5I单位左右 5 信号处理技术要求高，难度大 Northeastern University 35NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六热轧板形仪

19、和凸度仪 Northeastern University 36NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六激光板形仪的测量原理激光板形仪的测量原理 激光三角法斜射式结构YOL2OCCDabLDL1yLvRv激光三角法的缺陷：激光三角法的缺陷：难以处理飘波现象难以处理飘波现象 Northeastern University 37NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六在带钢头部进入卷取机之前，当有较严重的边浪时，时而会在带钢头部进入卷取机之前，当有较严重的边浪时，时而会发现带钢的前进速度与浪形向前运行的速度不一致，给人的发现带钢的前进速度与浪形向前运行的速度不一致，给人的感觉

20、是浪形运行得忽快忽慢，有时甚至会出现波峰停止在固感觉是浪形运行得忽快忽慢，有时甚至会出现波峰停止在固定的位置，波形相对于观测者静止不动。这种现象不仅为很定的位置，波形相对于观测者静止不动。这种现象不仅为很多人反复观察到，而且还有详细的摄像记录可供认真分析。多人反复观察到，而且还有详细的摄像记录可供认真分析。这说明浪形在带材上有相对运动，它将影响板形测量结果。这说明浪形在带材上有相对运动，它将影响板形测量结果。LvRv飘波现象浅析飘波现象浅析 Northeastern University 38NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六激光光源CCD摄像机热轧带钢多束激光板形仪结构图

21、1AX12A0 2 3BCh1h3h2B0C0L12X1X2X3X23X13L23OP钢板激光三束激光光切法测量原理 Northeastern University 39NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六4组7组1组1列2列3列 多束激光板形仪激光束分布图带钢运动方向 Northeastern University 40NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六 C型架扫描式凸度仪型架扫描式凸度仪一个架固定，测轧件中间厚度；一个架固定，测轧件中间厚度；另一个架往复移动测量横向不同位置处的厚度另一个架往复移动测量横向不同位置处的厚度 Northeastern Univ

22、ersity 41NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六C型架多点式凸度仪型架多点式凸度仪设置多个射源和一组传感器（设置多个射源和一组传感器（512个或更多），个或更多），能够在同一时刻测量出带钢同一断面的厚度分布情况能够在同一时刻测量出带钢同一断面的厚度分布情况 Northeastern University 42NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六目标板形检测板形 板形检测曲线的数据处理 Northeastern University 43NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六 板形模式识别方法之一：按照泰勒多项式展开进行分解 u 最小二乘法基本

23、原理求解方法u 解析法最终结果u 14次板形偏差分量-1-0.500.51-101yp1-1-0.500.51-101yp2-1-0.500.51-101yp3-1-0.500.51-101yp4-1-0.500.51-101yp5-1-0.500.51-101yp6-1-0.500.51-101yp7-1-0.500.51-101yp8 板形检测曲线的数据处理44332210)(xaxaxaxaaxf Northeastern University 44NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六板形基本模式实测板形分解倾辊弯辊横移分段冷却 板形检测曲线的数据处理442210)(xb

24、xbxbbxf Northeastern University 45NEUNEU2022年年12月月17日星期六日星期六板形闭环控制原理图 板形偏差执行机构调节量+_板形模式识别出口板形板形仪轧机目标板形板形仪入口板形预报出口板形基于板形检测的控制系统基于板形检测的控制系统入口板形仪：入口板形仪：根据测得原料根据测得原料实际板形与设实际板形与设定值的差异进定值的差异进行前馈控制行前馈控制出口板形仪：出口板形仪：根据测得的实根据测得的实际板形进行反际板形进行反馈控制馈控制 Northeastern University 46NEUNEU人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分

25、析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。鼓舞我们前进。Northeastern University 47NEUNEU