CC BY
41
УДК 621:62-83
Лукьянов СИ., Суспицын ЕС., Коновалов М.В.
СИСТЕМА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТЯНУЩИХ РОЛИКОВ МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ
Обеспечение требуемого качества литой заготовки и высокой производительности машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) возможно лишь при непрерывном, непосредственно во время разливки стали, контроле технического состояния оборудования МНЛЗ и своевременной замене вышедшихиз строя узлов [1].
Единственным, приемлемым для технологических условий литья заготовки на МНЛЗ, способом оценки технического состояния механического оборудования электроприводов тянущих роликов (ТР) является спо-
60
40
20
0
Щ ДБ
0,2
0,4
0,6
0,8
Л гц
Рис. 1. Графики амплитуд 5р] спектральной плотности изменения мгновенных значений моментов нагрузки электродвигателя ТР при прогибе бочки ТР (а), периодической буксовке ТР по слитку (б), износе уплотнительных колец навесного редуктора (в) и износе зубьев шестерней навесного редуктора (г) в интервале частот 0-1 Гц
соб, основанный на анализе характеристик изменения токов (моментов) нагрузки их электродвигателей [1].
На большинстве российских слябовых МНЛЗ контроль технического состояния электроприводов ТР МНЛЗ осуществляется системами диагностирования роликовой проводки (СДРП) разработки ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» (ГОУ ВПО «МГТУ») и автоматическими системами токовой диагностики (АСТД) разработки ОАО «Уралмаш», построенными на основе анализа изменения мгновенныхзначений токов нагрузки электродвигателей ТР. Указанные системы применяются для диагностирования механического оборудования электроприводов ТР с групповой схемой силового питания электродвигателей ТР от одного ТП [1, 2].
Применение методик, используемых в системах АСТД и СДРП, для диагностирования механического оборудования электропривода ТР МНЛЗ № 5 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК»), выполненного по индивидуальной схеме силового питания электродвигателей по системе ПЧ-АД, показало, что они не обеспечивают требуемою достоверность выявления основныхдефектов электропривода ТР.
Поэтому появилась необходимость разработки и внедрения новой системы технического диагностирования механического оборудования электроприводов ТР МНЛЗ по характеру изменения мгновенныхзначений моментов нагрузки электродвигателей ТР.
В результате экспериментальных на МНЛЗ № 5 и теоритических исследований изменений моментов нагрузки электродвигателей ТР установлено [3]:
- основными дефектами электропривода ТР, появление которых прямо приводит к снижению качества непрерывнолитых заготовок, являются: прогиб бочки ТР; периодическая буксовка ТР по слитку; случайная буксовка ТР по слитку; износ уплотнительных колец навесного редуктора; износ зубьев шестерней навесного редуктора;
- появление каждого из указанных видов дефектов вызывает специфическое изменение моментов нагрузки электродвигателей;
- в качестве диагностического признака проявления случайной буксовки ТР по слитку в изменении моментов нагрузки можно использовать условие неоднородности дисперсий рассеяния изменения моментов нагрузки, рассчитанных для смежных временных интервалов.
С целью установления общих закономерностей влияния прогиба бочки ТР, периодической буксовки ТР по слитку, износа уплотнительных колец навесного редуктора и износа зубьев шестерней навесного редуктора на частотные характеристики изменения мгновенных значений моментов нагрузки электродвигателей ТР параметрическим способом на основе авторегрессион-
ЭНЕРГЕТИКА И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ
ного моделирования выполнен расчет амплитуд компонент спектральной плотности изменения моментов нагрузки для каждой тестовой выборки (рис. 1).
Из анализа графиков рис. 1 сделан вывод: в качестве диагностического признака износа зубьев шестерней навесного редуктора может быть принято появление значимо отличающейся по величине амплитуды компоненты спектральной плотности изменения момента нагрузки в диапазоне частот Д/=0,235-0,848 Гц. Границы интервала частот А/рассчитаны для рабочего диапазона скоростей вытягивания заготовки Гг=0,5-1,2 м/мин по выражению
^ Ч'
Рис. 2. Графики функций плотности распределения вероятности вектора г при прогибе бочки ТРЭД, периодической буксовке ТР по слитку /2(г), износе уплотнительных колец навесного редуктора fз(2)
?етз+1
ДнГНОСТТфОЕаИИе іїчєкшїнє скпго оборудования пто эзкшрапривода ТР
10
Нет
Візуажсаіщян ірмгащня: ре зуїшгїгої яшгностарохзння ме каничесіиг о обсрудованкяэгоеыраприЕодо! ТР
т
12
Рис. 3. Блок-схема обобщённого алгоритма диагностирования дефектов механического оборудования электроприводов ТР МНЛЗ
А/ =
60Б
где Z - количество зубьев шестерней навесного редуктора; Б - диаметр бочки ТР, мм.
В результате статистического анализа амплитудных характеристик компонент спектральной плотности изменения моментов нагрузки электродвигателей ТР доказано: диагностирование прогиба бочки ТР, периодической буксовки ТР по слитку и износа уплотнительных колец навесного редуктора необходимо проводить по совокупности значимых компонент г1 и х2 спектральной плотности изменения моментов нагрузки электродвигателей ТР; в качестве диагностического признака указанных дефектов предложено использовать положение вектора значимых компонент 2=(г1, г2), рассчитанного для конкретной временной диаграммы, в диагностическом пространстве значимых компонент Z={z1, г2} (рис. 2), определенном по данным тестовой выборки.
По данным тестовых выборок определены условия наблюдения для каждого вида дефекта механического оборудования электропривода ТР (см. таблицу).
Разработан обобщенный алгоритм диагностирования механического оборудования электропривода ТР (рис. 3) с учетом технологических особенностей вытягивания заготовки на слябовойМНЛЗ. В алгоритме указана последовательность выполнения функций диагностирования дефектов механического оборудования электропривода ТР и вспомогательных алгоритмов.
В блоке 1 выполняется проверка режима работы МНЛЗ. Если установлен флаг «разливка», то осуществляется переходк блоку 2, в противном случае - переходк блоку 1. В блоке 2 выполняется проверка текущего значения скорости вытягивания заготовки Уг. При значении скорости вытягивания заготовки более 0,5 м/мин осуществляется переход к блоку 4. В блоке 4 выполняется заполнение диагностического массива. При изменении скорости вытягивания заготовки формирование диагностического массива начинается заново (блок 5, 6). После заполнения диагностического массива формируется флаг «ДМ заполнен» (блок 7) и выполняется переход к блоку
Диагностические условия наблюдения дефектов механического оборудования электроприводов ТР
Вид дефекта Диагностические условия
Прогиб бочки ТР і<,тт (г -2,77)2 (г2 + 0,259)' ДМ > 1,2 И-м; ^ —V + — —И- ^ 1 2,704 • КГ3 0,4 -10~3
Периодическая буксовка ТР по слитку птт (г -3,87)2 (г2 + 0,153)2 ДМ > 1,2 И• м; + ^’ <1 0,0121 0,1-10~3
Износ уплотнительных колец навесного редуктора птт (г -3,1)2 (г, -0,408)' ДМ> 1,2 И• м; ^4-+ ^< 1 2,7 -10~3 0,324 • 10~3
Случайная буксовка ТР по слитку АМ > 1,2 И • м,0р>0,2
Износ зубьев шестерней навесного редуктора АМ > 1,2 И• м, Ах > 10,34 дБ
/
1 'V,
• •
16 -V /
• •
Ъ2 Лу / !*
• •
48 х,
• •
64
Ш
|Щ.
|Mrfs
Мн*+
Рис. 4. Функциональная схема системы диагностирования механического оборудования электроприводов ТР:
1 - преобразователи частоты; 2 - контроллер управления электроприводом ТР; 3 - сервер системы диагностирования; 4 - сервер АСУ ТП МНЛ; 5 - рабочая станция мастера участка диагностики МНЛЗ
8. В блоке 8 осуществляется сброс счетчика номеров электродвигателей ТР п. Далее в цикле блок 9 - блок 11 осуществляется диагностирование механического оборудования электроприводов ТР. В блоке 12 результаты диагностирования механического оборудования электроприводов ТР визуализируются на мониторе рабочей станции диагностики и архивируются на сервере диагностирования. Далее осуществляется переход к блоку 1.
Разработаны алгоритмы диагностирования отдельных дефектов электропривода ТР и вспомогательные алгоритмы: расчета и формирования массива амплитуд компонент спектральной плотности изменения мгно-венных значений моментов нагрузки; расчета значений весовых коэффициентов и величин значимых компо-нент спектральной плотности изменения моментов нагрузки; расчета разности амплитуд компонент спектральной плотности изменения моментов нагрузки; расчета значений критерия Кохрена; расчета диапазона изменения момента нагрузки электродвигателя ТР.
Для реализации алгоритма диагностирования электроприводов ТР разработана функциональная схема системы диагностирования механического оборудования электропривода ТР (рис. 4).
В системе диагностирования механического оборудования электроприводами ТР (см. рис. 4) использовано штатное оборудование АСУ ТП МНЛЗ: кон-
троллер управления электроприводами ТР 3, сервер АСУ ТП 4, рабочая станция мастера участка диагностики 5. Для реализации системы диагностирования дополнительно установлен сервер системы диагностирования 3.
С целью оценки эффективности разработанной системы диагностирования в июле 2010 года из архивов системы сбора координат работы электродвигателей ТР МНЛЗ № 5 были выбраны данные об изменении моментов нагрузки электродвигателей ТР и поданы на вжд системы диагностирования. В результате оценки установлено, что достоверность диагностирования дефектов механического оборудования электропривода ТР МНЛЗ № 5 составляет А = 93,9-94,8%. Система диагностирования механического оборудования электроприводов ТР (см. рис. 3, 4) внедрена на МНЛЗ № 5 ОАО «ММК». Ожидаемый экономический эффект от внедрения системы диагностирования механического оборудования электроприводов ТР составляет 4,515 млн руб. вгод.
Список литературы
1. Обобщенная методика диагностирования механического и электрического оборудования металлургических агрегатов/ М.В. Коновалов, С.И. Лукьянов, Е.С. Суспицын и др. // Изв. вузов. Электромеханика. 2009. № 1. С. 38-42.
2. Система диагностирования состояния сб:руд:ваниа электропривода тянущих роликов / М.В. Коновалов, С.И. Лукьянов, Е.С. Суспицын и др. // Изв. ТулГУ. Техн. науки. Вып. 3: в 5 ч. Тула: Изд-воТулГу, 2010. Ч. 3. С. 71-76.
3. Коновалов М.В., Лукьянов С.И., Суспицын Е.С. Анализ временных диаграмм изменения моментов нагру зки электродвигателей тянущих роликовМНЛЗ№ 5 ОАО «ММК»; ГОУВПО «Магнитогорск. гос. техн. ун-т». Магнитогорск, 2008. 16 с.: ил. 10. Библиогр. 5 назв. Рус. Деп. в ВИНИТИ 24.06.08, № 526-В2008.
Bibliography
1. The generalized method of diagnosing mechanical and electrical equipment of metallurgical units / M.V. Konovalov, S.I. Lukyanov, E.S. Suspi-tsyn, etc. // Electromechanics. 2009. № 1. S. 38-42.
2. The system of diagnosing the state of the equipment of the electric pull reels / M.V. Konovalov, S.I. Lukyanov, ES. Suspitsyn, etc. // Tula State University. Tech. Science. Vol. 3: 5 hours Tula State Univ. 2010. Part 3. S. 71-76.
3. Konovalov M.V., Lukyanov S.I., Suspitsyn E.S. Analysis of changes in the timing charts of moments electric load puling roler caster № 5 OJSC «MMK» // GOUVPO «Magnitogorsk. state. tech. Univ». Magnitogorsk, 2008. 16.: Il. 10. Bibliography. 5 refs. Eng. Dep. in VINITI 24.06.08, № 526-V2008.
УДК 621.771.016
Карандаев А.С., ХрамшинВ.Р., Петряков С.А.
СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ*
Для снижения продольной разнотолщинности полосы на широкополосном стане горячей прокатки предложен способ прокатки, согласно которому в момент /1 выхода головного участка полосы из преды-
Работа проводилась прифинансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям (государственный контракт № 16.740.11.0072).
дущеи клети производится дополнительное разведение валков последующей клети на величину 5к. Далее при прокатке головного участка осуществляется уменьшение межвалкового зазора по функциональному закону, представленному на рис. 1 [1]. Промежуток /1-/2 - это время транспортировки «головы» полосы от предыдущей клети до текущей, зависящее от скорости прокатки. В интервале /2-/3 удерживается
