本發(fā)明涉及一種在線判斷連退機組張緊輥組輥面粗糙度下降的方法。

背景技術(shù)：
鋼鐵企業(yè)的連退機組中，帶鋼張力采用分段控制，這既是通板的需要，更是工藝控制的要求，分段控制的每段張力不盡相同，這就需要張緊輥組將不同的張力段隔開。一般張緊輥組由2-5根輥子構(gòu)成，分別由馬達傳動每一根輥子。當(dāng)張緊輥組前后張力不一致時，其中的張力差就需要通過張緊輥組負(fù)荷平衡控制在各輥子間進行分配。張緊輥組負(fù)荷平衡控制是使各個張緊輥的負(fù)荷盡可能相近或滿足一定比例的分配，以使各輥子都能發(fā)揮各自的能力，協(xié)同完成帶鋼的張力控制要求。實現(xiàn)這一要求的前提是張緊輥輥面擁有良好的粗糙度，當(dāng)粗糙度下降到一定程度時，張緊輥組就會出現(xiàn)打滑，甚至滿足不了張緊輥組前后張力調(diào)控的要求，這對連退機組的正常生產(chǎn)是極其有害的。在連退機組中，張緊輥組輥子與帶鋼在接觸面上始終處于輕微打滑狀態(tài)。一方面帶鋼具有剛性，在經(jīng)過張緊輥組各個輥子時，帶鋼速度都是相等的，否則帶鋼將被拉伸或者堆砌起來；另一方面由于設(shè)備本身和控制的原因，張緊輥組各個輥子的速度無法做到完全一致，細(xì)微的差別始終存在。那么帶鋼即使與其中一根輥子保持速度嚴(yán)格一致，也將注定與其余的輥子存在速度差。因此輥面與帶鋼的輕微打滑狀態(tài)始終存在。在此基礎(chǔ)上張緊輥組輥面與帶鋼的摩擦均可認(rèn)為是滑動摩擦，而滑動摩擦與張緊輥組輥面粗糙度緊密相關(guān)，因此張緊輥組輥面粗糙度的在線判斷至關(guān)重要，否則嚴(yán)重影響連退機組的正常運行及帶鋼的生產(chǎn)質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在線判斷連退機組張緊輥組輥面粗糙度下降的方法，利用本方法實時判斷張緊輥組的輥面粗糙度，為帶鋼的正常生產(chǎn)提供可靠依據(jù)，確保連退機組的正常運行及帶鋼的生產(chǎn)質(zhì)量。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明在線判斷連退機組張緊輥組輥面粗糙度下降的方法包括如下步驟：步驟一、連退機組中，張緊輥組輥子與帶鋼在接觸面上始終處于輕微打滑狀態(tài)，張緊輥輥面與帶鋼的摩擦為滑動摩擦，根據(jù)滑動摩擦公式，則摩擦力為f＝μ·N(1)式中：μ為滑動摩擦系數(shù)，N為帶鋼的正壓力，其中μ與輥面和帶鋼的粗糙度有關(guān)，一般情況下帶鋼的粗糙度是一恒值，那么μ的變化取決于輥面粗糙度的變化，N與帶鋼的張力成正比，于是可直接將帶鋼張力等同于N值；步驟二、根據(jù)電機拖動原理，得到：式中：Te為電機的電磁轉(zhuǎn)矩，TL為電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩，J為轉(zhuǎn)動慣量，ω為電機角速度，t為時間，此外電機在額定轉(zhuǎn)速前，其電磁轉(zhuǎn)矩與電機電流有關(guān)，而與電機轉(zhuǎn)速無關(guān)，得到Te＝CmIΦ(3)式中：Cm為電機轉(zhuǎn)矩時間常數(shù)，I為電機電流，Φ為電機磁場強度，因此電磁轉(zhuǎn)矩Te隨電機電流而定，電磁轉(zhuǎn)矩不變則電機電流就不變；電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL＝f·R(4)式中：R為輥子半徑；步驟三、結(jié)合公式(1)至公式(4)得到電機電流：在連退機組穩(wěn)定運行時，電機角速度不變，則公式(5)簡化為I＝C1μN+C2(6)式中：C1、C2是與Cm、Φ、R、J、ω相關(guān)的常數(shù)；步驟四、針對張緊輥輥面與帶鋼的滑動摩擦，對于兩個不同摩擦系數(shù)μ1、μ2(μ1>μ2)，且?guī)т搹埩υ赱N0,N0+δ]區(qū)間內(nèi)波動，其中δ為帶鋼張力的波動量，則兩個不同摩擦系數(shù)下的電機電流分別為I1和I2，根據(jù)公式(6)可得到I1和I2將分別在[C1μ1N0+C2,C1μ1N0+C1μ1δ+C2]和[C1μ2N0+C2,C1μ2N0+C1μ2δ+C2]內(nèi)波動，且I2的波動范圍小于I1的波動范圍；步驟五、在連退機組穩(wěn)定運行時，采集張緊輥組旁測張輥的張力數(shù)據(jù){N1、N2、N3、...、Nm}和張緊輥組輥子驅(qū)動電機電流數(shù)據(jù){I1、I2、I3、...、In}，并令：式中：σI和σN分別是電機電流數(shù)據(jù){I1、I2、I3、...、In}和張力數(shù)據(jù){N1、N2、N3、...、Nm}的標(biāo)準(zhǔn)差，即其中：和分別為電機電流數(shù)據(jù)和張力數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，λ為電機電流數(shù)據(jù)和張力數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差的商值，體現(xiàn)電機電流數(shù)據(jù)離散狀態(tài)對張力數(shù)據(jù)離散狀態(tài)的影響力，將λ作為輥面粗糙度的量化指標(biāo)，當(dāng)張緊輥組輥面粗糙度下降時，λ隨之下降，通過觀測λ值的變化趨勢，判斷輥面粗糙度是否下降。由于本發(fā)明在線判斷連退機組張緊輥組輥面粗糙度下降的方法采用了上述技術(shù)方案，即分別根據(jù)滑動摩擦公式和電機拖動原理分別得到帶鋼與輥子的摩擦力、電機電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩，據(jù)此得到連退機組穩(wěn)定運行下簡化的電機電流，針對兩個不同摩擦系數(shù)μ1、μ2(μ1>μ2)，且?guī)т搹埩υ赱N0,N0+δ]區(qū)間內(nèi)波動，則相對不同摩擦系數(shù)下的電機電流I2的波動范圍小于I1的波動范圍，采集張緊輥組旁測張輥的張力數(shù)據(jù)和張緊輥組輥子驅(qū)動電機電流數(shù)據(jù)，并取兩個數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差的商值為λ，通過觀測λ值的變化趨勢，判斷輥面粗糙度是否下降。本方法實時判斷張緊輥組的輥面粗糙度，為帶鋼的正常生產(chǎn)提供可靠依據(jù)，確保連退機組的正常運行及帶鋼的生產(chǎn)質(zhì)量。附圖說明下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明：圖1為前期張緊輥組某一輥子電機電流與張力反饋值的對比圖；圖2為后期張緊輥組某一輥子電機電流與張力反饋值的對比圖。具體實施方式本發(fā)明在線判斷連退機組張緊輥組輥面粗糙度下降的方法包括如下步驟：步驟一、連退機組中，張緊輥組輥子與帶鋼在接觸面上始終處于輕微打滑狀態(tài)，張緊輥輥面與帶鋼的摩擦為滑動摩擦，根據(jù)滑動摩擦公式，則摩擦力為f＝μ·N(1)式中：μ為滑動摩擦系數(shù)，N為帶鋼的正壓力，其中μ與輥面和帶鋼的粗糙度有關(guān)，一般情況下帶鋼的粗糙度是一恒值，那么μ的變化取決于輥面粗糙度的變化，N與帶鋼的張力成正比，于是可直接將帶鋼張力等同于N值；步驟二、根據(jù)電機拖動原理，得到：式中：Te為電機的電磁轉(zhuǎn)矩，TL為電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩，J為轉(zhuǎn)動慣量，ω為電機角速度，t為時間，此外電機在額定轉(zhuǎn)速前，其電磁轉(zhuǎn)矩與電機電流有關(guān)，而與電機轉(zhuǎn)速無關(guān)，得到Te＝CmIΦ(3)式中：Cm為電機轉(zhuǎn)矩時間常數(shù)，I為電機電流，Φ為電機磁場強度，因此電磁轉(zhuǎn)矩Te隨電機電流而定，電磁轉(zhuǎn)矩不變則電機電流就不變；電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL＝f·R(4)式中：R為輥子半徑；步驟三、結(jié)合公式(1)至公式(4)得到電機電流：在連退機組穩(wěn)定運行時，電機角速度不變，則公式(5)簡化為I＝C1μN+C2(6)式中：C1、C2是與Cm、Φ、R、J、ω相關(guān)的常數(shù)；步驟四、針對張緊輥輥面與帶鋼的滑動摩擦，對于兩個不同摩擦系數(shù)μ1、μ2(μ1>μ2)，且?guī)т搹埩υ赱N0,N0+δ]區(qū)間內(nèi)波動，其中δ為帶鋼張力的波動量，則兩個不同摩擦系數(shù)下的電機電流分別為I1和I2，根據(jù)公式(6)可得到I1和I2將分別在[C1μ1N0+C2,C1μ1N0+C1μ1δ+C2]和[C1μ2N0+C2,C1μ2N0+C1μ2δ+C2]內(nèi)波動，且I2的波動范圍小于I1的波動范圍；即當(dāng)輥面粗糙度下降時，電機電流對張力波動的敏感性隨之下降。這一結(jié)論是符合常理的，如在極端情況，當(dāng)輥面絕對光滑時(即μ＝0)，則不管張力怎么變化，電機負(fù)載始終不變，那么電機電流也就不會受到任何影響；步驟五、在連退機組穩(wěn)定運行時，采集張緊輥組旁測張輥的張力數(shù)據(jù){N1、N2、N3、...、Nm}和張緊輥組輥子驅(qū)動電機電流數(shù)據(jù){I1、I2、I3、...、In}，并令：式中：σI和σN分別是電機電流數(shù)據(jù){I1、I2、I3、...、In}和張力數(shù)據(jù){N1、N2、N3、...、Nm}的標(biāo)準(zhǔn)差，即其中：和分別為電機電流數(shù)據(jù)和張力數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，λ為電機電流數(shù)據(jù)和張力數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差的商值，體現(xiàn)電機電流數(shù)據(jù)離散狀態(tài)對張力數(shù)據(jù)離散狀態(tài)的影響力，將λ作為輥面粗糙度的量化指標(biāo)，當(dāng)張緊輥組輥面粗糙度下降時，λ隨之下降，通過觀測λ值的變化趨勢，判斷輥面粗糙度是否下降。本步驟中張力數(shù)據(jù)的設(shè)定值必須是某一特定值，并宜選擇較高的張力設(shè)定值，比如85KN，因為張緊輥組在較高的張力負(fù)荷下，輥面粗糙度損失較嚴(yán)重；張力數(shù)據(jù)和電機電流數(shù)據(jù)每次取樣的樣本時間長度不能相差太大，以2～5min較為合適；考慮到連退機組張緊輥換輥周期一般都在兩年以上，本方法對數(shù)據(jù)的采樣周期定為一個月。按照上述限定條件，采集張力和電機電流連續(xù)六個月的數(shù)據(jù)如下：{N11、N12、N13、...、N1m}，{I11、I12、I13、...、I1n}；{N21、N22、N23、...、N2m}，{I21、I22、I23、...、I2n}；{N61、N62、N63、...、N6m}，{I61、I62、I63、...、I6n}；根據(jù)公式(7)分別計算各自的λ，得到λ1、λ2、...、λ6。通過分析這六個λ值的整體走勢，就能判斷輥面粗糙度是否存在下降趨勢。針對某一連退機組進行數(shù)據(jù)采集，分別得到如圖1和圖2的張緊輥組某一輥子電機電流與張力反饋值的對比圖，圖1為前期采集數(shù)據(jù)，圖2為后期采集數(shù)據(jù)，且間隔為六個月，圖1和圖2中上部為張力反饋曲線、下部為電機電流曲線，經(jīng)兩圖對比，明顯在同等張力波動條件下，圖2的電機電流波動小于圖1的電機電流波動，這是由于退火機組經(jīng)過半年時間運行，輥面粗糙度下降，導(dǎo)致電機電流對張力波動的敏感性下降。這一實例證明本方法完全適用于張緊輥組輥面粗糙度下降的判斷。