马钢四钢轧冷轧带钢跑偏研究及对策.doc

马钢四钢轧冷轧带钢跑偏研究及对策 安徽工业大学 2011年12月 目 录 1 冷轧连退炉生产线带钢跑偏概况 4 1.1 跑偏现象 4 1.2 跑偏造成的后果 4 2 项目总目标 4 3 技术路线和研究内容 5 3.1 技术线路 5 3.2 完成的主要研究内容 5 4纠偏系统的数学建模 5 4.1 电机及电动伺服缸系统的理论模型 5 4.1.1 三相异步电机的数学模型 6 忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的 6 4.1.1.1 电压方程 6 4.1.1.2 磁链方程 7 4.1.1.3 运动方程 8 4.1.1.4 转矩方程 9 4.1.1.5 异步电机的矢量坐标变换 9 4.1.1.6 异步电机的数学模型 10 4.1.2 电动伺服缸的数学模型 11 4.1.2.1 电动伺服缸的工作原理及特点 11 4.1.2.2 行星齿轮螺纹系的基本几何机构分析 12 4.1.2.3 行星齿轮螺纹系的运动分析 12 4.1.2.4 行星齿轮螺纹系的受力分析 14 4.1.3 纠偏框架及纠偏辊的数学模型 14 4.2电动纠偏控制系统的理论模型进一步修正 16 4.2.1 三相异步电机的数学模型 16 4.2.2 纠偏框架及纠偏辊的数学模型 18 4.3纠偏控制系统的辨识建模 21 4.3.1辨识对象 22 4.3.2电动伺服缸辨识模型 22 4.3.2.1输入输出数据 23 4.3.2.2电动伺服缸辨识模型 23 4.3.3纠偏框架及纠偏辊的辨识模型 24 4.3.3.1输入输出数据 24 4.3.3.2辨识模型 24 4.3.4基于理论模型与辨识模型的仿真与试验分析 25 5现场测试与数据分析 26 5.1 硬件测试系统 26 5.2 软件测试系统 27 5.3 位移传感器静态标定 28 5.4 测试方案 28 5.5现场测试与数据分析 29 5.5.1 IBA数据分析 29 5.5.1.1 数据来源及相关工艺参数说明 29 5.5.1.2 跑偏量较小的情况 29 5.5.1.3 跑偏量中等的情况 32 5.5.1.4 跑偏量较大的情况 36 5.5.1.4 结果分析 40 5.5.2 利用理论模型及辨识模型的仿真分析 41 5.5.3 现场测试数据分析 41 5.5.3.1电动缸的动态性能 41 5.5.3.2含纠偏辊及框架整个系统的动态性能 42 5.5.3.3结果分析 42 5.5.4从控制的角度分析带钢跑偏的原因 43 6避免跑偏的有效方案和整改措施 43 7方案实施情况 44 8方案实施后的实际成效 46 9结论及项目完成情况 47 9.1合同要求的技术内容 47 9.2合同要求的进度 48 9.3结论 48 9.4存在的问题 49 9.5展望 49 9.6致谢 49 10附录 49 1 冷轧连退炉生产线带钢跑偏概况 马钢第四钢轧总厂冷轧连退炉生产线自2007年投产以来，在连退炉内一直存在带钢跑偏的问题，且并未得到很好地解决。近期为提高生产效率，提高产量，增加企业的利润，尝试提高机组的运行速度。提速后发现连退炉内带钢跑偏更为严重甚至出现断带的情况，时常出现带钢跑偏超过纠偏装置的最大纠偏能力，此时需降低机组的运行速度，严重影响了连退生产线的产能。 目前连退带钢跑偏率为 3.21%，跑偏限速率为2.22%；跑偏位置为连退炉内各纠偏辊处，特别是在第4#、5#纠偏辊处跑偏更为严重；跑偏量达到80mm时机组自动降速以避免出现断带。 1.1 跑偏现象 马钢第四钢轧冷轧生产线，当机组运行速度超过250m/min后，炉内跑偏严重，特别是在第4#、5#纠偏辊处跑偏更为严重，且在带钢焊接缝附近的区域，较为明显和严重，极易使带钢触炉造成断带。 1.2 跑偏造成的后果 由于跑偏，机组实际运行速度不能达到设计要求； 跑偏达到80mm时机组为安全起见机组自动降速运行，约为1m/s。 所以现有的跑偏现象严重地影响了机组运行速度的提高，阻碍了生产效率的提高。 2 项目总目标 经该项目的研究实施，将连退跑偏率控制在2.0%以下，跑偏限速率控制在1%以下。 3 技术路线和研究内容 3.1 技术线路 结合马钢公司第四钢轧总厂提供的具体工艺和装备条件，统计分析可能影响连退炉带钢跑偏的各个环节，如钢卷头尾形状、头尾剪切量、板形、张力等工艺环节。具体方案如下： 根据甲方提供的工艺数据，进行分析整理，找出跑偏卷与各工序板形质量间的相互对应关系；通过测试空载下电动缸、变频器的静、动特性，分析纠偏装置电器部分的响应特性；测试电动缸的位移信号和纠偏辊框架的位移信号，以找出纠偏装置的机械死区，分析是否因张力的不足造成摩擦力不足引起纠偏滞后；在测试基础上，建立相关理论分析模型，找出连退炉带钢跑偏的主要原因，提出改造方案。 3.2 完成的主要研究内容 本项