[发明专利]一种连续退火机组辊间带钢张力的软测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种张力检测方法，具体来说是一种应用计算机技术，以软件来替代硬件的软测量方法，特别是一种用于连续退火机组任意辊间带钢张力的软测量方法。

背景技术

带钢连续退火过程中带钢张力检测技术，对于连退机组可靠稳定运行，防止带钢断带，及其提高带钢运行速度及带钢产品质量，充分发挥设备的生产能力，满足各种新工艺以及现代生产管理都是十分重要的。

现在带钢生产过程中，连续退火机组为保持连续稳定运行，采用张力闭环控制，如炉区张力控制，采用张力环、速度环串级控制方式实现，如图1所示的5号测张仪(TM5，TM为测张仪英文缩写5为编号，以下同)张力由HF炉辊14个辊子(编号HF1R-HF14R)同步调速来实现。而为保证各处张力均衡、各辊出力均衡，需对张紧辊及炉辊设计时做专门考虑，见图2a、图2b。从图中可以看出，与张紧辊不同，炉区张力控制及其各辊的负载平衡不以直接张力控制为主，即不对各辊力矩电流信号进行反馈计算，而主要靠各辊的DROOP(垂下控制)的自调节，即使用辊系辊速同步调节的方式来控制张力，而DROOP(垂下控制)调节方式允许各辊存在辊速微差，在辊径设置不当，与带钢热胀冷缩程度不相匹配或存在明显扰动等情况下，就存在虽然可保证测张仪位置张力稳定，中间无测张仪处张力出现异常的情况，影响机组正常生产甚至引起断带等恶性故障。

而目前带钢张力的检测方法是通过在有限测张点安装测张仪进行在线检测。连续退火生产线中带钢每处都存在张力，但是在生产线上处处安装测张仪因受技术、设备、成本等因素影响是不现实的。因此连续退火生产线大部分区域的带钢张力没有检测，而断带等故障多数发生在这些带钢张力检测的盲区。因此，采用测张仪进行张力检测的方法远远不能满足生产的需求。

在文献Ku Chin Lin，Ming-Ching Tsai；Kung-Yi Chen；Web tension control of a start-up process using observer techniques with friction and inertia compensation[J].Industrial Electronics Society，2001.IECON′01.The 27th Annual Conference of the IEEE.2001，11.1：529-534.(利用带有摩擦和惯性补偿的观测器技术实现启动过程张力控制)和文献Ruiz C.，J.，Sbarbaro H.，D.Estimating the strip tension in multi-drivesystems[J].Industrial Electronics，Control and Instrumentation，1997.IECON 97.23rdInternational Conference.1997，11.3：1432-1437.(多驱动系统带钢张力估计)中阐述了一种张力软测量方法，都是针对控制目的对于一个辊子(如开卷机)所提出的软测量方法，而以机组运行状态监测诊断为目的，且针对连退这一特殊的多辊耦合同步调速的张力控制系统的张力软测量方法尚未涉及。

在日本专利JP61023066中，公开了一种多辊驱动的张力监视装置。该专利在建对象模型时引入电压的电磁感应平衡公式，但观测张力时由于对状态方程变为能观标准形，只考察可观测部分，并未用到该信息。该专利提供的模型将边界张力作为状态变量引入状态方程，观测模型的输出为两边界张力和中间张力。该专利模型中将带钢弹性系数直接作为模型参数，而实际情况下其各处不同，并且带钢的运动以及与温度有关等因素，使得该参数经常发生改变(相比较辊子特性而言，带钢特性更不稳定)，且难以估计，从而引入模型误差。此外，模型中直接以辊子惯量为模型参数，未考虑电机及带钢等对整体惯量的影响，辊子力矩平衡公式中也未考虑轴承摩擦的影响。另外，由于辊子偏心的存在而导致的张力波动影响较大，不加处理直接应用则很难得出对机组状态判断有实际意义的结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种更加精确的连续退火机组辊间带钢张力的测量方法，该测量方法避免了采用观测模型建模时，由于将带钢弹性系数直接作为模型参数，而产生的模型误差和由于忽略轴承摩擦力的影响而带来的带钢张力测量误差。

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种连续退火机组辊间带钢张力的软测量方法，包括以下步骤：

第一步，过程数据采集