（機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專(zhuān)業(yè)論文）連軋機(jī)力能參數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研制開(kāi)發(fā).pdf

中南大學(xué)工程碩士論文 摘要 軋機(jī)的設(shè)備故障和軋件的質(zhì)量缺陷問(wèn)題是鋼管生產(chǎn)的技術(shù)難題，有效地監(jiān)測(cè) 軋機(jī)運(yùn)行狀況對(duì)提高鋼管質(zhì)量、預(yù)防和避免事故的發(fā)生有重要意義。本文吸取了 大量國(guó)內(nèi)外軋機(jī)在線監(jiān)測(cè)的先進(jìn)技術(shù)，針對(duì)某連軋管機(jī)組生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)和機(jī)械 設(shè)備的運(yùn)行特征，研制開(kāi)發(fā)了連軋管機(jī)組力能參數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并以此為研究 主線，對(duì)以下幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究： 1 在系統(tǒng)分析電阻應(yīng)變式傳感器的電橋原理以及溫度補(bǔ)償特性的基礎(chǔ)上，選 定了壓力傳感器的設(shè)計(jì)方案：在系統(tǒng)分析計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和主要功能 電路和傳感器與計(jì)算機(jī)接口問(wèn)題、接口功能、接口的類(lèi)型以及實(shí)現(xiàn)方式的基礎(chǔ)上， 選定了數(shù)據(jù)采集卡和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。 2 對(duì)壓力傳感器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)定、密封與防護(hù)，標(biāo)定的應(yīng)變隨壓力的 變化規(guī)律符合生產(chǎn)實(shí)際的規(guī)律。并利用a n s y s 有限元分析軟件模擬了壓力傳感器 的全程標(biāo)定過(guò)程，解決了壓力機(jī)量程有限的問(wèn)題。 3 采用l a b v i 阱編程開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，采用多線程技術(shù)解決了監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)有效管理了原始數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。 4 以無(wú)縫鋼管連軋機(jī)組為對(duì)象建立了一套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn) 行了實(shí)時(shí)控制曲線采樣分析，證實(shí)了該在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有效性。 從現(xiàn)場(chǎng)安裝投入運(yùn)行至今，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能有效地監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，提 高了設(shè)備的管理水平和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)為合理調(diào)整軋制工藝參數(shù)提供了科學(xué)依 據(jù)。 關(guān)鍵詞連軋，無(wú)縫鋼管，在線監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)采集與分析 主要查蘭三堡堡圭絲塞 - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - - _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ 。- _ _ _ _ _ 。_ _ _ - _ _ 。一 a b s t r a c t t h ef a c i l i 哆m a l 劬c t i o no fr o l l i i l gm i ua 1 1 dm 2 l s sb l e m i s ho fm l l s t e e la r et e c h n i c a lp r o b l e m ms t e e lm a n u f a c t u r e i t sv e r y 吼p o 紕tt o e 婦陌c t i v e l ys u r p e r v i s eo n - l i i l e s t a n l sf o ri m p r o v i l l gm eq u a l i 夠o fs t e e l p i p ea n dp r e v e m i l l go ra v o i d i l l g a c c i d e m t h ep a p e ra b s o r b sal o to f a “a n c e dt e c h n i q u eo fo n - l i n es u r p e i s i o n ，d e s i 印sa 1 1 dd e v e l o p sas e to f c o n t i n u o u sm l l m 爭(zhēng)s e a m l e s ss t e e lp i p eo n l i l l es u p e r v i s i o ns y s t e ma i m i n g a tm a n u f k t u r et e c m c a lc h a r a 巳r i s t i c so fc o m i i l u o u ss t e e lt u b eu n i t ，a n d 眥c h a r a c t e r i s t i co fm e c h a i l i c a le q u i p m e m a n d 也e nr e g a r d i n gi ta sa m a i nl i n e ，s e v e r a lq u e s t i o i l sh a v eb e e ns t u d i e di i ld e t a i l 1 b a s e do nt h e a l l “y s i s o fe l e c t r i c 毋b r i d g e p r i n c i p l e a i l d t e m p e r 砌ec o m p e i l s a t e ，d e s i 盟p r o j e c to fp r e s s es e n s o ri sc h o o s e d a n d o nm ea i l a l y s i so fc a l c u l a t o rd a t a c o l l e c t i n g ，d a 協(xié) c o r e r s i o n ，m a i n m n c t i o ne l e c t r i cc 疵u i ta n dm ep r o b l e m ，f h c t i o n ，s 夠l ea n dr e a l i z i n g m e t h o do fm ei m e r f a c eb e t w e e ns e n s o ra n dc o m p u t e r ，d a t ac o l l e c t i v ec a r d a 1 1 dc o m p u t e ri ss e l e c t e d 2 c o n s t m c t i o nd e s i g i l ，d e m a r c a t e ，s e a la n dd e f b n di sp m c e e d e d ，a n d m es 仃a i nc h a n g ep r i n c i p l ea l o n gw i t hm e p r e s s u r ei sm a t c h e db a s i c a l l y w i t l l 吐l er e a lp r a c t i c e a n dm ef e ms o 柵a r ea n s y si su s e dt oi m i t a t e m e p r o c e s so f m e 、 ，：h o l ed i s t ；m c em a r k ，s o 也a tt l l ep r o b l e mo f m el i m i t e d d i s t a n c ei i lp r e s s u r em a c l l i n ei sr e s o l v e d 3 1 h el a b ws o 腳a r ei sa d o p t e dt op r o c e e dt h et o t a ld e s i 弘，a i l d t l l em u l t i t h r e a d m gt e c h n i q u ei s “l(fā) o p t e dt os o l v et 0m er e a lt i m es y s t e m ， a 1 1 dd a t a b a s et e c h n i q u ei sa d o p t e dt 0m a n a g ee 往b c t i v e l yt 1 1 ep r i m i t i v e d a t aa 1 1 dm e1 1 i s t o r yd a 詛 4 t a k e nc o n t i z l u o u sr o l l i n g s e 鋤1 e s ss t e e l p i p e 夠 e x p e r i m e m o b j e c t ，ao n 1 i l l es u r p e r v i s i o ns y s t e mh a sb e e ne s t a b l i s h e d i th 夠b e e n p r o v e db y t h ec o n 臼o lc u r v et h a t 出eo n l 缸es y s 鈀【i li i l 出i sp 印e ra r em o r e u s e m l t h es y s t e mr e a l i z eo n l i n e s u r p e r v i s i o nt o s u c hp 蝴e t e r sa s r o l l i n g f o r c e ，e l e c t r i c a lc u r r e m ，r o t a t es p e e d ，a n dp r e s e r v a t i o n ，i n q u i r ya n d a i l a l y s e o f h i s t o r y d a t u m、) l r i mm e 缸n c t i o no f s t o r a g e ，s i 印a l u 主塑查蘭三矍堡主絲壅 a i l a l v s i s ，c h a r a c t e r i s t i cd i s t i l l ，s t a = c u sd i s t - m g u i s h ，d a 協(xié)m a n a g e m e m a n d s o u n da l a n n f r o m i n s t a l l a t i o no n s p o t t i nn o w ，t h es y s t e mm n s s t a b i l i t y t h u s 吐1 es u p e r v i s el e v e l sa i l dp m d u c tq u a l 塒a r ei 唧r o v e d ，a n d d r o v i d e ss c i e m i f i c a lg i s tf o r r e 邪o n a b i ea 由u s 缸n e mm 1 1 i 1 1 9p a r 鋤e t e r s k e yw 0 剮d s c o n t i i l u o u sr o l l i n g ，s e a m l e s st u b e ，o n - l i l l es u p e r v i s e ，d a 紐 c o l l e c t i o na i l da n a l y s i s i 中南大學(xué)工程碩士論文 第一章 概述 第一章概述 1 1 無(wú)縫鋼管連軋機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀 為了獲取高質(zhì)量和高效益的軋制加工產(chǎn)品，軋機(jī)也不斷向現(xiàn)代化、大型化發(fā)展。早在 1 8 4 3 年就發(fā)明了在兩機(jī)架組成的連軋機(jī)上軋制無(wú)心管坯，最早的連軋機(jī)組發(fā)明于1 8 8 2 年 在法國(guó)洛林一- 艾斯考公司的諾爾( n a r d ) 廠，至今已有百余年歷史。由于受電氣傳動(dòng)技術(shù)及 張力減徑技術(shù)的限制，直到2 0 世紀(jì)初葉長(zhǎng)芯棒連軋管機(jī)并沒(méi)有多大的發(fā)展。1 9 4 9 1 9 5 0 年兩套設(shè)有張力減徑機(jī)的單體傳動(dòng)的連軋管機(jī)組在美國(guó)l 0 r a i n 廠和g a r y 廠投產(chǎn)后，該機(jī) 組才獲得進(jìn)一步發(fā)展。此后的4 0 年娶約有2 5 臺(tái)連軋管機(jī)組投入運(yùn)行。在八十年代投入運(yùn) 行的連軋管機(jī)組就有1 2 套之多德國(guó)m d h 公司在總結(jié)米爾海姆l 撐、2 拌連軋管機(jī)組( r k l ， r k 2 ) 設(shè)計(jì)、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，向中國(guó)寶山鋼鐵總廠提供了成套的屬于全浮棒連軋工藝 的連軋管機(jī)組。該廠子1 9 8 5 年建成投產(chǎn)；意大利因西公司設(shè)計(jì)制造的第一套限動(dòng)芯棒連 軋管機(jī)于1 9 7 8 年在b e 唱鋤。投產(chǎn)，此后又有十余套的m p m 機(jī)組投入運(yùn)行。意大利 i t a l i m p i a i l t i 公司向天津無(wú)縫鋼管公司提供成套的m p m 機(jī)組；德國(guó)m d h 公司向衡陽(yáng)鋼管 有限公司提供半浮芯棒連軋管機(jī)的主要設(shè)備，該機(jī)組于1 9 9 5 年底投產(chǎn)。至此連軋管機(jī)組 歷經(jīng)了第一代( f a s s e l 機(jī)) ，第二代( f o f a n ) 及第三代( 以r k 2 為代表的連軋管機(jī)) 而發(fā)展到現(xiàn) 在自動(dòng)、半浮連軋工藝并存的第四代，連軋技術(shù)發(fā)展的四個(gè)階段如表1 1 所示 我國(guó)冶金工業(yè)8 0 年代引進(jìn)了五套德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的鋼管半浮連軋機(jī)系統(tǒng)，這是 8 0 年代的新技術(shù)。由于它的監(jiān)控系統(tǒng)性能不全，至今，這五套系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中，分別 發(fā)生了設(shè)備事故、出現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。軋制的鋼管質(zhì)量存在的主要缺陷是： ( 1 ) 雙縫( 痕) ：裂紋成對(duì)或單個(gè)地以對(duì)角形式軋進(jìn)管壁。 ( 2 ) 折疊：張減后鋼管出現(xiàn)的在鋼管內(nèi)壁的凹縫。此縫可以貫穿整個(gè)長(zhǎng)度；有時(shí)只在張 力較大的表面出現(xiàn)裂紋 ( 3 ) 小孔( 拉裂) ：沿管壁各種成菱形的橫向裂紋 ( 4 ) 橫向扎屑：沿鋼管表面以有規(guī)律的間隔突出；經(jīng)常成線；經(jīng)常出現(xiàn)相同的缺陷 ( 5 ) 縱向軋屑：沿鋼管長(zhǎng)度方向，連接、無(wú)扭，成線出現(xiàn)；每根鋼管只有一條線 ( 6 ) 疤痕和折疊：在鋼管內(nèi)部不對(duì)稱的片狀缺陷 中南大學(xué)工程碩士論文第一章 概述 ( 7 ) 卷邊：在鋼管內(nèi)表壁厚增加，沿鋼管軸向單個(gè)或成對(duì)出現(xiàn) 表l i 連軋管技術(shù)發(fā)展的四個(gè)階段 發(fā)展階段年代主要特征代表軋機(jī) 1 9 1 1 年俄國(guó)產(chǎn)的4 6 1 0 8 交流馬達(dá)組傳動(dòng)連軋管機(jī) 第一代連軋管機(jī) 1 9 0 4 年 全浮動(dòng)長(zhǎng)芯棒軋制1 9 3 9年美國(guó) 組( f s e l ) 1 9 3 9 年 熱軋管僅用作冷拔坯料p i t t s b u r g h s t e e l 品種規(guī)格少、質(zhì)量差、生產(chǎn)率低p r o d u c t sc o 兩套4 0 6 5 連軋管機(jī) 1 9 4 0 年 采用長(zhǎng)芯棒連軋美國(guó)地球鋼管公司的2 6 架 1 9 4 8 年 3 、4 同上單獨(dú)傳動(dòng)連軋管機(jī) 第_ 二代連軋管機(jī) 全浮長(zhǎng)芯棒連軋 組( f o m ) 1 9 4 9 年 直流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng) 配有張力減徑機(jī)，擴(kuò)大品種規(guī)格的范 1 l o 曙i n 廠的連軋管機(jī) 一1 9 6 0 年 2 g a r y 廠的連軋管機(jī) 圍 設(shè)計(jì)月產(chǎn)量達(dá)3 0 0 2 0 0 0 0 噸 全浮長(zhǎng)芯棒連軋 1 9 6 1 年 直流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng) 1 9 7 0 年 配有多機(jī)架，單獨(dú)傳動(dòng)的張力減徑機(jī)， 以德國(guó)米爾海姆的r k l 機(jī) 第二代連軋管機(jī) 品種規(guī)格增至4 0 5 0 0 種 組為代表 月產(chǎn)量達(dá)扣5 萬(wàn)噸 組( r k 2 ) l 4 項(xiàng)同上 1 9 7 0 年 過(guò)軋及張減理論研究卓有成效 以德國(guó)米爾海姆的r k 2 機(jī) 一1 9 7 8 年 采用“竹節(jié)控制”和“c e c 控制” 組為代表 采用電子計(jì)算機(jī) 工藝上，限動(dòng)芯棒連軋工藝趨于成熟 第四代連軋管機(jī) 1 9 7 8 年以 采用連鑄坯 l 日本住友，八幡廠 組( m p m m r k s 后 采用錐形穿孔機(jī)2 中國(guó)天津鋼管公司 亡藝)毛管長(zhǎng)度增加，外徑范圍擴(kuò)大3 衡陽(yáng)鋼管廠連軋機(jī)組 年產(chǎn)量可達(dá)6 肛1 0 0 萬(wàn)噸 ( 8 ) 內(nèi)表結(jié)疤：在鋼管內(nèi)表面成條狀，不規(guī)則的劃痕，沒(méi)有裂紋。 ( 9 ) 壁厚減小：在鋼管內(nèi)表面，壁厚局部或頻繁地不均勻減少，導(dǎo)致壁厚小于要求的最 薄壁厚，壁厚快要穿破。 軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生的故障如下； 軋輥斷裂軋輥表面反復(fù)受加熱和冷卻作用，常常產(chǎn)生沿圓周方向的熱裂紋，另外， 軋鋼時(shí)的沖擊彎曲應(yīng)力造成疲勞龜裂，逐漸擴(kuò)展，最后由沖擊造成脆性破斷，破斷的位置 多在軸頸處或輥身孔型圓角處； 2 中南大學(xué)工程碩士論文第一章概述 萬(wàn)向接軸斷裂萬(wàn)向接軸是主傳動(dòng)系統(tǒng)中由齒輪座把扭矩傳到軋輥的主要傳動(dòng)件，它 承受從軋輥反作用的沖擊性扭矩( 軋制力矩) 和強(qiáng)烈扭振，長(zhǎng)期扭振疲勞往往引起萬(wàn)向接 軸在虎口( 叉股) 處或在扁頭發(fā)生斷裂； 梅花套破裂由于沖擊扭矩和扭振作用在梅花套和軸上，梅花套斷裂也是常發(fā)生的故 障之一； 齒輪座故障齒輪座部件和零件中常發(fā)生故障的有人字齒輪的點(diǎn)蝕、剝落、齒輪軸斷 裂、軸承破裂等，軸承故障包括滑動(dòng)軸承軸瓦破碎和滾動(dòng)軸承的各種故障； 減速機(jī)故障軋鋼機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的減速機(jī)的大齒輪軸、小齒輪軸和滾動(dòng)軸承的故障與 前述齒輪座故障相似，例如首先在齒根處發(fā)生初始裂紋，再發(fā)生同樣的脆性破壞。齒輪故 障有磨損、膠合、點(diǎn)蝕、剝落、塑性變形和輪齒折斷等。減速機(jī)滾動(dòng)軸承也經(jīng)常發(fā)生故障： 壓下螺栓故障在軋制過(guò)程中，由于經(jīng)常調(diào)整壓下裝置中壓下螺栓的螺母，結(jié)果常發(fā) 生螺母過(guò)度磨損、螺栓壓彎等事故；一 - 。 機(jī)架開(kāi)裂機(jī)架經(jīng)常受沖擊軋制力的作用，目前由于鑄造和加工過(guò)程中形成的內(nèi)部缺 陷、安裝過(guò)程中產(chǎn)生的損傷、熟處理不當(dāng)引起的內(nèi)應(yīng)力和機(jī)架設(shè)計(jì)過(guò)程中的失誤造成的機(jī) 架內(nèi)部的局部應(yīng)力集中等多種原因，使機(jī)架在工作中出現(xiàn)初始裂縫，裂縫在這個(gè)裂縫源的 基礎(chǔ)上，在惡劣的載荷條件下很快擴(kuò)大發(fā)展，形成嚴(yán)重機(jī)架開(kāi)裂的故障： 由上面眾多設(shè)備故障和質(zhì)量缺陷可見(jiàn)，對(duì)軋機(jī)進(jìn)行力能參數(shù)在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握軋機(jī) 性能，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)有十分重要的意義。 1 2 軋機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 軋制力是軋機(jī)最主要的技術(shù)參數(shù)之一，獲取軋制力信息除作為軋機(jī)生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài) 識(shí)別、效能判定、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及技術(shù)管理等環(huán)節(jié)的科學(xué)依據(jù)外，對(duì)保證安全生產(chǎn)、防止設(shè)備 重大事故、優(yōu)化軋制規(guī)程、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和最優(yōu)控制、提高設(shè)備的技術(shù)裝備水平等 都具有重要意義，因此軋制力成為軋機(jī)工況在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最主要的參數(shù)之一。 由于現(xiàn)有理論的局限性，軋制過(guò)程中許多參量的確定往往由于缺乏可靠的理論解析 方法而帶有明顯的不確定性迄今為止，國(guó)內(nèi)外確定軋制力最可靠的方法仍是依靠直接測(cè) 量。 中南大學(xué)工程碩士論文 第一章概述 近幾年，一些科研單位對(duì)中( 厚) 板軋機(jī)進(jìn)行了多次現(xiàn)場(chǎng)綜合測(cè)試，包括工藝參數(shù)、力 能參數(shù)、電參數(shù)和振動(dòng)參數(shù)等。測(cè)試的數(shù)據(jù)對(duì)生產(chǎn)起到了一定的指導(dǎo)作用。但是，現(xiàn)場(chǎng)綜 合測(cè)試僅僅對(duì)當(dāng)時(shí)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，隨著生產(chǎn)產(chǎn)量和產(chǎn)品品種的不斷增加，這 種測(cè)試所提供的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)的要求。為此，近年北京科技大學(xué)開(kāi)始研究軋機(jī)工 況在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特別是工控機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得軋機(jī)工況在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期 使用成為可能。該系統(tǒng)于2 0 0 0 年9 月1 6 日通過(guò)教育部專(zhuān)家鑒定，其成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水 平。 ， ， 中( 厚) 板軋機(jī)軋制力參數(shù)屬于典型的非電物理量，其近代測(cè)量方法廣泛采用非電量 電測(cè)法，其中機(jī)一電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)就是基于不同物理效應(yīng)工作的各種測(cè)力傳感器。它們都屬于 _ 2 0 世紀(jì)5 0 年代以后開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)范疇。就軋制力參數(shù)的測(cè)量而言，軋制力傳 感器的傳統(tǒng)類(lèi)型主要有電阻應(yīng)變式、電感式、電容式和壓磁式等幾種。 目前，國(guó)內(nèi)外廣泛采用的軋制力傳感器主要是電阻應(yīng)變式和壓磁式兩大類(lèi)。1 0 兆牛級(jí) 以上的軋制力傳感器主要用于中( 厚) 板軋機(jī)、大型連軋機(jī)等。中( 厚) 板軋機(jī)應(yīng)用的支承式 傳感器體大沉重，需要高性能的優(yōu)質(zhì)合金材料，制造工藝復(fù)雜，技術(shù)難度較大，價(jià)格昂貴。當(dāng) 前這種支承式傳感器只有少數(shù)國(guó)家有專(zhuān)業(yè)廠家和系列產(chǎn)品，其中在國(guó)際上以k e l k 公司和 a b b 公司為代表的分別生產(chǎn)應(yīng)變支承式傳感器和壓磁支承式傳感器。我國(guó)自1 9 5 8 年起已 著手研制1 0 兆牛以上的支承式傳感器，但多屬單件研制且壽命較短。迄今為止，國(guó)內(nèi)尚無(wú) 專(zhuān)業(yè)廠家和系列產(chǎn)品。老的中( 厚) 板軋機(jī)大部分尚無(wú)軋制力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，而現(xiàn)代化中( 厚) 板軋機(jī)所用的支承式傳感器主要是進(jìn)口產(chǎn)品。 上述情況促使國(guó)內(nèi)外圍繞支承式傳感器的輕型化問(wèn)題進(jìn)行有益探索。6 0 年代以來(lái)出 現(xiàn)了分流測(cè)量的構(gòu)想，7 0 年代，蘇、美、加、德等國(guó)研制了稱為應(yīng)變桿或引伸計(jì)的附著式 傳感器。與此同時(shí)，我國(guó)也開(kāi)展了相應(yīng)的研究工作，1 9 6 4 年在軋機(jī)上進(jìn)行了附著式傳感器 的模型試驗(yàn)。1 9 8 0 年在四輥中( 厚) 板軋機(jī)上完成了附著式傳感器的工業(yè)試驗(yàn)并開(kāi)展了相 關(guān)理論和應(yīng)用技術(shù)的系統(tǒng)研究。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀表智能化芯片的發(fā)展，2 0 0 0 年首次在 某中板軋機(jī)上應(yīng)用附著式傳感器，實(shí)現(xiàn)了軋制力在線智能監(jiān)測(cè)和a p c 控制。 國(guó)內(nèi)外學(xué)者在軋機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方面的研究與探索，為某鋼管廠連軋管機(jī)組建立一 套力能參數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了理論依據(jù)。 4 中南大學(xué)工程碩士論文 第一章 概述 1 3 課題研究的意義 連軋無(wú)縫鋼管的質(zhì)量問(wèn)題涉及到連軋無(wú)縫鋼管機(jī)組整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的 控制和調(diào)整，其中連軋管機(jī)組本身的工藝控制就是影響其質(zhì)量的重要因素之一。在生產(chǎn)過(guò) 程中，連軋無(wú)縫鋼管存在雙縫痕、折疊、卷邊和壁厚減小等缺陷，這些缺陷與軋制力能參 數(shù)的實(shí)際變化情況密切相關(guān)。因此通過(guò)軋制力能參數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以對(duì) 軋機(jī)不同工藝條件下所承受的負(fù)荷進(jìn)行分析，查出產(chǎn)生缺陷的原因并及時(shí)改進(jìn)；實(shí)行軋制 力能參數(shù)在線監(jiān)測(cè)后，可結(jié)合設(shè)備的實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)出新品種，為獲取高質(zhì)量和高效益的 加工產(chǎn)品，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。另外，軋制力是軋制過(guò)程中的一個(gè)最重要、涉及最為頻繁 的參數(shù)，它反映了整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行的重要信息，在生產(chǎn)過(guò)程中，常因軋制力過(guò)大，造成 設(shè)備故障，甚至損壞。因此，對(duì)軋機(jī)軋制力能參數(shù)在線監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警，防止發(fā)生 設(shè)備故障或事故，減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)可通過(guò)數(shù)據(jù)分析，為軋機(jī)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 1 4 論文的選題及研究?jī)?nèi)容 1 4 1 論文的選題 。 某鋼管集團(tuán)公司使用的8 9 連軋管機(jī)組是國(guó)外引進(jìn)設(shè)備，它的運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)先 進(jìn)合理。但是，在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷方面還未達(dá)到國(guó)外9 0 年代水平，對(duì)常見(jiàn)的運(yùn) 動(dòng)參數(shù)( 如軋制速度和振動(dòng)) 、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度參數(shù)( 如應(yīng)交) 、環(huán)境參數(shù)( 如軋制溫度) 均沒(méi)有 設(shè)置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，更沒(méi)有故障診斷資料庫(kù)( 故障歷史檔案、故障判斷準(zhǔn)則、故障處理方法等) ， 設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)僅憑工人經(jīng)驗(yàn)判定，難以及時(shí)準(zhǔn)確地預(yù)見(jiàn)機(jī)器當(dāng)前的工作狀態(tài)和將來(lái)的運(yùn) 行趨勢(shì)，導(dǎo)致設(shè)備非正?；蚴鹿释＼?chē)，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此該集團(tuán)公司與中南大學(xué)合作， 針對(duì)半浮芯棒連軋無(wú)縫鋼管機(jī)組研制了軋制力能參數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)軋機(jī)運(yùn)行狀況實(shí)施 在線監(jiān)測(cè)。 1 4 2 論文的研究?jī)?nèi)容 本論文將對(duì)建立連軋無(wú)縫鋼管在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)做以下研究： 1 文獻(xiàn)綜述。分析國(guó)內(nèi)外軋機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和技術(shù)路線，提出本文的研究 目的。 5 中南大學(xué)工程碩士論文 第一章 概述 2 研究在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與采集、計(jì)算機(jī)接口等幾個(gè)主要組成部分， 為在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立提供理論依據(jù)。 3 對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)與選擇。著重對(duì)壓力傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)，從結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)、密封與防護(hù)、溫度補(bǔ)償?shù)确矫嫒胧?，設(shè)計(jì)出適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的壓力傳感器。并選定合 適的數(shù)據(jù)采集卡和工業(yè)計(jì)算機(jī)。 4 對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和數(shù)據(jù)的管理等方面 進(jìn)行分析，使軟件的設(shè)計(jì)與硬件的設(shè)計(jì)真實(shí)有效。 5 對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線進(jìn)行采樣分析，驗(yàn)證該系統(tǒng)的可行性和有效性。 6 中南大學(xué)工程碩士論文第二章 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的理論基礎(chǔ) 第二章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的理論基礎(chǔ) 在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，力能參數(shù)的產(chǎn)生往往是動(dòng)態(tài)的。為了掌握機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況，需 要及時(shí)跟蹤這些參數(shù)，以此為根據(jù)對(duì)設(shè)備采取相應(yīng)的控制策略。在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用范圍很廣泛， 已經(jīng)滲透到了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、航空航天、國(guó)防能源、化工等各個(gè)領(lǐng)域。 通常在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由以下幾部分組成： ，( 1 ) 傳感器傳感器直接獲取被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并把它轉(zhuǎn)換成便于傳送的物理 量，出于傳輸方便考慮，一般都是轉(zhuǎn)換為電參量，傳感器是進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)； ( 2 ) 信號(hào)處理單元信號(hào)處理單元對(duì)傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行放大、整形、a d 轉(zhuǎn)換等， 信號(hào)處理單元是在線監(jiān)測(cè)的橋梁； ( 3 ) 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、處理，并完成最后結(jié)果的顯示和打印功能。 計(jì)算機(jī)是在線監(jiān)測(cè)的核心。 2 1 電阻應(yīng)變式傳感器的基本原理 根據(jù)本課題的研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)，采用電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器的工作原 理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)的。電阻應(yīng)變計(jì)安裝在被測(cè)構(gòu)件表面上，當(dāng)構(gòu)件受力時(shí)而產(chǎn)生變形， 電阻應(yīng)變計(jì)的敏感柵隨之產(chǎn)生相同應(yīng)變，其電阻值發(fā)生變化，用儀器測(cè)量此電阻變化即可 測(cè)量出構(gòu)件表面沿敏感柵軸線方向的應(yīng)變。 2 1 1電阻應(yīng)變式傳感器的電橋原理 傳感元件把各種被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為r 、l 、c 的變化后，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電流或電壓的變 化，進(jìn)行處理、記錄和顯示。電橋測(cè)量電路進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換的最常用的方法是采用直流電橋 放大，如圖2 1 所示。 圖2 1 電橋示意圖 7 中南大學(xué)工程碩士論文第二章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的理論基礎(chǔ) 圖2 1 中島、r z 、r 3 、凡* 橋臂電阻直流電橋的特性方程是利用電橋?qū)嵌素?fù)荷電 流i 與各橋臂參數(shù)和電源電壓的關(guān)系式建立的。圖2 1 中a b 兩端的開(kāi)路電壓和內(nèi)阻分別 為： 礎(chǔ)殺蒜 q 山 ( 瑪+ r ) ( r 1 + 恐) 。 r = ! 蔓魚(yú)暑宰車(chē)墓i i 曩鏟 佇之， ( r l + 皿2 ) ( 恐+ r 4 ) 、 利用等效電源定理，可得： j ，：u 一 墜二墾墨2 g 3 ) 。 丑，( r 1 + r 2 ) ( r 3 + r 4 ) + r l 五2 ( r 3 + 墨) + r 3 r 4 ( r 1 + r 2 ) 電橋平衡時(shí)i ，= o ，有： r l r 4 一r 2 r 3 = o 或丑l r 2 = 五3 凡( 2 - 4 ) 電阻應(yīng)變計(jì)工作時(shí)，其電阻變化很微小，引起的不平衡電壓極小，不能用它來(lái)直接推 動(dòng)指示儀表須加以放大。重要的是電橋輸出電壓，一般放大器的輸入阻抗較電橋的內(nèi)阻要 高得多，可認(rèn)為電橋輸出端處于開(kāi)路狀態(tài)。 2 1 2 溫度補(bǔ)償原理 2 1 2 1 產(chǎn)生溫度誤差的原因 ( 1 ) 敏感柵金屬絲電阻本身隨溫度發(fā)生變化。電阻與溫度的關(guān)系可由下式表示： 置= 凡( 1 + c 匕f ) = r o + r o c r ( 2 - 5 ) e 。= r f r o = r o c 吐f ( 2 6 ) 式中，r 。為溫度t 時(shí)的電阻值，r 。為溫度t o 時(shí)的電阻值，t 為溫度的變化值，艮 為溫度變化t 時(shí)的電阻變化，d 為應(yīng)變絲的電阻溫度系數(shù)即表示溫度改變l 時(shí)電阻的 相對(duì)變化。 ( 2 ) 試件材料與應(yīng)變材料的線膨脹系數(shù)不一樣，使應(yīng)變絲產(chǎn)生附加變形而造成電阻變 化，由于應(yīng)變絲與構(gòu)件是粘接在一起的，應(yīng)變絲被迫變形而產(chǎn)生電阻變化，當(dāng)然，它除了 和溫度變化有關(guān)外還與應(yīng)變計(jì)本身的一些性能參數(shù)及被測(cè)構(gòu)件的線膨脹系數(shù)有關(guān)。 電阻應(yīng)變計(jì)由于溫變引起的電阻變化，與試件應(yīng)變?cè)斐傻碾娮枳兓瘞缀蹙哂邢嗤臄?shù) 量級(jí)，故必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右越鉀Q。 3 中南大學(xué)工程碩士論文第二章 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的理論基礎(chǔ) 2 1 2 2 溫度補(bǔ)償方法 溫度補(bǔ)償方法有電橋補(bǔ)償方法、輔助測(cè)溫元件微型計(jì)算機(jī)補(bǔ)償法及應(yīng)變計(jì)自補(bǔ)償法 而電橋補(bǔ)償法是一種最常用，效果也較好的補(bǔ)償法。在被測(cè)試件上安裝工作應(yīng)變計(jì)，在 另外一個(gè)與被測(cè)試件材料相同，但不受力的補(bǔ)償件上安裝一補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)，與被測(cè)試件處于 完全相同的溫度場(chǎng)內(nèi)。測(cè)量時(shí)，使兩者接入電橋的相鄰臂上，由于補(bǔ)償片與工作片完全相 同，且都貼在同樣材料的試件上并處于同樣溫度下，由此，溫度變化使工作片產(chǎn)生的電阻 變化與補(bǔ)償片的電阻變化相等，電橋輸出與溫度無(wú)關(guān)，從而補(bǔ)償了應(yīng)變計(jì)的溫度誤差。有 時(shí)也可不專(zhuān)門(mén)設(shè)補(bǔ)償件，而將補(bǔ)償片貼在被測(cè)試件上，使其既能起到溫度補(bǔ)償作用，又能 提高靈敏度。 2 2 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試是在線監(jiān)測(cè)的核心。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，它在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用 也在不斷擴(kuò)大，它是在線測(cè)量的一大飛躍并具有許多傳統(tǒng)測(cè)量方法不能比擬的優(yōu)越性。 所謂計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試( c o p u t e ra i d e dt e s t 簡(jiǎn)稱c a t ”。) ，就是在計(jì)算機(jī)的輔助下完 成對(duì)連續(xù)模擬信號(hào)的采集、處理和顯示的過(guò)程。由于計(jì)算機(jī)可快速對(duì)所測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 和綜合處理( 甚至是實(shí)時(shí)處理) ，因此，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)的測(cè)試系統(tǒng)就極大地提高了測(cè)試效 率。它在測(cè)試系統(tǒng)中對(duì)傳感器特性能自動(dòng)作非線性校正或溫度校正，可以最大限度地發(fā)揮 測(cè)試設(shè)備的潛力，在保證測(cè)試結(jié)果仍具有較高精度情況下降低對(duì)設(shè)備的要求，促進(jìn)了測(cè)試 儀器和測(cè)試系統(tǒng)向?qū)崟r(shí)性和智能化發(fā)展的進(jìn)程，因此，計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)是在線監(jiān)測(cè)能 否順利實(shí)施的關(guān)鍵。 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)模型如圖2 2 所示h o 。 圖2 _ 2c a t 結(jié)構(gòu)模型 9 中南大學(xué)1 = 稃碩士論文第二章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的理論基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī)在這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中處于核心地位，它的主要作用包括。： ( 1 ) 控制測(cè)試過(guò)程： ( 2 ) 產(chǎn)生可編程激勵(lì)信號(hào)。加在被測(cè)件上： ( 3 ) 采集響應(yīng)信號(hào)，并進(jìn)行預(yù)處理、變換、儲(chǔ)存； ( 4 ) 數(shù)據(jù)處理，對(duì)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行各種數(shù)學(xué)邏輯運(yùn)算，做出判決和估值； ( 5 ) 以各種方式輸出測(cè)試結(jié)果； ( 6 ) 監(jiān)控報(bào)警，對(duì)測(cè)試對(duì)象和測(cè)試系統(tǒng)本身進(jìn)行監(jiān)控，必要時(shí)做出報(bào)警； ( 7 ) 測(cè)試管理，建立測(cè)試檔案。 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試有三個(gè)基本任務(wù)：輸入矢量x ，輸出矢量的響應(yīng)y 和測(cè)試結(jié)果z 的獲 得。首先，根據(jù)測(cè)試算法編制出測(cè)試軟件，經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行后產(chǎn)生測(cè)試矢量，該矢量作為 被測(cè)系統(tǒng)的輸入矢量x 加到其原始輸入端，經(jīng)過(guò)被測(cè)系統(tǒng)響應(yīng)后輸出其響應(yīng)y ，計(jì)算機(jī)接 受響應(yīng)y 后，即進(jìn)行計(jì)算和比較判斷，從而得到一個(gè)測(cè)試結(jié)果z ，然后在顯示器上顯示或 通過(guò)打印機(jī)打印。 2 3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與采集技術(shù) 在科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制領(lǐng)域，采用各種智能儀表和以傳感器一微機(jī) 為核心的實(shí)時(shí)、在線的測(cè)量、處理與控制系統(tǒng)是2 0 世紀(jì)8 0 年代以來(lái)的一個(gè)重要時(shí)代特征。 然而，自然界中的許多現(xiàn)象與信息絕大多數(shù)都是連續(xù)變化的模擬量。而計(jì)算機(jī)只能識(shí)別和 處理離散型的數(shù)字量，所以，必須建立模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的變換裝置( a d ) 才能充分 發(fā)揮計(jì)算機(jī)具有的一系列優(yōu)異性能。當(dāng)然，人們?cè)诟鞣N情況下采集的數(shù)據(jù)類(lèi)型千差萬(wàn)別， 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也是多種多樣，其基本的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖2 3 所示。由于微克子技術(shù)和計(jì) 算機(jī)的迅猛發(fā)展，以傳感器一微機(jī)為核心部件組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò) 大。 在對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理作出判決分析之前，須進(jìn)行各種變換和預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)的 分路和編輯、數(shù)據(jù)格式的變換、調(diào)制和解調(diào)、冗余碼的編碼和譯碼、a d 和d a 轉(zhuǎn)換、各 種濾波等，其目的是便于數(shù)據(jù)的收發(fā)和傳輸，提高數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。所采集的信號(hào) 中包括三種信號(hào)：對(duì)數(shù)據(jù)處理有用的信號(hào)、無(wú)用信號(hào)和噪聲。 1 0 中南大學(xué)工程碩士論文第二章 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的理論基礎(chǔ) 模擬信號(hào)或計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器里存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入數(shù)字系統(tǒng)后，須進(jìn)行數(shù)字處理才能得 到所希望的結(jié)果。數(shù)字處理與模擬處理相比，有穩(wěn)定、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，另外由于容易實(shí) 現(xiàn)各種算法，數(shù)字處理方法能實(shí)現(xiàn)模擬處理所不能實(shí)現(xiàn)的數(shù)字處理功能。傳感器信號(hào)的處 理主要是進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換、去除噪聲、信號(hào)的判斷、檢出、信號(hào)成分的分析、信號(hào)合成和 再現(xiàn)等。特別是在電磁場(chǎng)影響厲害、噪聲成分多或傳感器自身特性不好使檢出結(jié)果不穩(wěn)定 的場(chǎng)合，運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)更為必要。 理 圈2 3 基本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖 2 3 1 數(shù)據(jù)采集 2 3 1 1 采樣定理 采樣是將隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬信號(hào)按一定的時(shí)間間隔抽取其瞬時(shí)值，從而把一個(gè)連 續(xù)時(shí)間函數(shù)信號(hào)變成每隔一定時(shí)間間隔才有函數(shù)值的離散信號(hào)樣本集。典型的數(shù)據(jù)采集 采樣系統(tǒng)如圖2 - 4 所示。系統(tǒng)包括4 個(gè)主要過(guò)程：采樣一量化一數(shù)字處理一恢復(fù)。采樣 的重要問(wèn)題之一是利用有限的樣本值能否無(wú)失真地恢復(fù)原始信號(hào)；應(yīng)該如何選取采樣頻 率? 這就涉及到采樣定理的問(wèn)題。 圖2 4 典型數(shù)據(jù)采集采樣系統(tǒng) 模擬 i 中南大學(xué)工程碩士論文 第二章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的理論基礎(chǔ) 采樣定理是c e s h a n n o n 在1 9 4 8 年根據(jù)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，為準(zhǔn)確地恢復(fù)原信號(hào)，揭 示信號(hào)的最高頻率與采樣速率之間的關(guān)系，即原信號(hào)與采樣點(diǎn)之間所遵循的規(guī)律建立起來(lái) 的 采樣定理具體表述為：一個(gè)具有有限能量的帶限信號(hào)f ( t ) ，其最高頻率分量為f - ， 則該信號(hào)在時(shí)域內(nèi)完全可由一系列時(shí)間間隔_ r 的等于或小于f i 2 的采樣點(diǎn)所確定，即蜘： 加，= 瑩c 奶專(zhuān)籌署 ， 式中f 以常稱為奎斯特頻率。 關(guān)于采樣定理可以從物理概念上作如下的解釋?zhuān)河捎谝粋€(gè)頻帶受限制的信號(hào)波形不可 能在很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生獨(dú)立的實(shí)質(zhì)性變化，它的最大變化速度受最高頻率分量w 的限制， 因此，為了保留這一頻率分量的全部信息，要求在一個(gè)周期的間隔內(nèi)至少采樣兩次。 輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣以后尚需將其變換為數(shù)字形式，量化就是將連續(xù)模擬信號(hào)變換為一 組離散值的過(guò)程。 2 3 1 2 數(shù)據(jù)采集的主要功能電路 2 3 1 2 1 測(cè)量放大器 待測(cè)參數(shù)變化經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變化后，還要經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)節(jié)，能滿足二次儀表 指示、記錄、存儲(chǔ)、傳輸或轉(zhuǎn)換等要求。因此，信號(hào)調(diào)節(jié)器是傳感器和后續(xù)模擬電路的接 口。它的功能是將傳感器輸出原妒的受到多種噪聲源干擾的低電平信號(hào)加以放大、處理、 抑制噪聲且統(tǒng)一格式，使之成為逕合二次儀表等后續(xù)裝置要求的高電平電流( 4 2 0 m a ) 或 電壓( 0 1 0 v ) 信號(hào)。 測(cè)量放大器是信號(hào)采集與調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸入端的第一個(gè)電路，其主要功能是高精度放大、 測(cè)量信號(hào)和抑制共模干擾，提高信噪比和信號(hào)質(zhì)量，它的主要性能指標(biāo)為： 。( 1 ) 高輸入阻抗( 1 0 1 2 1 0 1 4 q ) ； ( 2 ) 低偏流( 舭“d n 州h 一一蓄 申- 識(shí)c 。n t r 0 1s y i t ”i 扣識(shí)d “- c - ，“- ；l p 爭(zhēng)識(shí)d i t 曲t o 1 b ；l 寥 護(hù)積d t “dt 0 1 b ，j 落 爭(zhēng)娘h n ”d e t - 口管 蠡加積f l m c i dd h l 蠡 鏨 牟f 職f l n m l 1t m 秘 融積f i 1t o o l 秘 審_ 識(shí)p u z yk g i ct o 翼 鏨 毋“r 明t 。l b “鍪 l * 萌i _ m c m - 纛 扣積h i t m “c n 爹 皇 睜識(shí)塒ic 恤t mt o p 審_ 娘m 啪c p 1 1 e 潮镕镕w 镕镕 喇攀r翻?！? 靜a 穆；一。j 。一。一。一一“m o 圖4 一1 1姒t l a b 界面 圖4 1 2功率譜 中南大學(xué)工程碩士論文 第四章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 圖4 一1 2 的上圖為時(shí)域信號(hào)，下圖為功率譜圖。需強(qiáng)調(diào)的是，分析完數(shù)據(jù)后，m a t l a b 需要關(guān)閉。 5 ) 鼠標(biāo)左鍵單擊退出，將關(guān)閉系統(tǒng)。 以上操作為系統(tǒng)的全部功能，監(jiān)測(cè)完成后，單擊系統(tǒng)菜單中的退出，將退出此軟件。 退出此軟件后，系統(tǒng)回到n t 系統(tǒng)，單擊開(kāi)始菜單，在彈出的菜單項(xiàng)中單擊關(guān)閉系統(tǒng)， 關(guān)閉計(jì)算機(jī)。整個(gè)操作完成。 5 本章小結(jié) 本章詳細(xì)敘述了連軋機(jī)軋制力能參數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，提出了采用 l a b v i e w 編程開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，采用多線程技術(shù)解決監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，為在線監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)提供依據(jù)；采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)有效管理原始數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)分析和 故障分析提供前提條件。最后系統(tǒng)地闡述了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與應(yīng)用情況，說(shuō)明該系 統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)真實(shí)有效，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。 4 l ! 壹盔堂三堡堡主堡塞笙至蘭 壟堡鑒型墨竺塞墮墮絲坌塹 第五章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控分析 從實(shí)時(shí)監(jiān)控軋制過(guò)程中軋制力能參數(shù)的變化規(guī)律，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)軋制過(guò)程中出現(xiàn)的異 ?，F(xiàn)象，及時(shí)分析實(shí)際原因并對(duì)軋制工藝進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。本章將主要對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí) 監(jiān)控曲線進(jìn)行分析。 5 1 典型在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線分析 5 1 1 典型在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線采樣 圖5 一ll # 測(cè)點(diǎn)典型監(jiān)測(cè)記錄曲線 圖5 一l 的上圖為時(shí)域曲線，可以看出在記錄時(shí)段內(nèi)軋了5 根鋼管，軋制壓力約為6 0 噸。下圖為該信號(hào)的功率譜特性曲線，可以看出最左邊的峰值很大，它反映的是軋制頻率， 該頻率很低( 小于l 赫茲) 。最右邊的峰值也較大，它反映的是信號(hào)中包含的毛刺，即噪 音部分，頻率為8 0 0 赫茲。 中南大學(xué)工程碩士論文第五章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控分析 o1o o2 0 03o o4 0 05 0 06 d o7o oa o o _ 1o 圖5 22 # 測(cè)點(diǎn)典型監(jiān)測(cè)記錄曲線 圖5 2 的上圖為時(shí)域曲線，可以看出在記錄時(shí)段內(nèi)軋了5 根鋼管，軋制壓力約為5 5 噸。下圖為該信號(hào)的功率譜特性曲線，可以看出左邊的峰值很大，它反映的是軋制頻率， 該頻率很低( 小于1 赫茲) 。右邊的峰值與圖5 一l 相比小了很多，這是因?yàn)樾盘?hào)中包含的 毛刺較少。 中南大學(xué)工程碩士論文 第五章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控分析 01 a d初 3 。0徹5 口d鯽7 0 08 。0 x 1 釅 f l ! l 瓞0 饑 o1 加3 。0 4 0 ds 。06 。07 d 08 口0 圖5 33 # 測(cè)點(diǎn)典型監(jiān)測(cè)記錄曲線 在圖5 3 中，上圖為時(shí)域曲線，可以看出在記錄時(shí)段內(nèi)軋了5 根鋼管，軋制壓力約為 l o o 噸。下圖為功率譜特性曲線，可以看出左邊的峰值很大，它反映的是軋制頻率，該頻 率很低( 小于1 赫茲) 。右邊的峰值也較大，它反映的是信號(hào)中包含的毛刺和信號(hào)的陡峭 程度，頻率為8 0 0 赫茲。 中南大學(xué)工程碩士論文第五章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控分析 i 一 卜j 氣。i r i ： f i | i l i ：? 0 - 刊jlj r t 叫 1 _ r ，竹 0仰肋3 。04 0 d5 。0鯽7 0 d鋤 x 1 6 i j i 1 ，禮、，a 山。j 磚敏 01 a 02 d 03 0 d4 0 05 d 0e 0 07 d 08 d 0 圖5 44 # 測(cè)點(diǎn)典型監(jiān)測(cè)記錄曲線 在圖5 4 中，上圖為時(shí)域曲線，可以看出在記錄時(shí)段內(nèi)軋了5 根鋼管，軋制壓力約為 1 0 0 噸。下圖為功率譜特性曲線，可以看出左邊的峰值很大，它反映的是軋制頻率，該頻 率很低( 小于1 赫茲) 。右邊的峰值也較大，它反映的是信號(hào)中包含的毛刺和信號(hào)的陡峭 程度，頻率為8 0 0 赫茲。 ! 墮奎堂堡堡主絲奎笙至蘭壟垡墮型墨竺壅墮些絲坌塹 1 0 0 0 0 8 0 0 0 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 0 o - 一 i - - 一- 。 i ；一一一；：，：一j 一一i 一j 一1 8 一一一一一一j - 一一一一- 一一- - 一一i 一- 。j 一 i iii i l r _ 。l 。卜一? 。水 。 ： ： 配i 一i i i i ? ? i 。i 船 o1 0 02 0 03 0 0 4 0 05 0 06 0 07 0 08 0 0 圖5 55 # 測(cè)點(diǎn)典型監(jiān)測(cè)記錄曲線 在圖5 5 中，上圖為時(shí)域曲線，軋制壓力約為5 0 噸。 b u _ - - - - - - _ - - - - _ - - - 1 - 一 -il- 。l “ !；，_ ； h ， 、j i i i - “ip 、 i l 4 0 ；二；1 - 一1 ；一；4 一冬一；- r ；一一 l l! l lll ； | ； ； 2 0 l 二一卜，一 一 - ； l 一一 斗+ 一- ii ；! ； l ；li _ o l ；。- ：二：= ：王二：之= = = = = 二量。= 。l ! = ：；二土二；一 圖5 66 # 測(cè)點(diǎn)典型監(jiān)測(cè)記錄曲線 中南大學(xué)工程碩士論文 第五章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控分析 0仰動(dòng)3 0 d和5 。de 。d7 。d鋤 o1 a d 勁3 0 04 0 05 。de 0 d7 0 08 口0 圖5 77 # 測(cè)點(diǎn)典型監(jiān)測(cè)記錄曲線 在圖5 6 中，上圖為6 l 測(cè)點(diǎn)時(shí)域曲線，可以看出在記錄時(shí)段內(nèi)軋了5 根鋼管，軋制 壓力約為5 0 噸。下圖為該信號(hào)的功率譜特性曲線，變化規(guī)律與前面各圖相似 在圖5 7 中，上圖為7 # 測(cè)點(diǎn)時(shí)域曲線，可以看出在記錄時(shí)段內(nèi)軋了5 根鋼管，軋制 壓力約為6 0 噸。下圖為該信號(hào)的功率譜特性曲線，變化規(guī)律與前面各圖相似。 中南大學(xué)工程碩士論文 第五章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控分析 圖5 88 # 測(cè)點(diǎn)典型監(jiān)測(cè)記錄曲線 在圖5 8 中，上圖為8 # 測(cè)點(diǎn)時(shí)域曲線，可以看出在記錄時(shí)段內(nèi)軋了5 根鋼管，軋制 壓力約為6 0 噸。 。5f 焉礦茹f 志廣1 荔i 捃矗r 志廣o i： ： ： - l： ： l - 一 - 一 。 。一 i： ： ? ? ? ? ? ? ? 一式 ! ! ! ! ：。；! 一! 。一。：一一，i 。一一j 一。j 一一。! 出墨! ! 圖5 99 測(cè)點(diǎn)典型監(jiān)測(cè)記錄曲線 o o 0 o o 0 0 o 0 o o 劇 劓 2 c ：l 啪 枷 o o o o o 獅 伽 中南大學(xué)工程碩士論文第五章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控分析 01 0 02 。03 。o4 0 05 0 06 0 d 7 0 0 8 0 0 01 0 0貓3 。0 4 0 05 。0 6 。d 7 0 08 口0 圖5 一1 01 0 # 測(cè)點(diǎn)典型監(jiān)