任鵬帥

河鋼集團(tuán)邯鋼公司 河北 邯鄲 056000

引言

在中厚板生產(chǎn)過(guò)程中，推床是軋機(jī)不可缺少的組成設(shè)備，其中在可逆軋機(jī)的前后各設(shè)有一對(duì)推床，其基本功能是推動(dòng)鋼板使其與軋機(jī)中心線對(duì)中，若鋼板偏離軋機(jī)中心線，軋鋼過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，如鋼板兩邊的厚度偏差較大，無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致軋機(jī)掛框，耗費(fèi)大量時(shí)間處理故障，因此保證在每道次軋鋼時(shí)推床的對(duì)中精度是尤為重要的。另外推床還具有測(cè)量鋼板寬度的功能，當(dāng)推床將鋼板推到中心位置后，推床繼續(xù)向里推，液壓缸壓力增大到某一設(shè)定值后，推床開口度到達(dá)最小，此時(shí)推床的開口度即為鋼板的寬度。無(wú)論是推床的對(duì)中功能還是測(cè)寬功能，都需要推床的位置精確，因此提高推床的位置精度是中厚板生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵因素[1]。

推床開口寬度參考值和啟動(dòng)信號(hào)由L1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)提供。推床開口度范圍為800mm-4800mm，精度是5mm。推床靠?jī)蓚€(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，這兩個(gè)液壓缸使用機(jī)械式同步軸來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。液壓缸由伺服閥進(jìn)行控制。推床的壓力是由推床每側(cè)的兩個(gè)壓力傳感器實(shí)現(xiàn)測(cè)量，壓力傳感器安裝在閥臺(tái)液壓管路上。推床的位置由位移傳感器測(cè)量，即安裝在液壓缸里的傳感器，

1 磁致伸縮位移傳感器的原理及特點(diǎn)

應(yīng)用磁致伸縮技術(shù)，通過(guò)兩個(gè)不同的磁場(chǎng)相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量位置，測(cè)量元器件是一根波導(dǎo)管，波導(dǎo)管內(nèi)有一個(gè)以特殊磁致伸縮材料制造成的敏感元件，當(dāng)傳感器的電子室產(chǎn)生電流脈沖后在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸，從而在波導(dǎo)管外產(chǎn)生一個(gè)圓周磁場(chǎng)，當(dāng)該磁場(chǎng)和套在波導(dǎo)管上作為位置變化的活動(dòng)磁環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相交時(shí)，由于磁致伸縮作用，波導(dǎo)管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)，以固定的速度傳輸并被電子室檢測(cè)到。由于應(yīng)變脈沖信號(hào)在波導(dǎo)管里的傳輸時(shí)間和活動(dòng)磁環(huán)與電子室之間的距離成正比，通過(guò)測(cè)量時(shí)間就可以精確的計(jì)算出這個(gè)距離。

磁致伸縮位移傳感器采用的是非接觸測(cè)量方式，測(cè)量用的活動(dòng)磁環(huán)和傳感器自身不會(huì)直接接觸，就不會(huì)產(chǎn)生磨損，因而使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、可靠性高、安全性好，便于系統(tǒng)自動(dòng)化工作，即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下也能正常工作。此外，它還能承受高溫、高壓和強(qiáng)振動(dòng)[2]。

除了可靠性高的優(yōu)點(diǎn)外，磁致伸縮位移傳感器還有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.1 精度高

傳統(tǒng)的位移傳感器的測(cè)量精度只有1%FS左右，由于磁致伸縮位置傳感器將位移量轉(zhuǎn)化為發(fā)射和返回脈沖的時(shí)間間隔進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度高到0.002%FS。

1.2 量程大

磁致伸縮位移傳感器的測(cè)量范圍很大，適用范圍很廣，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械位移的測(cè)量、控制。

1.3 安裝、維護(hù)方便

磁致伸縮位移傳感器可以直接放入推床液壓缸內(nèi)并緊固好，再安裝保護(hù)套，在端子箱里完成接線。

2 位移傳感器零點(diǎn)的標(biāo)定

無(wú)論是推床的對(duì)中功能和測(cè)寬功能，都需要推床的位置有很高的精準(zhǔn)度，因此在更換新的位移傳感器的時(shí)候需要對(duì)其零點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定的時(shí)候需要電氣人員在服務(wù)模式下操作，同時(shí)也需要機(jī)械人員來(lái)配合。電氣人員打開推床程序，進(jìn)入服務(wù)模式，給定推床伺服閥的輸出，使推床到達(dá)合適的位置并停止，機(jī)械人員量取從軋機(jī)中心線到每側(cè)推床的距離，并記錄數(shù)據(jù)，反饋給電氣人員，電氣人員將得到的數(shù)據(jù)填入程序相應(yīng)側(cè)并下發(fā)數(shù)據(jù)，在HMI界面可以看到推床兩側(cè)的實(shí)際值分別和輸入的測(cè)量值是一樣的，位移傳感器的零點(diǎn)補(bǔ)償值也隨之變化了，位移傳感器的零點(diǎn)標(biāo)定完成[3]。

3 推床寬度的標(biāo)定

正常的軋鋼生產(chǎn)過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)推床的寬度不準(zhǔn)，或者是設(shè)備維護(hù)檢修時(shí)推頭被拆卸過(guò)，此時(shí)對(duì)推床的寬度標(biāo)定是有必要的。

以本廠的推床為例，推床寬度標(biāo)定有以下步驟：

推床實(shí)際位置（開口度）=推床最大位置-（位移傳感器實(shí)際值+位置偏移量）

推床最大位置=2400mm

位置偏移量=位移傳感器零點(diǎn)偏移量+HMI人工偏移量

根據(jù)程序可以看出零點(diǎn)偏移量標(biāo)定步驟：先選擇服務(wù)模式；控制伺服閥輸出將推床打開到2400mm，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)下發(fā)，程序?qū)ⅰ?-位移傳感器實(shí)際值”賦值給標(biāo)定數(shù)據(jù)塊中的零點(diǎn)偏移量。零點(diǎn)偏移量=0-位移傳感器實(shí)際值。

零點(diǎn)偏移量= -（推床最大位置時(shí)的位移傳感器數(shù)值），目前該值為-50.8mm。

HMI人工偏移量=HMI人工測(cè)量值-推床實(shí)際位置

推床標(biāo)定模式下，推床實(shí)際位置計(jì)算時(shí)，原有HMI人工偏移量自動(dòng)清零，待人工測(cè)量值輸入，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)下發(fā)后新的HMI人工偏移量生成。如果想要保證點(diǎn)擊數(shù)據(jù)下發(fā)后推床實(shí)際位置值和HMI輸入測(cè)量值一致，將以下兩個(gè)等式相減：

標(biāo)定前推床實(shí)際位置（開口度）=推床最大位置-（位移傳感器實(shí)際值+零點(diǎn)偏移量+0）

HMI輸入測(cè)量值=推床最大位置-（位移傳感器實(shí)際值+零點(diǎn)偏移量+HMI人工偏移量）

HMI人工偏移量＝標(biāo)定前推床實(shí)際位置-HMI人工測(cè)量值

推斷出源程序中HMI人工偏移量計(jì)算錯(cuò)誤，應(yīng)該取反，通過(guò)上一次標(biāo)定PDA數(shù)據(jù)也可以看出來(lái)。

下圖為上一次標(biāo)定時(shí)的PDA數(shù)據(jù)曲線，其中X1軸數(shù)值為標(biāo)定前的推床實(shí)際位置值，X2為點(diǎn)擊數(shù)據(jù)下發(fā)后推床實(shí)際值。

圖1 推床設(shè)定位置與實(shí)際位置PDA圖

表1 推床標(biāo)定前后實(shí)際值比較

對(duì)推床程序進(jìn)行優(yōu)化后，標(biāo)定進(jìn)行測(cè)試，效果良好，標(biāo)定后推床寬度與實(shí)際位置偏差小于5mm，推床寬度的精確性得到進(jìn)一步提升，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義。

4 磁致伸縮位移傳感器的常見問(wèn)題

由于磁致伸縮位移傳感器具有穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，但在實(shí)際使用過(guò)程中難免會(huì)遇到一些問(wèn)題，如何有效避免故障的發(fā)生也是在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該著重考慮的內(nèi)容。

生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)推床位置數(shù)值出現(xiàn)跳動(dòng)，或者是沒(méi)有數(shù)值，電氣技術(shù)人員就需要檢查位移傳感器外表是否存在損壞痕跡，以及電纜線路是不是出現(xiàn)破損的現(xiàn)象，并且使用萬(wàn)用表測(cè)量電纜線路對(duì)地絕緣情況，絕緣能力降低時(shí)需要及時(shí)更換線路，還需要查找線路損壞的原因，并做好預(yù)防措施，避免出現(xiàn)類似故障；同時(shí)也應(yīng)該使用萬(wàn)用表測(cè)量位移傳感器的參數(shù)是否在規(guī)定的范圍之內(nèi)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)位移傳感器損壞后，及時(shí)更換恢復(fù)生產(chǎn)，傳感器下線后嘗試修復(fù)，并查找故障原因。

其次應(yīng)考慮傳感器的供電情況，電壓等級(jí)過(guò)低、過(guò)高都不行，輕則導(dǎo)致推床位置產(chǎn)生較大誤差，影響軋鋼，重則導(dǎo)致位移傳感器內(nèi)電容等元器件燒損，因此電壓應(yīng)該在位移傳感器規(guī)定的范圍之內(nèi)；同時(shí)也應(yīng)該考慮供電電源容量要保證充足，供電電源容量不足的話也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差變大，進(jìn)而影響到推床的測(cè)寬和對(duì)中功能，無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量。因此傳感器供電這一項(xiàng)應(yīng)當(dāng)引起技術(shù)人員的足夠重視。

在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，調(diào)頻干擾和靜電干擾的問(wèn)題也是一個(gè)常見的問(wèn)題，調(diào)頻干擾和靜電干擾都有可能讓推床位置顯示數(shù)值產(chǎn)生波動(dòng)。所以傳感器的信號(hào)線與設(shè)備的強(qiáng)電線路要分開線槽。信號(hào)線需要使用屏蔽線（雙重屏蔽：編織網(wǎng)和錫包層，可以抗高、低頻干擾），還有接地端子，必須保證可靠接地（抗靜電干擾）。

推床設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中不可預(yù)知的會(huì)發(fā)生各種故障，查詢PDA數(shù)據(jù)記錄，發(fā)現(xiàn)推床一側(cè)的位置數(shù)值異常時(shí)，應(yīng)該首先檢查傳感器電源燈是否正常，再到電氣室控制柜內(nèi)檢查傳感器對(duì)應(yīng)隔離模塊的狀態(tài)，可以嘗試將隔離模塊下的接頭拔出轉(zhuǎn)接到其他通道上，觀察PDA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)情況，若數(shù)值正常，則判斷推床的隔離模塊出現(xiàn)故障了；若數(shù)值仍舊為無(wú)窮大，則判斷傳感器本體或控制線路存在問(wèn)題。使用萬(wàn)用表測(cè)量電纜絕緣情況，檢查電纜線路無(wú)明顯損壞痕跡時(shí)，可以考慮更換傳感器。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)磁致伸縮位移傳感器結(jié)構(gòu)功能及工作原理的闡述分析，指出了典型的位移傳感器故障產(chǎn)生的原因及檢查處理辦法，將常見故障檢查處理辦法編寫為事故預(yù)案，組織設(shè)備點(diǎn)檢、維護(hù)人員學(xué)習(xí)，增強(qiáng)故障判斷處理能力，為減少設(shè)備故障時(shí)間，提升軋制節(jié)奏提供了有力保障。通過(guò)優(yōu)化推床標(biāo)定程序，使推床寬度標(biāo)定更簡(jiǎn)便，同時(shí)推床位置顯示更加精確，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義。