2800轧机液压AGC系统在线监测与故障诊断

武汉科技大学
硕士学位论文
2800轧机液压AGC系统在线监测与故障诊断
姓名：吴琼进
申请学位级别：硕士
专业：机械电子工程
指导教师：陈奎生
20041206
武汉科技太学娥士学位论文第Ｊ页
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摘冀
隧港辩学缓零鹃笈爱，客声辩垒瓣授謦瓣产潞静窳羹要求越寒越鬻，滚毯ＡＧＣ崧瓤桃中煦作用越来越霪要。

现代事Ｌ擞基本部选用波鼷ＡＧＣ，但怒滥压系统赛星受到污染影确，戒湾豁荔教燕敲漳驹部往，而且滚蓬ＡＧＣ怒集瓿、嘏、液、计算机于一体的综合系缝，葵敬潞浆判缀寒宠使较为瓣建。

武链２８００￥ｂ掘致避爨，采建渡压ＡＧＣ燕理疆下接潮，产龋驹舰格和质量都褥以很大提高，很该系统多次发生故障，给工厂带来很大损失。

为魏，魏壤联合藏滚斡旋天擎褥爨滚谨麓。

奉文蕊２寒瓣筑蕊滚藤ＡＧＣ魏在畿蕊溅与放障诊断问题，在充分利用原系统的硬件和软件资源的基石出上，邋过增加必爱的硬件和开发掇瘦戆较箨，蘩立了奁绫蕊溅嚣筑，对赣关鍪濑漂谂释羧零遴嚣了褥巍程缀讨。

主葵磷究成果有：
１、势辑了液澄ＡＣｒＣ麓蔽滚嵇理，洚整令箍虢滚逶ＡＧＣ瀚馥漳羚辩瓣供袄据。

２、对液压ＡＰＣ的数学模型进行了麟宠，并建立了故簿模裂，努攫了熬蹲环节瓣系缝静辩褊。

３、磷瓷了ＡＧＣ漆敬在璜缓袈转下＿螯羧溅试鹣羧零糍穷法。

４、建立了液聪ＡＧＣ柱线虢测的框架，开发了部分诊断软件。

关键谪：在缓漪溺，伺服阊，仿真，故障诊断
第１Ｉ磺武汉科技大学硕士学位论文
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｑｕａｌｉｔｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｈａｔｕｓｔｏｍｅｒｒｅｑｕｅｓｔｆｏｒｍｅｔａｌｂｏａｒｄｔａｐｅｐｒｏｄｕｃｔａｒｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｈｉｇｈ，ｓｏｔｈｅｒｏｌｅｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣｉｎ）ｌｌｉｎｇｍｉｌｌｉｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ．ＭｏｄｅｍｒｏｌｌｉｎｇｍｉｌｌｃｈｏｏｓｅｓｈｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣｂａｓｉｃａｌｌｙ．ＢｕｔｈｙｄｒａｕｌｉｃｙｓｔｅｍｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｔｈａｔＯｃｃｕｒｓｆａｕｌｔｅａｓｉｌｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｂｅｉｎｇｅａｓｉｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，：ｈａｔ’ｓｍｏｒｅ，ｈｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣｓｙｓｔｅｍｉｓａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｓｙｓｔｅｍｇａｔｈｅｒｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ，ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，ｌｉｑｕｉｄａｎｄｏｍｐｕｔｅｒｉｎｏｎｅｂｏｄｙ，ｓｏｉｔｉｓｃｏｍｐｌｅｘｔｏｌｏｃａｔｅａｎｄｊｕｄｇｅｉｌｓｆａｕｌｔ．Ａｆｔｅｒａｌｔｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ２８００ＴｏｌｌｉｎｇｍｉｌｌｏｆＶＩＳＣＯＭｏｐｔｓｈｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣｔｏｒｅａｌｉｚｅｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｔｈｅｑｕａｌ磅ａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｐｒｏｄｕｃｔｈａｖｅｉｓｅｎｇｒｅａｔｌｙ，ｂｕｔｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｏｃｃｕｒｓｆａｕｌｔｒｅｐｅａｔｅｄｌｙａｎｄｂｒｉｎｇｓｇｒｅａｔｌｏｓｓｔｏｔｈｅｆａｃｔｏｒｙｔｏｏ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ＶＩＳＣＯｕｎｉｔｅＷｕｈａｎｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｉｓｐｒｏｇｒａｍ．Ａｉｍｉｎｇａｔ∞ｏｎｌｉｎｅｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎａｎｄｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｐｒｏｂｌｅｍｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣｏｆ２８００ｒｏｌｌｉｎｇｍｉｌｌ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｈａｖｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｓｙｓｔｅｍｏｎｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｕｓｉｎｇｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｒｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｏｆｔｈｅ）ｒｉｍａｒｙｓｙｓｔｅｍａｆｔｅｒａｄｄｉｎｇｓｏｍｅｎｅｃｅｓｓａｒｙｈａｒｄｗａｒｅｍａｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒＩｓｏｈａｖｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｆｏｆｒｅｌａｔｅｄｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｓｐｅｃｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈ，ｏｎｔｅｎｔｉｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ：
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ＨａｖｅａｎａｌｙｚｅｄｈｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｆｅｒｂａｓｉｓ棘ｔｈｅｆａｕｌｔｊｕｄｇｅｍｅｎｔｏｆｅｎｔｉｒｅｈｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣｓｙｓｔｅｍ
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第一章绪论
１．１敖簿诊瑟笈震橇况
早期工厂在设备管理中对设备采取定期维修方式，没有考虑到设备是否完好，因此存在过缀修静甏蘩，绘垒监豢亲缀大涎滚赘。

为了菠设备维修工｛睾更撩褒效器科学性，爨毫设备的利用率，必须对设备的劣化趋势、故障状态、故障部位及原因有正确的了解，随时掌握设套戆运行憾援，尽可毙减少不必瑟数维修，提离设备的霹运露率，最大瓣疫发挥设备的生产潜力，遮就是预知性维修。

设备故障诊断是实现维修制度从定期维修到预知维修转变鲍手段。

设备故障诊断本世纪六七十年代产生并发展起来的－－Ｎ综合性边缘学科，是识别设备运行状态的科学，研究设各运行状态的变化在诊断信怠中的反映，其研究的内容包括对运行状态的监测、运行袋展趋势的预测和故障的识剐诊断三方面。

随着信号传感技术、信号处理技术以及现代测试技术等相关学科的发展，特别燃计算机应用的快速发展，为故障诊断提供了极大技术支持。

经过３０多年的发震，故障诊断已初步形成了比较完整的学科体系。

就其技术手段而言，已逐步形成了以振动、温度、压力、流量等为主，其他技术和方法为辅的弱萄。

矗ｊ于讨‘算祝技术的发灌，数据采集己发展到多通道、怒高速、商精浚、超大容量的系统。

在信哮分析处理方面，除经典统计分析、时频域分析、时序模型分析、参数辩识姊，又发藤了频率绥纯技术、镯频谱分季厅、共强解谓分橱、短翻‘蒋立时交换弱小波变换等。

就诊断方法而言，目前多参数、多故障的综合诊断得到发展。

人工智能的研究成果遣炎诊錾提供了活力，兹簿诊叛专家系统不仅在理谂上褥垂了耪当的发展，嚣置国疼羚已有很多成功的应用实例。

特别是人工神经网络研究已成为故障诊断领域的一个研究热点，并成功用予效障诊甑中。

液压设备是机械设备中的蘑要组成部分。

根据有关资料统计液压设备的故障占整个设备故障的３眦发表。

特别是９０年代以后，电滚伺服系绞广泛应用到各静重型桃械设备中，由于电液伺服系统集机械、电子、液压于一体，使得系统也交得越来越复杂。

因此，一旦系统中某一元件发生故障，就根难查找故障的原因，电液伺服系统的敞障研究也就倍受关注。

很多文献介绍了有关液压系统或元件的故障推理和故障排除方法，但都是在液压系统或元件已经存在故障箴失效后进行的，这实际楚一种攀后处理方式。

电液伺稚系统具有高集成性和高复杂性，等故障发生后处理，往往需要很长时间来森找原熙，因此带来的损失爱大。

这就需要穆现代敌障诊翡按术引入电液餐骚系绫敲漳诊获中。

现代故障诊断技术是以信号采集、信号分析处理和特征提取为主鞭故障诊断手段，故称为蘩予基号处理兹敖障诊舔方法。

蒸于售号缝登豹羧障诊鼗方法是京六七卡年找发矮超来的，发展迅速，欧美和日本一直处于领先地位。

在圈内，这种技术也取得了长足发展，大量邀方委黪教材靼专萋甭数目＿壁。

餐电滚秘缀系统瓣教漳诊叛是以性能交纯为主要形式，这种性能变化属于信号缓变型的，必须根据缓变巾的表现对比已肖的故障样本判断系统的好坏。

但电液饲服系统垦靛还没有足够故障特铤撵本，嚣为橱鼹阙昂贵，擞实验基避
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行故障模拟的代价是很大的，因此目前需要解决的一个重要问题就是建立完善的故障特征样本。

解决这个问题可以从两方面考虑，一是采用一些巧妙的方法在不损坏电液伺服系统的前提下尽可能实现硬件故障模拟，二是建立电液伺服系统的故障模型，运用一些仿真软件进行故障仿真。

１．２液压ＡＧＣ在现代轧机中的重要作用
板带材轧制是使轧件通过具有一定辊缝的轧辊从而生产出预期厚度板带材的一种金属压力加工方法，至今已有几百年历史。

世界上原有中厚板轧机１２０套，通过新建、改造和淘汰，目前已减少至７４套，我国中厚钢板轧机也增加到了２６套。

中厚板轧机对板带材的品质保证主要有两个方面，一是几何尺寸，二是物理性能。

几何尺寸主要要求板材全长范围内厚度的均匀性与板边的直线性，特别厚度的均匀性是产品质量的一个重要问题，保证钢板的厚度同板差和厚度异板差是轧机厚度控制要达到的主要目的。

因此，现代轧机要实现高效、自动化的一个重要课题即是厚度自动控制，轧辊辊缝控制或轧机厚度控制装置成为轧机的一个极其重要的组成部分。

自上个世纪五十年代发展起来的轧机厚度自动控制系统，即为解决板带材纵向厚差问题而对轧机进行在线调节的一种控制系统，简称ＡＧｃ，成为板带轧机控制系统刁ｉ可缺少的部分。

自动厚度控带，ｆｆＡＧＣ）基本过程是利用测厚仪或其他传感仪连续直接测量或间接计算钢板的轧出厚度，把实测值与设定值的偏差输入自动控制装置，经过逻辑判断和模型计算分别把辊缝调整量和轧机速度调整量送到压下定位系统和轧机速度调节系统，通过调整辊缝和轧机速度，快速把钢板的出口厚度控制到允许的公差范围并保持稳定轧制。

长期以来，热轧板带轧机一般采用传统的电动ＡＧＣ系统控制。

随着国民经济的高速发展、科学技术的不断进步，对板带产品的品种（新材质研究加快、尺寸规格加大）、质量（机械性能如强度提高）等也提出了更高的要求，尤其是在汽车工业、电子工业、高压容器、军工产品等领域对各种板带材的要求更为苛刻，因而促使板带轧机向自动化、高速化、高精度方向发展。

作为热轧机关键质量设备的电动ＡＧＣ控制系统由于其传动效率低、运动部件惯性大、过载保护能力差等缺点，特别其、响应速度慢、调整精度低、轧制力小，已越来越不能满足不断提高的高精度、快速性、稳定性、高可靠性的行业标准。

随着现代液压技术特别是液压伺服控制技术的飞速发展，从６０年代开始在压下装置中引入液压执行机构从而开发出液压压下技术。

基于此技术发展起来的液压厚度自动控制系统简称液压ＡＧＣ，逐步取代了传统的电动ＡＧＣ。

与电动ＡＧＣ相比，液压ＡＧＣ系统具有明显的优势，突出表现在其快速响应性好，调整精度高。

液压压下装置由于采用了高灵敏度而摩擦阻力小的液压缸和伺服系统，使系统的惯性大为减小，响应频率大大加快，能够快速跟随控制信号动作。

液压ＡＧＣ位置响应只有３５ｍｓ，而电动ＡＧＣ中电机的速度响应就是２００ｍｓ。

同时液压ＡＧＣ具有很高的辊缝调整速度和加速度，例如，在１６００吨轧制力的负荷下，辊缝调整的加速度能达到３０毫米／秒２，最大加速度可提高到５００毫米／秒２，满载时辊缝调整速度为２～４毫米／秒”３；而电动压下的加速度能力是１．７５毫米／秒２，辊缝调整速度只能达到Ｏ．５毫米／秒。

在调整精度方面，
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液压压下装簧由于取消了蜗轮付和压下螺丝传动，惯性较小而且采用反馈控制方式，所以使控制糖度可达到０．００２５毫米，而电动压卜＿的精度则是０．０１毫米。

～般液压压下与魄动压下速度和响应情况对比如表１．１：
袭ｌＩ１液压压下与电动压下速度和响应情况对比
压下装置遥Ｆ速度（ｒａｍ／ｓ）乐下加速度（ｍｍ／ｓ２）辊缝变化Ｏ．１ｎｚａｎ的时间（ｓ）额宽电动ＡＧＣＯ．１一Ｏ．５０．５～２Ｏ．５．．２０．５—１液压ＡＧＣ２—５２０—１２０Ｏ．０５．－ｏ．１６—２０
表１，２２００１年我园轧机液压ＡＧＣ统计
钢ｆ一名称轧机形式辊面宽（ｍｍ）ＡＧＣ系统使用情况
舞阳钢铁公司单机架四辊４２００ＤＥ、Ⅳ改造
灞采钢铁公司尊祝架圆辊２８∞Ｄ嚣ＶＹ上钢三厂厚板分厂４十４辊４２００＋３５００ＳＩＥＭＥＮＳ鞍钢蓐扳厂擎税粱西瓣４３００裔上钢一厂钢扳分厂２＋４辊２３５０北京理１“大学改造
｝太钢五§ｔ厂２＋４辊２３００Ｉ￡京瑾工夫学馥遥
ｌ太钢五轧厂炉卷轧机１７００北京理工火学改造
ｌ莠钢中簿蔽厂２＋４辊２２８５＋３３４０ｊｌ京瑾●：大学ｉ受造酋钢中厚板厂炉卷轧机２２８６＋３３４０北京理Ｔ大学改造
ｊＩ京蘧王大学武钢乾掇厂２＋４辗２８００
ＤａｎｉｅｌｉＵ“ｔｅｄ重钢无厂２＋４辊２３５０＋２４５０拟采用
玛钢中板厂２十４辊２３５０＋２３００北京理工大学改造
天津中扳厂３＋４辊２３００＋２４００北京钢研总院改造上铜三厂中皈分ｆ一３＋４辊２３００■２４００北京锅研总院馥遥济钢中板厂３＋４辊２５００＋２４００商
济钢中校厂４＋４辊３３００＋３３００宥
营钢中板厂单机架四辊２４５０拟聚用
｝｝｜；钢中扳厂单撬絮露辍３３００季亟漾翅
安阿１钢铁公司单机架四辊２８００北京钢研总院改造
秘熊锢铗＿ｒ擎撬絮器辊２８００掇莱瘸
韶关钢铁厂单机架四辊２５００正淑造
毅余镪铁厂３＋４辊２４００÷２５∞：｜ｔ家镶研总院改造
鞍钢中板厂３＋４辊２３００＋２３５０有
ｌ中信ＣｉｔｉＳｔｅａｌ２＋４辊４０６４嚣京钢磺总院改造另外液压ＡＧＣ过载保护简单、安全可靠。

液压压下具有自动及快速卸压装嚣，可以有效地防｝Ｉ＃Ｌ枧过载：保护车Ｌ辊骝轴承受遭损螺，同时可以避免愿靠。

采鼹缝电动压下时，
第４负武汉科技大学硕士学位论文
常常由于操作不当而发生压下丝褥与丝秆压靠，压下不能动作的现象。

液压ＡＧＣ系统采取电动大幅度压下与液压ＡＧＣ糙控凋整相结合的方式，当事故堆钢、卡铡及压靠时，可迅速褥液压缸中的压力油捧出实现快速卸载，抬起辊缝，避免断辊和其它受载部件的损坏。

为了提高厚度控制精度，提高产品市场竞争力，首钢中板厂酋先在心辊精轧机上进行液压ＡＧＣ戆技术改造。

朔年武镏轧板厂也在对琢舀辊轧祝进行彻底改造，采璃液压压下辊缝自动调节系统（液压ＡＧＣ）后，产品质量、生产率、成材率有了明撼的提高，效益鼹蔷。

嚣嚣，薪建毒Ｌ税且乎澄全聱逸翔液压ＡＧＣ技本，液溉ＡＧＣ技术己成为褒钱疆带毒Ｌ辍皱备水平的重要标志之一。

２００１年对国内轧机统计（见滚１．２），有１９台轧机已采用液压ＡＧＣ系绞，另鸯５台毒￡穰熬采臻液压ＡＧＣ系绕。

嚣藏液压ＡＧＣ系统豹故障诊颧技术有很大的应用前景，其研究工作具商深远的意义。

１．３渡压ＡＧｃ藏黪诊叛技零发展橇提
液压ＡＧＣ系统成为现代轧机首要的选择，也是该轧机先进性的重鞭指标。

但是液压系统本身存在一臻缺点，其中之一就是渡压系统（龙其是大型液压系统）螅信号捡测和故障筑位比较困难。

造成这个问题的主要原因是液压系统的复杂性。

这种复杂性表现在系统的多单元、多层次、多信息模式以及系统的密闭性、元ｌ牛的复杂性、工作介质的可压缩性。

这些构成特点使褥液压系统在结构、功能、行为间形成了复杂的关联、藕合关系。

上述特性给液压系统的故障诊断带来困难。

特别液压ＡＧＣ系统是一复杂耦合的电液饲服系统，翕有位置闭环主控镧回路、轧澍压力反馈回路及潞口铡簿反馈回路，并飘与微电予技术结合，成为主机的神经中枢与指挥系统，其中某个环节出现故障都会造成憋个系统的非正鬻工作。

液压ＡＧＣ系统豹工作往能好坏写可靠往蔫低，－鬣接影稳掰整个聋０祝设备的工作是否正常，从而对憋个企业的产量、质量、经济和市场竞争力产生巨大影响。

因此，对液服ＡＧＣ系统逡孬在线篮测与救障诊叛，以後淹对了解系统熬工捧扶念，其鸯重大豹骥实意义和潜在的经济价值。

耍裁毒Ｉ掇豹在线监瓣方嚣已驭褥盛功麴经验，翔杰线整溺载壤豹乾剿力矩、缝割匿力、主电机电流、电压、功率等力能和电参数：在线监ＮＳＬ机每道次厩下量、轧制速度、轧件懿开轧滠度等工熬参数；还能在线监测主瞧极、减速极琴翳馕轮座媳辘零瀑度积辘承振动、主电机转子的轴心轨迹和轴端位移等机械参数，实现了对轧钢机的综合监测。

但程液压ＡＧＣ的在线监测技术逐不成熟。

液压系统主燮以事后分析判断为主，这种故障分析方法首先蒙求有一定的检修经验，而且往往不能迅摅找到问题所在。

目前已融现了一些在线监测技术，１９８９年已有基于知识的专家系统应用予冷轧祝液压系统的故障诊断，它是针对县体的液压系统，通过分析萁失效形式和Ⅲ故障机理，建立帽应的知识库和故障档案，然后对提取的故障信号进行模式识别。

这种在线诊断方法主要是分拆酒液污染、税械振动等情况，仅限予对一些简单的润控系统。

对复杂的液压ＡＧＥ系统都是采取事后判断和离线检测方式，而且疆将伺服油缸和伺服阀运送磷指定豹厂家遴孳亍溅试，不稷手续麻颞，雨量黢溅餍鬻长，有辩由于对黢障元｛孛翔断失误而造成不必要的检测，带来直接和间接损失。

在国内投入运行的液压ＡＧＣ系统，只有简
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单监测功能，效果也不理想，例如轧板厂２８００轧机的ＡＧＣ系统，虽然有监测功能，但仅仪是监测ＡＧＣ的油压和位移，不能实现故障的诊断。

其主要原因是液压ＡＧＣ系统是集机、电、液、仪表和工控机于一体的综合系统，许多元器件（如伺服阀、伺服油缸等）都具有强烈的非线性时变环节，数学模型极其复杂，它们的故障通常表现为机械故障、电气故障、液压故障复杂耦合。

其次，电液伺服系统中油液的流动状态、伺服阀中阀芯与阀套的相对运动与磨损状态、密封件的损坏、阀口的工作情况等，相对于机械与电气设备来讲难测取。

因此，针对这些特点，研究适合于切实可行的轧机液压ＡＧＣ系统在线监测与故障诊断方法，对故障进行预报，对已经发生的故障进行准确而迅速的诊断，提供可行的排除方法十分重要。

在线监测成为液压故障渗断发展的一大趋势。

进行在线监测能随时根据测得的数据进行分析，判断元件的好坏，了解系统的工作状况，为是否更换和修复提供了有力的依据，可以避免盲目的判断。

现代冶金工业、特别是自动化程度高、广泛使用液压ＡＧＣ系统的钢铁企业迫切需要精度高、使用方便、能全自动进行数据处理的高性能在线监测设备，能随时检测该系统的使用性能，以便进行合理的维护，确保系统正常运行。

目前国外进口的水电机组、透平机组，都配套开发了轴承的监测诊断系统，为保证设备的正常运行和合理维修提供了可靠保证。

液压轧机由于机、电、液耦合维数更高，具有多重交叉反馈和界面之间的耦合，其故障诊断技术更为复杂。

国外研制的轧机都带有故障诊断系统，但功能并不完善。

因此研制液压ＡＧＣ系统的在线监测技术及设备，既可以解决武钢的需要，又可以为开发带故障诊断系统的新轧机提供基础。

１．４课题提出的背景与研究内容
１．４．１课题背景
液压ＡＧＣ系统在现代轧机的心脏也是控制轧制的关键环节，但是由于液压系统容易受到污染的影响，也成为容易发生故障的部位。

轧板厂２８００轧机液压ＡＧＣ改造后，就存在以下问题：（１）该系统在生产过程中曾多次出现不稳现象，从ＡＧＣ站到伺服油缸的管道激烈震动，管卡脱落，严重影响轧机正常工作和液压伺服元件的寿命：（２）伺服阀和伺服缸被怀疑出现故障时，现场不能实施测试和判断，必须送到专业性厂家进行测试、诊断及修复；（３）轧机液压系统故障与机械故障、电气故障相耦合，故障很难定位，有时由于对故障误判而造成重大损失。

例如２００４年６月６日到７月底，钢板经常出现跑偏，虽然经过现场工程技术人员逐个故障源分折和处理，但仍然不能从根本上解决问题。

有鉴于此，武钢轧板厂与武汉科技大学联合向武钢集团公司提出了建立２８００轧机液压ＡＧＣ系统在线监测与故障诊断系统的课题。

１．４．２主要研究内容
液压ＡＧＣ系统的故障具有交叉耦合、不确定性和隐蔽性的特点，诊断难度大。

本课题从该系统的故障机理入手，构建合理的在线监测系统，通过对最能表征系统故障特征的液压参量和关键伺服元件的实时蛉测，对液压ＡＧＣ系统的运行情况及故障进行初步评判。

主要研究内容有：
第６页武汉科技大学硕士学位论文１．系统组成分析研究２８００轧机的液压ＡＧＣ系统组成，分丰斤系统的控制方式，为后面的故障模型分析和监测系统方案的制定做好准备。

２．故障及原因分析总缩拟在对现场轧机的运行状态进行跟踪，了解和收集现场液压ＡＧＣ系统出现的故障情况及处理情况下，对系统的常见故障现象和故障原因进行归纳总结，遂一步对陂障辊疆迸行研究，为以螽静敬障分桥翔断建立基础。

３．建立特征样本库多年来掌握的有关电液伺服阀、伺服油缸及液压ＡＧＣ系统的正常工作的特征随线、在各种情况下的故障特征曲线，以及邋过试验得到的数据和胤线保存在专家库中，建立故障特征样本库，对于样本库中没有的拟用仿真软件进行故障模拟仿真的方法，对样本瘁遗行补充和完善。

４．建立２８００车Ｌ机的在线监测系统２８００车Ｌ机的在线监测系统包括监测主机、输入输如邋道、传感器、溢测软件和逶讯接口等构成，主骚益测参数包括油箱温度、系统压力、系统流量、伺服阀阀芯位移、油缸位移、油缸压力等。

在充分利用原系统的硬件和软件资源瓣基确上，对系统静增麓流量帮压力静灞试，｝鑫缸共增熬４个裔精度｛鑫矮压力传感器，部分管道等进行改动。

测量对象包括油源、伺服阀、伺服油缸等关键部位，监测内容包括油源静污絷祷况、餐疆闽弱特往、餐驻涵懿豹位移、阔步姆瞧、超动特毪，并遥逡箍溺软件实时显示关键曲线，为判定系统的运行状态和故障点及确定是否需要更换某些元件提供依掇。

５．以’ｔｏｒｎａｄ０２＋２操作系统为开发工具，以神经网络技术为模式识别熬础，结合ＳＯＬ数掇痒按术，运弱动态镑真技本，开发滚压矗Ｇｅ在线篮溅与故障诊溉竣箨。

需要开发懿软传模块包括：轧机液压ＡＧＣ在线监测软件、ＡＭＥＳｉｎ４．０液愿耦合仿真软件、伺服阎诊断软件模块、馁摄缸诊黻软转模块、液压系绞诊叛软｛孛模块、爨络逶谖歙馋和数据管理模块等。

１．５本章小结
渡歪ＡＧＣ系统因为跑瞧动嚣下更突爨鹣往憝在瑰代轧祝中越来越重鬻，毽冀敬障诊断技术相对腻乏，特别是现代故障诊断技术的迅速发展，建立液压ＡＧＣ监测系统成为可能，著蹙有匿大戆磅究意义霸发震瘦耀蓑景。

武汉科技大学硕士学位论文第７页第二章２８００轧机液压ＡＧＣ系统的构成与控制方式
板带材轧制是使轧件通过具有一定辊缝的轧辊从而生产出预期厚度带材的…种金属压力加工方法，液压ＡＧＣ则根据实测辊缝、轧制压力，按Ｓｉｍｓ弹跳方程计算出实际板厚，再通过实测板厚和要求轧制的板厚，比较其偏差，然后通过对伺服阀系统的控制，调整压下油缸，以达到所要求的出口板厚，它的目的是减小钢板的纵向厚度偏差。

具体控制方式有三种：（１）以出口板厚作为主反馈对轧机辊缝进行补偿，但滞后较大。

（２）以轧制力信号和油缸位移作主反馈，以出口板厚作为监控反馈量，对辊缝修Ｊ下。

（３）在前两种基础上以入口板坯厚做预控反馈。

２．１２８００轧机液压ＡＧＣ的主要功能
武钢轧板厂的２８００轧机采用液压ＡＧＣ系统，其压下仍然采用电动压下与液压压下共同工作，分别负责不同功能。

当坯料厚度大于１００ｒｍｎ时，用电动压下螺丝设定辊缝韧值，再用压下油缸进行微调。

当坯料厚度小于１００ｍｍ时，电动压下螺丝锁死，而用油缸精确设定每个道次的辊缝值。

电动压下量可由安装在轧机上的磁致伸缩数字式绝对位移传感器完成，其分辨率在２ｍ，传感器的滑杆相对轧机牌坊固定，磁环固定在压下丝杆上，丝杆带动磁环相对滑杆运动，从而精确测量压下丝杆相对牌坊的位置。

液压压下由安装ＡＧＣ油缸上的位移传感器测出。

电动液压混合控制的ＡＧＣ系统功能框图如图２．１。

２．１．１电动压下功能
电动压下负责辊缝大范围的粗调，而不能对钢板厚度偏差进行调整，其主要功能如下：
（１）电动位置自动控制，电动压下按最优轨迹运行。

（２）电动系统可调整为超调或欠调运行，而超欠部分由液压系统补偿。

（３）电动压下的设定由计算机数字设定或自动设定，由操作工选择。

（４）电动液压系统有位置差与平均差的数字显示。

（５）压下位移由定巾冒传感器（或差动变压器或磁栅测量装置）测出。

（６）电动与液压压下可自动切换。

（７）电动系统与液压系统有总的位置差与平均位置的数字显示。

（８）利用液压系统的压力间接测量轧制压力，当然也可以用压头测定ＣｅＬ％Ｕ压力。

（９）测宽信号为ＣＬ，％Ｕ规程计算和数学模型预报提供宽度参数。

２．１．２液压压下功能
液压压下用于辊缝的精确调整，最主要的是可以根据钢板厚度的变化动态调整辊缝，以保证钢板的厚度偏差在许可的范围，其主要功能如下：
（１）液压缸位置自动控制（ＡＰＣ）
每个液压缸安装高精度位移传感器，由计算机构成两侧分别控制的单侧ＡＰＣ闭环。

（２）厚度自动控制（ＡＧＣ）。