專利名稱：動態輕壓下扇形段液壓系統泄漏故障在線判斷與預警方法
技術領域：
本發明涉及一種動態輕壓下扇形段液壓系統泄漏故障在線判斷與預警方法，屬于冶金行業連鑄設備維修技術領域。
背景技術：
動態輕壓下技術是當今世界公認的可以明顯改善鑄坯內部質量的技術，該技術是在鑄坯凝固末端采取實時特殊壓下量的方式彌補鑄坯收縮，該技術可以顯著改善鑄坯質量。動態輕壓下技術扇形段采用液壓執行方式控制輥縫變化實現鑄坯壓下量的差異化，液壓系統是扇形段的直接驅動力，扇形段液壓系統的執行情況直接決定著輥縫的變化。由于動態輕壓下技術較傳統壓下技術的區別是動態化、周期性的對輥縫進行間歇調整，液壓系統較原有工作方式也有了較大的變化，液壓系統動作頻率較常規鑄機執行方式也相應的升高，對其執行的精度與相應性也提出了更高的要求。在實際生產過程中由于扇形段液壓系統頻繁動作，尤其是液壓缸在高負荷下的頻繁動作，在設備服役后期經常造成不同程度的內泄現象，該現象一但發生必然導致執行不到位的情況發生。在閉路信號反饋的控制系統中，液壓系統會頻繁動作以實現目標值。該種情況形成了惡性循環更加加劇了設備的磨損，導致內泄現象無法控制直至設備退役。液壓缸的內泄判斷的方法較多，例如專利號為 201020520663. 3的“液壓缸內泄檢測裝置”、專利號為200820146890. 7的“一種液壓缸試驗臺”等諸多方法，這里不再一一陳述。但是基于以上常規液壓缸內泄的檢驗方法均是離線技術，需要將液壓缸從主體設備上進行拆除進行離線檢測與修復。該種方法需停機檢修、拆卸部件，影響主體設備的作業率；同時對操作要求較高、勞動強度大、誤判率較高。在線的液壓系統判斷方法一般依靠人工經驗，由于存在內泄的液壓系統的液壓油反復工作存在溫度升高的現象，有經驗的工人通過觸摸液壓管道判斷其溫升情況來判斷是否有內部泄漏情況發生。但是，該種方法操作難度大、工作環境惡劣、勞動強度大，尤其是存在判斷準確率低、無法定量化的問題。
發明內容
本發明提供一種動態輕壓下扇形段液壓系統泄漏故障在線判斷與預警方法，實現液壓系統故障的在線判斷與預警，可以防止由于液壓系統泄漏故障導致的輥縫失控，控制實際輥縫符合工藝制定的范圍內，既保證了輥縫的收縮錐度確保鑄坯質量，又能起到預警的作用保護扇形段設備，解決背景技術存在的上述問題。本發明技術方案是動態輕壓下扇形段液壓系統泄漏故障在線判斷與預警方法， 利用動態輕壓下控制系統來進行動態輕壓下扇形段液壓系統泄漏故障在線判斷與預警， 所說的動態輕壓下控制系統由“輥縫控制系統PLC S7-400”和諸多“遠程站PLC S7-300” 組成，“輥縫控制系統PLC S7-400”簡稱“PLC S7-400”，“遠程站PLC S7-300”簡稱“PLC S7-300", "PLC S7-400” 通過 DP 通訊與各 “PLC S7-300” 連接；“PLC S7-300” 通過專線連接方式與扇形段終端儀器進行連接，扇形段終端儀器包括位移傳感器、液壓單元、電源；在連鑄機的中樞系統“PLC S7-400”進行運算與判斷，通過提前將判斷條件進行預置，利用 "PLC S7-400”來判斷液壓系統的壓力變化情況，進而判斷其故障狀態，并將信號發送給扇形段執行機構采取措施，同時向“連鑄主控系統”發出預警提示，“連鑄主控系統”簡稱“工程師站”。具體步驟如下①“PLC S7-400”向“PLC S7-300”發送“鎖定扇形段液壓系統”命令；②“PLC S7-300”向“PLC S7-400”反饋扇形段液壓系統壓力值；③“PLC S7-300”向“PLC S7-400”反饋扇形段位移傳感器值；④“PLC S7-400”將“PLC S7-300”反饋的液壓系統壓力值與扇形段位移傳感器值結合判斷；進而將結果輸出給“工程師站”，同時向“PLC S7-300” 發出相應指令恢復正常澆鋼過程中的指令。本發明在連鑄機動態輕壓下控制系統的基礎上實現液壓系統的壓力變化情況在線判斷與預警，扇形段上分別設置A液壓缸、B液壓缸、C液壓缸、D液壓缸，"PLC S7-300” 分別將扇形段上A液壓缸、B液壓缸、C液壓缸、D液壓缸的壓力信號輸出給“PLC S7-400”， "PLC S7-400”完成傳感器信號的判斷工作；判斷結果的指令由“PLC S7-400”輸出給“PLC S7-300", "PLC S7-300” 執行動作。更具體的步驟如下在動態輕壓下動作間隙，該時間由“PLC S7-400”進行判斷，滿足的條件是恒拉速、恒水量、位移傳感器反饋值10個周期內穩定，由“PLC S7-400”向“PLC S7-300”發出判斷條件，將某一個扇形段的液壓系統進行鎖定，此時扇形段上A液壓缸、B 液壓缸、C液壓缸、D液壓缸上下腔的液壓油均保持封閉狀態，在10個時鐘周期內由“PLC S7-300”向“PLC S7-400”反饋該扇形段的油壓變化情況，在第11個周期開始執行恢復操作，執行原有正常條件下的各種反饋與執行操作；在10個時鐘周期內判斷的條件如下開始鎖定之前的壓力值為P0，鎖定之后的壓力值定義為PI、P2、P3-P10 ；判斷的關系有以下幾種
①首先判斷PO與Pl的關系，當Pl與PO壓力值差大于20%，且P2、P3-P10均呈階梯遞減方式時，此時由于液壓鎖定裝置故障，導致10個時鐘周期內油壓的下降呈階梯式等幅度下降；此時一個明顯的輔助判斷特征為位移傳感器返回數值出現等幅度的變化；
②當Pl與PO壓力值差大于20%，且P2、P3-P10均呈階梯遞減方式時且降低幅度逐漸變小的情況下，該種情況下可以判定為液壓缸內活塞處密封失效，此時一個明顯的輔助特征是位移傳感器返回的數值不隨著時鐘周期的變化；
③在10個時鐘周期內當Pl與PO壓力值差小于20%，則扇形段液壓系統不存在內泄情況；此時的輔助判斷特征為位移傳感器值不變化；
當得出以上的判斷結果后“PLC S7-400”向“工程師站”發出預警提示，在畫面上顯示 “液壓系統故障”的報警，提醒主控及時發現并解決問題，請求人工干預“鎖定扇形段”或“忽略故障”，下一步按照人工指令工作，在此過程中停止對進行扇形段進行任何動作；直至人工干預或強制將該扇形段進行鎖定，防止出現生產事故。本發明的積極效果本發明通過對“PLC S-300”反饋的扇形段液壓信號輸送至 "PLC S-400”進行運算判斷實現動態輕壓下扇形段液壓系統泄漏故障在線判斷與預警，該方法可以防止由于液壓系統泄漏故障導致的輥縫失控，控制實際輥縫符合工藝制定的范圍內，既保證了輥縫的收縮錐度確保鑄坯質量，又能起到預警的作用保護扇形段設備。該系統運行以后，可以做到提前對扇形段液壓故障進行預警，對扇形段位液壓系統進行了故障在線判斷，有效杜絕了由于液壓系統故障導致的扇形段輥縫異常變化與設備損壞，對連鑄生產全過程進行關鍵設備全面監控和自動化管理，穩定了連鑄生產、提高工藝控制水平，提高產品質量，增創經濟效益。
圖1是本發明輥縫控制系統PLC S7-400示意圖； 圖2是本發明遠程站PLC S7-300示意圖3是本發明液壓信號的垂直傳遞關系示意圖； 圖4是本發明扇形段液壓缸編號； 圖5是本發明邏輯判斷及數據傳輸示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，通過實施例，對本發明作進一步說明。參照如圖1，“PLC S7-400”通過DP通訊與各扇形段“PLC S7-300”連接，各“PLC S7-300”屬于平行關系，與“PLC S7-400”完成通訊。各扇形段遠程站之間不進行通訊與數據傳輸。當某一個遠程站出現故障時可以將此站手動鎖定，不會影響其他遠程站的正常工作。參照附圖2，“PLC S7-300”通過專線連接方式與扇形段終端儀器進行連接。其中包括傳感器位移的反饋信號、液壓執行信號(包括液壓缸執行與液壓故障系統)、液壓系統反饋信號、電源。參照附圖4，每個扇形段包括4個液壓缸，在系統中分別以A液壓缸、B液壓缸、C 液壓缸、D液壓缸代號，相應的在其液壓缸頂安裝A位移傳感器、B位移傳感器、C位移傳感器、D位移傳感器。在位移傳感器正常狀態下，每個位移傳感器分別按照時鐘頻率進行數據的反饋。參照如圖5，該方法由以下幾個步驟組成
1、“PLCS7-400”向“PLC S7-300”發送“鎖定扇形段液壓系統”命令；
2,"PLCS7-300”向“PLC S7-400”反饋扇形段液壓系統壓力值；
3,"PLCS7-300”向“PLC S7-400”反饋扇形段位移傳感器值；
4、“PLCS7-400”將“PLC S7-300”反饋的液壓系統壓力值與扇形段位移傳感器值結合判斷；進而將結果輸出給“工程師站”，同時向“PLC S7-300”發出相應指令恢復正常澆鋼過程中的指令。實施例一扇形段液壓系統鎖定裝置故障。恒拉速、恒水量、位移傳感器反饋值10個周期內穩定情況下，由“PLC S7-400”向 "PLC S7-300”發出鎖定扇形段液壓系統指令，將6#扇形段的液壓系統進行鎖定，此時扇形段上A液壓缸、B液壓缸、C液壓缸、D液壓缸上下腔的液壓油均保持封閉狀態，在10個時鐘周期內由“PLC S7-300”向“PLC S7-400”反饋該扇形段的油壓變化情況，以A液壓缸內數據為例如下表所示
權利要求
1.一種動態輕壓下扇形段液壓系統泄漏故障在線判斷與預警方法，其特征在于利用動態輕壓下控制系統來進行動態輕壓下扇形段液壓系統泄漏故障在線判斷與預警，所說的動態輕壓下控制系統由輥縫控制系統PLC S7-400和諸多遠程站PLC S7-300組成，輥縫控制系統PLC S7-400通過DP通訊與各遠程站PLC S7-300連接；遠程站PLC S7-300通過專線連接方式與扇形段終端儀器進行連接，扇形段終端儀器包括位移傳感器、液壓單元、電源； 在連鑄機的中樞系統輥縫控制系統PLC S7-400進行運算與判斷，通過提前將判斷條件進行預置，利用輥縫控制系統PLC S7-400來判斷液壓系統的壓力變化情況，進而判斷其故障狀態，并將信號發送給扇形段執行機構采取措施，同時向連鑄主控系統發出預警提示。
2.根據權利要求1所述之動態輕壓下扇形段液壓系統泄漏故障在線判斷與預警方法， 其特征在于具體步驟如下①輥縫控制系統PLC S7-400向遠程站PLC S7-300發送鎖定扇形段液壓系統命令；②遠程站PLC S7-300向輥縫控制系統PLC S7-400反饋扇形段液壓系統壓力值；③遠程站PLC S7-300向輥縫控制系統PLC S7-400反饋扇形段位移傳感器值；④ 輥縫控制系統PLC S7-400將遠程站PLC S7-300反饋的液壓系統壓力值與扇形段位移傳感器值結合判斷；進而將結果輸出給連鑄主控系統，同時向遠程站PLC S7-300發出相應指令恢復正常澆鋼過程中的指令。
3.根據權利要求1或2所述之動態輕壓下扇形段液壓系統泄漏故障在線判斷與預警方法，其特征在于扇形段上分別設置A液壓缸、B液壓缸、C液壓缸、D液壓缸，遠程站PLC S7-300分別將扇形段上A液壓缸、B液壓缸、C液壓缸、D液壓缸的壓力信號輸出給輥縫控制系統PLC S7-400，輥縫控制系統PLC S7-400完成傳感器信號的判斷工作；判斷結果的指令由輥縫控制系統PLC S7-400輸出給遠程站PLC S7-300，遠程站PLC S7-300執行動作。
4.根據權利要求3所述之動態輕壓下扇形段液壓系統泄漏故障在線判斷與預警方法，其特征在于更具體的步驟如下在動態輕壓下動作間隙，該時間由輥縫控制系統PLC S7-400進行判斷，滿足的條件是恒拉速、恒水量、位移傳感器反饋值10個周期內穩定，由輥縫控制系統PLC S7-400向遠程站PLC S7-300發出判斷條件，將某一個扇形段的液壓系統進行鎖定，此時扇形段上A液壓缸、B液壓缸、C液壓缸、D液壓缸上下腔的液壓油均保持封閉狀態，在10個時鐘周期內由遠程站PLC S7-300向輥縫控制系統PLC S7-400反饋該扇形段的油壓變化情況，在第11個周期開始執行恢復操作，執行原有正常條件下的各種反饋與執行操作；在10個時鐘周期內判斷的條件如下開始鎖定之前的壓力值為P0，鎖定之后的壓力值定義為P1、P2、P3-P10 ；判斷的關系有以下幾種①首先判斷PO與Pl的關系，當Pl與PO壓力值差大于20%，且P2、P3-P10均呈階梯遞減方式時，此時由于液壓鎖定裝置故障，導致10個時鐘周期內油壓的下降呈階梯式等幅度下降；此時一個明顯的輔助判斷特征為位移傳感器返回數值出現等幅度的變化；②當Pl與PO壓力值差大于20%，且P2、P3-P10均呈階梯遞減方式時且降低幅度逐漸變小的情況下，該種情況下可以判定為液壓缸內活塞處密封失效，此時一個明顯的輔助特征是位移傳感器返回的數值不隨著時鐘周期的變化；③在10個時鐘周期內當Pl與PO壓力值差小于20%，則扇形段液壓系統不存在內泄情況；此時的輔助判斷特征為位移傳感器值不變化；當得出以上的判斷結果后輥縫控制系統PLC S7-400向連鑄主控系統發出預警提示，在畫面上顯示液壓系統故障的報警，提醒主控及時發現并解決問題，請求人工干預鎖定扇形段或忽略故障，下一步按照人工指令工作，在此過程中停止對進行扇形段進行任何動作；直至人工干預或強制將該扇形段進行鎖定，防止出現生產事故。
全文摘要
本發明涉及一種動態輕壓下扇形段液壓系統泄漏故障在線判斷與預警方法，屬于冶金行業連鑄設備維修技術領域。技術方案是①輥縫控制系統PLCS7-400向遠程站PLCS7-300發送“鎖定扇形段液壓系統”命令；②反饋扇形段液壓系統壓力值；③反饋扇形段位移傳感器值；④輥縫控制系統PLCS7-400將反饋的液壓系統壓力值與扇形段位移傳感器值結合判斷；進而將結果輸出給連鑄主控系統。本發明可以防止由于液壓系統泄漏故障導致的輥縫失控，控制實際輥縫符合工藝制定的范圍內，既保證了輥縫的收縮錐度確保鑄坯質量，又能起到預警的作用保護扇形段設備，對連鑄生產全過程進行關鍵設備全面監控和自動化管理，穩定了連鑄生產、提高工藝控制水平，提高產品質量，增創經濟效益。
文檔編號B22D11/16GK102310179SQ20111026374
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月7日 優先權日2011年9月7日
發明者吝章國, 唐恒國, 彭兆豐, 李貴陽, 李金波, 范佳, 許斌 申請人:河北鋼鐵股份有限公司邯鄲分公司