Разработка методов контроля момента возникновения автоколебаний стана холодной прокатки
Автор: Вишняков С.Г., Третьяков Д.А., Васильева С.В., Иванов А.И., Васильев В.А., Рубанов Д.В.
Рубрика: Контроль и испытания
Статья в выпуске: 1 т.24, 2024 года.
Бесплатный доступ
На стане холодной прокатки автоколебания возникают при ручном увеличении скорости прокатки тонкой полосы. Толщина подката при этом, как правило, не более 2-2,5 мм. Спектр колебаний достаточно широк. Первая гармоника - 120 Гц. При контроле вибрационных и технологических параметров выявлена жесткая связь вибрации элементов клетей стана с виброперемещением гидравлического натяжного устройства (ГНУ) рабочих валков и колебаниями уровня натяжения прокатываемой полосы. Штатный контроль перемещения ГНУ проводит 200 измерений в секунду. В соответствии с теоремой Котельникова полоса частот спектральной характеристики в этом случае - 100 Гц. Колебания уровня натяжения прокатываемой полосы позволяют контролировать полосу частот в диапазоне от 0 до 43 Гц, не более. Этого явно не достаточно для надежного контроля момента возникновения автоколебаний. Существующая система контроля технологических параметров имеет внутренний ресурс по частоте опроса при формировании базы данных. Программными средствами удалось увеличить частоту опроса виброперемещений ГНУ до 1000 измерений в секунду. При этом полоса частот спектральной характеристики охватывает диапазон от 0 до 500 Гц. Это позволяет контролировать не только первую гармонику 120 Гц, но и высшие гармоники до 400-500 Гц. Колебания уровня натяжения прокатываемой полосы после перевода на более быстрый ресурс контроллера позволили увеличить частоту опроса до 250 измерений в секунду. Таким образом, по этому каналу также можно надежно контролировать первую гармонику возникающих автоколебаний. Анализ процесса возникновения автоколебаний показал, что причина автоколебаний клетей стана - самопроизвольное колебание уровня натяжения прокатываемой полосы при ручном увеличении линейной скорости прокатки. Колебания клетей стана запаздывают относительно колебаний уровня натяжения от 2 до 3 секунд. Используя алгоритмы дискретного преобразования Фурье и преобразование Фурье на коротком временном интервале (STFT), можно надежно и своевременно распознавать момент возникновения автоколебаний.
Стан холодной прокатки, автоколебания, быстрое преобразование фурье, преобразование фурье на коротком временном интервале
Короткий адрес: https://sciup.org/147243220
IDR: 147243220 | DOI: 10.14529/engin240104
Список литературы Разработка методов контроля момента возникновения автоколебаний стана холодной прокатки
- ГОСТ Р ИСО 2041-2012 Вибрация, удар и контроль технического состояния. Термины и определения. Дата введения 2013-12-01.
- Эльясберг М.Е. Автоколебания металлорежущих станков. Теория и практика. СПб.: Особое КБ станкостроения, 1993. 180 с.
- Characteristic recognition of chatter mark vibration in a rolling mill based on non-dimensional parameters of the vibration signal / Shao Yimin, De Xiao, Yuan Yilin, K. Mechefske Chris, Chen // Journal of Mechanical Science and Technology. 2014. Vol. 28(6). P. 2075–2080. DOI: 10.1007/s12206-014-0106-6
- Asit K.C., Vinay S.G., Rahul K.V. A Review on Chatter Analysis in Cold Rolling process // JOJ Material Sci. 2017; 2(1): 555578. DOI: 10.19080/JOJMS.2017.02.555578
- Zhao H., Ehmann K.F. Stability analysis of Сhatter in tandem rolling mills-part 1: single- and multi-stand negative damping effect // J Manuf Sci Eng. 2013. Vol. 135(3). P. 031001–031001. DOI: 10.1115/1.4024032
- Chatter detection using principal component analysis in cold rolling mill / N.I. Usmani, S. Ku-mar, S. Velisatti, P.K. Tiwari, S.K. Mishra, U.S. Patnaik // Diagnostyka. 2018. Vol. 19(1). P. 73–81. DOI: 10.29354/diag/81692
- Amer Y.A., El-Sayed A.T., El-Bahrawy F.T. Torsional vibration reduction for rolling mill’s main drive system via negative velocity feedback under parametric excitation // J. Mech. Sci. Technol. 2015. Vol. 29(4). P. 1581–1589
- Yarita I Analysis of chattering in cold rolling for ultra-thin gauge steel strip/ I Yarita //Trans Iron Steel Inst Jpn. 1978. Vol. 18(1). P. 1–10. DOI: 10.2355/isijinternational1966.18.1
- High-speed rolling by hybrid-lubrication system in tandem cold rolling mills / Y. Kimura, N. Fu-jita, Y. Matsubara et al. // J. Mater Process Technol. 2015. Vol. 21(6). P. 357–368. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2014.10.002
- Analysis of chatter in tandem cold rolling mills / Y. Kimura, Y. Sodani, N. Nishiura et al. // ISIJ International. 2003. Vol. 43(1). P. 77–84. DOI: 10.2355/isijinternational.43.77
- Веренев В.В., Большаков В.И. Состояние вибрационной диагностики и мониторинга оборудования прокатных станов // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: сб. научн. тр. Днепропетровск.: ИЧМ НАН Украины, 2006. Вып. 12. С. 267–281.
- Система обнаружения признаков развития «чаттера» и своевременной коррекции технологического режима непрерывной холодной прокатки полос / И.Ю. Приходько, П.В. Крот, Е.А. Парсенюк и др. // Труды VII Конгресса прокатчиков. М., 2007. Т. 1. С. 115–123.
- Harris F. On the Use of Windows for Harmonic Analysis With the Discrete Fourier transform // Proceedings of the IEEE February 1978 66(1):51–83. DOI: 10.1109/PROC.1978.10837
- Cooley, J. W., Tukey, J. W. An algorithm for the machine calculation of complex Fourier series (англ.) // Mathematics of Computation. 1965. Vol. 19. P. 297–301. DOI: 10.1090/S0025-5718-1965-0178586-1
- Zhivomirov H. On the Development of STFT-analysis and ISTFT-synthesis Routines and their Practical Implementation // TEM Journal. February 2019. Vol. 8, Iss. 1. P. 56–64. DOI: 10.18421/TEM81-07
- Hohyub J., Yongchul J., Seongjoo L., Yunho J. Area-Efficient Short-Time Fourier Transform Processor for Time-Frequency Analysis of Non-Stationary Signals // Appl. Sci. 2020, 10, 7208. DOI: 10.3390/app10207208
- Ali M. Al-Haj Fast Discrete Wavelet Transformation Using FPGAs and Distributed Arithmetic/ 160 Int. J. Appl. Sci. Eng // International Journal of Applied Science and Engineering. 2003. 1, 2: 160–171.
- Харахнин К.А., Маслов Е.А., Кожевников А.В. Алгоритм идентификации вибраций на стане бесконечной холодной прокатки // Вестник Череповецкого государственного университета. 2010. № 1. С. 131–136.
- PFCL201CE-50KN Pressductor PillowBlock Load Cells | saulcontrol. Обращение 05.02.2024.
- Котельников В.А. О пропускной способности «эфира» и проволоки в электросвязи // Репринт статьи в журнале УФН, 176:7 (2006), 762–770.
- Nyquist H. Certain topics in telegraph transmission theory // Trans. AIEE. Apr. 1928. Vol. 47. P. 617–644. Reprint as classic paper in: Proc. IEEE, Vol. 90, No. 2, Feb 2002.
- Shannon C.E. Communication in the presence of noise // Proc. Institute of Radio Engineers. Jan. 1949. Vol. 37, no. 1. P. 10–Reprint as classic paper in: Proc. IEEE, Vol. 86, No. 2 (Feb 1998).
- Жмудь В.А. Теорема Котельникова–НайквистаШеннона. Принцип неопределенности и скорость света // Автоматика и программная инженерия. 2014. №1(7). C. 127–136.
