张忠厚 陈涛 王宽
山东钢铁集团日照有限公司冷轧厂 ，日照 东港 276805
摘要：阐述了冷轧热镀锌线的张力控制出现的常见故障，并以调试及投产以来解决的张力故障为例，介绍了热镀锌线直接张力控制的原理，从张力计到张力辊组再到张力调节器调整张力的控制方法，列举了解决直接张力控制故障的方法，为连续热镀锌线一线维护人员，提供了解决张力故障的思路及经验。
关键词 连续热镀锌 张力故障 处理方法
1.概述
2030山钢冷轧连续热镀锌线生产工艺中，张力控制的精度及可靠性，对产品（板面）质量有着很大的影响，张力过小或者过大会导致带钢跑偏、断带事故发生、甚至损坏产线设备。本文阐述了直接张力控制原理及分类，通过在生产过程中遇到张力故障，进一步从张力调节器和硬件上剖析了直接张力控制的技术原理，提出了解决张力故障的方法及思路。
2.张力控制原理：
张力控制系统通常分为：间接张力控制（如卷取、开卷张力控制）转矩变量调节控制，通过控制传动电机的转矩间接控制负载的张力控制。
直接张力控制以张力计作为张力闭环反馈，以生产线张力辊主速度辊作为基准主速度，通过张力调节器产生的附加速度叠加到主速度上的直接张力控制。
3．常见张力故障及其分析
3.1锌锅段张力过小，产线运行带钢松弛。
冷轧热镀锌锌锅段张力，通过退火炉4.1号张力辊组与5号张力辊组建立，4.2号张力辊作为工艺段的主速度辊，同时也作为炉区与锌锅段张力分隔区域，TM5张力计为锌锅段张力闭环控制的检测元件。
锌锅段实际张力达不到设定值，从镀后冷却塔到锌锅段5号张力辊处带钢较为松弛，尤其是带钢通过气刀时抖动非常严重，不利于锌层厚度控制。按照张力控制系统有外之内逐步检查，首先检查TM5（锌锅区域）张力计精度是否准确，取消锌锅段张力后，并将测张辊处带钢松弛，张力计值为120N,排除不是张力计的问题。
调取PDA数据锌锅段4.1号张力辊组、4.2号张力辊组、5号张力辊组，传动电机参考速度、编码器反馈速度、电机转矩、发现4.2号张力辊组（工艺段主速度辊）的主辊速度比其他两个从辊速度要慢，且张力Vtech技术速度值达到限幅值（已达到最大调节能力）。怀疑4.2号张力辊主辊电机编码器故障，更换主辊编码器后故障依旧。排除电气方面的原因，我们对4.2辊传动电机的联轴器解体检查，发现鼓形齿存在打齿现象，更换鼓形齿联轴器后，锌锅段张力实际张力达到设定值恢复正常。
3.2炉区入口段张力波动大
连续热镀锌线投产运行1年后，炉区入口张力波动较大，特别是厚度为0.5mm以下薄料，张力波动大甚至引起工艺段张力快停，导致退火炉被迫降温，炉内带钢发生飘曲。
本段张力是通过2#张力辊组至3#张力辊组传动电机建立，TM3张力计作为炉区入口张力闭环控制。
通过PDA数据分析，2#张力辊组，3#张力辊组电机编码器速度跟随无异常，考虑张力检测元件会对张力控制造成干扰，便从3号张力计着手，发现测张辊两侧张力差值较大， 重新安装调整张力计，并进行标定，薄料炉区入口张力波动消除。针对炉区（测张辊）两侧张力计差值过大问题，对人机界面进行优化，当两侧张力计差值超过30%，人机画面预警提示，便于维护人员判断张力故障。
针对上述两种张力故障，解决张力故障的方法原则如下：
排查次序：先查张力计 再查张力辊组电机编码器 最后查张力辊组联轴器及减速机。
先确认区域段张力计精度是否正常，在检查区域段张力辊的电机编码器反馈数值是否差值过大，最后检查区域段的张力辊的联轴器及减速机是否正常。
3.2.1 检查区域段张力所属张力计是否准确（卸张后张力计数值应为0，否则需要调整标定）
驱动侧操作侧两侧张力计差值不应过大（应小于30%）。
3.2.2查看PDA张力辊组速度曲线，参考速度与反馈速度的差值应小于5‰左右。检查区域段张力所属张力辊电机编码器速度跟随是否正常。
（图2异常的速度曲线，从辊参考速度与实际反馈速度差值大于5‰）
3.2.3检查区域段所属张力辊组的负载联轴器及减速机是否存在打齿现象。
打齿后负载转矩绝对值迅速减小，接近于1%（绝对值）几乎不出力。
（图3联轴器打齿后的转矩）
4．应急情况下快速恢复生产的方法：
张力辊组（包括变频器、电机、编码器、联轴器或减速机）出现故障时，对于“一主多从”的张力辊组配置，当张力辊组主辊设备故障时，任意指定其他从辊作为主辊，继续运行保障生产的连续进行。
张力辊组变频器及传动电机故障具体方法步骤如下：
4.1确认张力异常区域的张力辊组传动电机的主从控制辊。
4.2修改传动PLC控制程序（以镀锌线4.2张力辊3号辊故障为例）
4.2.1修改NoMaster3改为2，将3号辊改为2号辊为主辊.
4.2.2 将3号辊SetToFol由0给为1，选择3号辊为从动控制.
4.2.3 将2号辊SetToFol由1给为0，选择2号辊为主辊控制.
4.2.4 上述方法针对张力辊电机编码器故障时同样适用，但需要修改故障编码器速度控制方式，由编码器的闭环矢量控制修改为无编码器开环矢量控制方式。
当张力辊编码器参与带钢跟踪控制，还需要修改传动控制程序FC50功能块程序（以镀锌线7#张力辊为例）
4.2.5 张力辊组电机及所属变频器故障时，从HMI界面选择ModDeselect（不选择使用），并打开电机联轴器使张力辊处于自由跟随状态。
注意：大部分规格适用，极限厚规格不适用
4.2.6 针对张力计故障，只能调整标定或者更换张力计（张力取消时张力计读数为0KN）。
张力闭环控制是由张力控制器（PI）调节、速度控制（PI）调节及张力计闭环控制等多环节综合控制，总之遇到问题要综合考虑，查出具体原因。
结论：
张力闭环控制是由张力控制器（PI）调节、速度控制（PI）调节及张力计闭环控制等多环节综合控制。提高现场设备硬件维护水平，目前是最有效克服张力故障的手段，本文总结的应急情况下快速恢复张力控制的方案，可以最大限度减少镀锌线产品质量及产量的损失，为维护人员解决张力故障提供了思路及方向。
参考文献：
【1】许秀飞.带钢热镀锌技术问答【M】.北京: 化学工业出版社,2007.
【2】郑申白,曾庆亮,李庆林.轧制过程自动化基础【M】.北京:冶金工业出版社,2005.