VCS — Metaltehnomash Ltd.

 

 

 

Das entwickelte System zur Schwingungsüberwachung der kontinuierlichen Kaltwalzstraße dient der kontinuierlichen Überwachung der dynamischen Situation in der kontinuierlichen Walzstraße und der Steuerung des Walzprozesses in Echtzeit, um die Arbeitsgeschwindigkeit und Produktivität der Walzstraße zu erhöhen.

Allgemeine Informationen zum System
Das Schwingungsüberwachungssystem dient der Überwachung der Schwingungssituation in der Kaltwalzstraße in Echtzeit und soll den Übergang in die Phase des kaskadenartigen Schwingungsanstiegs verhindern, der vom Dröhnen der Walzstraße begleitet wird. Das System kann die Geschwindigkeit automatisch auf den optimalen Wert senken, wenn Resonanzschwingungen erkannt werden. Das System umfasst eine Funktion zur Diagnose periodischer Dickenfehler während des Walzens.

Allgemeine Funktionen des VCS

• Überwachung der Synchronisation der Schwingungen in den Gerüsten und Steuerung der Walzstraße;
• Überwachung der horizontalen Stabilität der Arbeitswalzen-Einbaustücke;
• Überwachung der Abnahmen und Bandzüge in den Gerüsten der kontinuierlichen Walzstraße;
• Überwachung hochfrequenter Längsdickenschwankungen der Bänder;
• Überwachung des neutralen Winkels im Umformbereich;
• Anlagendiagnose.

Das System arbeitet im Dauerbetrieb.

Software und Hardware
VCS umfasst einen Personal Computer mit Windows-basierter Standardsoftware und spezieller (Anwendungs-)Software aus unserer Entwicklung. Die Spezialsoftware ist ein Satz von Softwaremodulen, die die Erfassung und Verarbeitung der vom Prozessleitsystem der Walzstraße empfangenen Daten sowie die Umsetzung der Zielfunktionen des Systems gewährleisten. Die Messausrüstung umfasst: einen Satz Beschleunigungsaufnehmer mit Magnethaltern, einen ADC/DAC-Wandler, Kabel und zugehörige Signalaufbereiter.

Blockschaltbild des VCS
Dargestellt sind die drei letzten Gerüste der Walzstraße, die übrigen Gerüste sind gleichartig.

Beispiele für die Arbeit des VCS
Die Abbildungen zeigen Beispiele für das Auftreten von Resonanzschwingungen und die Reaktion des Systems.
Arbeitsfenster des Systems "Schwingungspegel"

Beispiel einer Geschwindigkeitsabsenkung auf ein vom System ausgelöstes Alarmsignal

Analyse der aufgezeichneten Schwingungsdatendateien der Walzstraße und der Arbeit des VCS beim Walzen eines einzelnen Bandes

Beispiel für die Reaktion des VCS (34–41 Sekunden) und die Geschwindigkeits- absenkung auf das vom System ausgelöste Alarmsignal (zur Demonstration wurde die Empfindlichkeit des VCS gegenüber Resonanzschwingungen herabgesetzt).

Die geringeren Geschwindigkeitsabsenkungen im Automatikbetrieb durch das VCS beruhen darauf, dass die Verzögerung in einer früheren Phase der Resonanzschwingung beginnt. Dies wird durch die sofortige Ausgabe eines elektrischen Signals zur Geschwindigkeitsabsenkung im Automatikbetrieb ohne den menschlichen Faktor – Reaktion und Aufmerksamkeit des Bedieners – erreicht. Je früher auf die Walzgeschwindigkeit eingewirkt wird, desto geringer ist die zur Normalisierung der dynamischen Situation in der Walzstraße erforderliche Geschwindigkeitsabsenkung.

Wesentliche Ergebnisse des Einsatzes des VCS
Die Untersuchungen wurden über 3 Monate (Juli–September 2006) in der Anfangszeit nach der Inbetriebnahme des VCS durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mit einem gleich großen Umfang aus dem Basiszeitraum (April–Mai 2006) verglichen. Die Gesamtanalyse des VCS-Betriebs an der Endlos-Kaltwalzstraße 2030 von NLMK (für den Zeitraum Juli–September 2006) bei automatischer Geschwindigkeitsregelung der Walzstraße hat gezeigt:

• zuverlässige (in 95 % der Fälle) Erkennung der Resonanzschwingungen ("Dröhnen") der Walzstraße innerhalb von höchstens 3 Sekunden;
• automatische Beseitigung des "Dröhnens" der Walzstraße ohne Eingreifen der Bediener;
• minimale (10–15 m/min) Absenkung der Walzgeschwindigkeit bei gefährlichen Schwingungen;
• Möglichkeit, die vorherige Geschwindigkeit (manuell) wiederherzustellen;
• Verringerung der periodischen Bandfehler, die mit Resonanzschwingungen zusammenhängen;
• dadurch Erhöhung der mittleren Arbeitsgeschwindigkeit der Walzstraße, da jedes weitere "Dröhnen" der Walzstraße wegen der Verschlechterung der Walzenoberfläche bei geringerer Geschwindigkeit auftritt;
• die geringere Wahrscheinlichkeit von Resonanzschwingungen großer Amplitude verringert die Zahl möglicher Bandrisse.

Der Umfang der Stichprobe für den betrachteten Zeitraum erlaubt die Feststellung, dass die automatische Geschwindigkeitsregelung der Walzstraße durch das VCS die Walzgeschwindigkeit dünner Bänder erhöht hat:

• mittlere Walzgeschwindigkeit – um 11 %;
• maximal erreichbare Walzgeschwindigkeit – um 8 %;
• Verringerung der Geschwindigkeitseinbrüche – um 31 %.

Mit dem System gelieferte Module

• monitor_rt – Überwachung der Schwingungen und Technologieparameter sowie Geschwindigkeitsregelung der Walzstraße in Echtzeit;
• monitor_stat – statistische Stapelverarbeitung von Schwingungsdateien;
• monitor_view – Anzeige und detaillierte Analyse der Schwingungsaufzeichnungsdateien.

Jedes Modul ist für eine bestimmte Benutzergruppe des Systems und die Lösung bestimmter Aufgaben ausgelegt. Eine Reihe der im VCS verwendeten Methoden zur Anlagendiagnose und zur Erkennung schwingungsgefährdender Situationen ist KNOW-HOW. Neue Versionen des VCS (im Handbetrieb erprobt) können Module enthalten, die die Walzgeschwindigkeit nicht nur senken, sondern auch automatisch erhöhen sowie die Einstellungen der Prozessparameter (Abnahmen, Bandzüge) ändern, um die Walzstraße besser zu führen und die Produktivität zu steigern.