德国Achenbach高速铝箔轧机板形显示故障检修实例.doc

德国 Achenbach 高速铝箔轧机板形显示故障检修实例董清良 摘要：大亚科技铝业公司 2004 年交付使用的一台德国阿申巴赫 Achenbach（以下简称AB 公司）铝箔粗轧机，各项性能指标均达标，当年达到设计产量该机配备了先进的板形控制系统，但由于各种原因，运行三年来，出现几次板形显示故障，一度严重影响生产正常进行本文的故障处理分析，供使用类似设备的厂家参考关键词：铝箔轧机 板形显示 故障检修前言：板形公差是铝箔产品最重要的质量指标之一，是用来衡量板形平整度的尺子，它的提高更主要的是依赖于设备装备水平板形自动控制系统（SFC）是高速现代化重要的标志，也是生产优质板带（箔）材的有效手段本文简要介绍 AB 铝箔轧机板形显示原理，板形显示故障及其解决实例1．铝箔粗轧机设备主要技术参数材料规格轧制材料 AA1000 系列铝和纯铝，3003、4004、4045 、4343，状态 H14带材宽度 600~1200 mm带材厚度 入口最大 0.8 mm，出口最小 0.012 mm料卷重量 最大 8000 kg (不含套筒)轧制参数轧制速度 0~670/2000 m/min轧制力 最大 6000 KN，最小 60 KN 支承辊 直径初始 ø 750 mm 最小 ø 710 mm，长度 1400 mm工作辊 直径初始 ø 260 mm 最小 ø 235 mm，长度 1580 mm电气参数开卷电机功率 2 X 140 KW DC主电机 功率 2 X 700 KW DC卷取电机功率 140 KW+ 250 KW DC直流驱动装置 西门子 6R70 系列PLC 西门子 S7-400 系列 CPU 414-3自动化控制 厚度控制方式 压上伺服控制调节和张力、速度反馈自动化系统 AB 公司开发的 OPTIROLL INTRAPLANT® 系统，主要包括 SCA 带厚测量和控制（美国 Thermo Radiometrie M218 测厚仪） ； SFC 板带平直度控制系统（实心驱动 BFI 板形辊） ； 铝箔产量、面积优化系统和过程参数记录。

其他系统轧制油冷却 主油箱容积 40000L，主泵流量 2500 升/分，油压力、温度自动控制油过滤器装置 AB 公司 SUPERSTACK® II 板式过滤器，流量 2750 升/ 分灭火装置 高压 CO2 系统，德国 TOTAL WALTHER 公司产品2．阿申巴赫（AB 公司）铝箔轧机板形检测原理目前，工业生产已采用的板形检测方法有 20 种以上,铝板带箔生产主要有下列 4 种：一、DAVY（SIEMENS/VAI）英国 VIDIMON ——空气轴承悬浮式 ；二、ABB 瑞典——压磁式；三、德国 Achenbach——BFI 压电式；四、美国 Thermo/ Radiometrie——X 射线式各种板形测量方式在力学性能、测量特性、测量精度、信号传输、维护保养等方面均有自己的特点，Achenbach 公司的板形系统简要介绍如下2．1 板形检测装置组成AB 公司制造的板形辊是采用 BFI（Betriebs-Forschungs-Institut）技术生产，在实芯辊体上加工，按设定的位置和角度钻孔，外边间距 26mm，中心区域间距 52mm，将压电晶体圆柱形组件安装在孔内，引线通过中心孔→并行集线转换盒（Summing box）→电荷放大器（Charge amplifier）→ 脉冲编码调制器（PCM）&光电转换传送器（PCM Transmission unit）以下简称编码器→插头连接电缆→（PCM Rack ）解码器、控制器、存储器→AB 的SFC-PC 机。

从压电晶体到解码器主要由 BFI 公司制造从 PCM 框架到 SFC-PC 计算机总线连接，SFC 到显示 PC（VIS） 、厚控 PC（SCA） 、预设定（PRE）PC 采用 TCP/IP 通讯脉冲发生器（Pulsgenerator）提供载波脉冲和每转一次的电荷放大器清零复位信号黄色区域内为辊旋转部件，黄色区域以外为固定部分，PCM 旋转变换传送部件为精密机电一体化元件，通过电磁耦合给辊内电荷放大器等电子元件提供电源，测量信号通过光信号到传输到固定部分测量辊（Measuring roll）驱动侧采用自调心球轴承，操作侧圆柱形轴承，与驱动电机刚性直联接SFC 系统硬件组成原理框图见下图2．2 板形控制原理及系统组成由操作者给出标准板形参考曲线，铝箔轧制通常选择中部紧边部松的抛物线曲线，中高（BOW）值按道次、板厚以及轧制经验选择当板形投入自动后，系统按指定的板形曲线自动调节喷液、弯辊和倾斜，同时有手动干预功能，可选择局部喷射或弯辊倾斜的手动调节板形控制结构框图如下AB 公司的板形冷却液喷射控制，采用上下支撑辊各一排 104mm 间距喷嘴，仅有通断控制，轧制时打开，固定流量冷却轧辊上下工作辊各三排可独立控制的喷嘴，采用通用电磁阀驱动，两侧喷嘴间隔 26mm，26 个喷嘴，中间喷嘴间隔 52mm，10 个喷嘴，合计 36 个，对应 36 个传感器。

工作辊喷嘴三排组合实现 6 级冷却，A=15%、B=35%、C=50%、A+C=65%、B+C+85%、A+B+C=100%，喷嘴连续通断控制喷射梁横向移动功能使边部冷却更合理、板形更完善2．3 AB 公司板形仪优点AB 轧机的 BFI 板形辊优势特点主要有：压电晶体传感器精度高（响应极限 0.01N、宽度 26mm） 、响应速度快、无滞后、不需要电源、全量程线性度好在实心辊表面钻孔，安装压电陶瓷传感器，固定后和辊一起磨削，传感器表面直接铝箔接触，受压时传感器产生电压信号，放大处理光电传输到板形计算机辊为整体结构，辊驱动线速度与出口带速保持一致，对铝箔表面没有任何损伤，有很强的过载能力，不需要过载保护辊旋转和非旋转部分电气线路采用光电和电磁耦合，抗干扰能力强，没有滑环，信号不失真，适合高速轧制环境2．4 影响板形的因素板形影响因素诸多，主要包括设备制造安装精度、设备选型、生产工艺和毛料条件设备制造和安装调整精度：轧辊的磨损，轧辊的几何公差，安装制造误差，各轴线平行度（尤其是板形辊、包角辊、展平辊平行度） ，卷取料卷形状检测和控制方式：自动板形控制系统中目标板形曲线优化程度，板形检测系统功能、电气控制灵敏性和零点漂移控制、喷液系统正常否、冷却油温度偏差、压力/位置检测元件功能、弯辊/倾斜控制执行元件功能。

生产工艺参数：粗糙度均匀性，原始凸度，热凸度，轧辊的弹性弯曲，弹性压扁，板面横向温度差、轧制线速度、来料板形误差、生产环境等3．Achenbach 轧机板形显示故障检修实例3．1 板形显示跳动实例（一）2004 年 10 月,刚刚投入生产仅半年的铝箔轧机出现板形显示跳动，并且越来越严重，从第一道次开始反映，逐步到第二道次、第三道次，后来单张（最后道次）也有问题故障描述：轧制过程中板形显示整体跳动，MAX-URANGE 值变化很大（从 1000～9950） ，卷取张力AB-VIS 显示的张力跳动严重，AEI-西门子卷取实际张力变化并不大，偶尔造成断箔刀动作灵敏度选择在 AUTO 时，实际检测灵敏度会有 LOW—MIDDLE 或 MIDDLE—HIGH 不规则转换，转换时板形显示阶跃跳变，操作手观察屏幕看的眼睛发晕故障时的显示波形如左图，跳动情况是从低灵敏度向高灵敏度转换，瞬间又回来，造成连续跳变因此无法高速轧制 检查处理：试验中，选择手动灵敏度LOW、MIDDLE 或 HGIH，板形显示基本正常，但有时仍跳动SFC 计算机示波器功能，显示波形正常，波形 MV 值有变化联系厂家 AB 公司，远程诊断/网络连接到德国 AB 公司，结果认为驱动侧轴承 FAG 122M/C3 有问题， （AB 公司生产的轧机已经发现多起 SFC 辊此轴承出现异常） ，操作侧轴承SKF NU1026/C3。

诊断：当天单张生产，板形跳动严重用 SFC 示波器，观察生产时的检测波形，对比加油润滑情况下变化，确定轴承有问题结论：AB 公司工程师现场指导下更换板形辊轴承后，系统恢复正常检查拆下的一对轴承，发现 FAG 122M/C3 确实已经有损坏考虑板形辊拆装一次不容易，同时更换没有损坏的另一只轴承质保期内出现的第一次板形显示故障，在专家指导下完成检修3．2 板形显示跳动实例（二） 故障描述：2005 年 4 月，又陆续出现“板形显示跳动” ，表现为非常频繁且严重，感觉与第一次轴承不好现象不同检查处理：检查的示波器波形如左图在 AB 公司专家的书面指导下进行如下处理a．关闭所有补偿（SCOPE SETUP COMPENSATION：有 phase（COS） 、Amplitude（SIN） 、Ramp、DC 可选择） b．空载 1500RPM，观察波形c．停止驱动，在自由状态下观察波形，如果 OK 则驱动系统故障d．仍有问题，更换主柜上的 PCM DECODER BOARD更换此板后开始正常，几个小时后故障又出现e．测量电源装置，+21V=20.98V；+15V=15.08V；+5V=5.02V，属于正常范围。

f．编码器没有备件情况下处理：打开上盖，用压缩空气吹扫编码器内部，有少量积油，温度明显很高，吹扫处理后效果良好，但 2～3 个班下来又出现同样问题g．临时冷却处理（轴承座部位温度很高直接传到编码器） ，采用临时外部冷却装置吹轴承座，效果明显好转，但高速时仍有问题在 AB 公司专家来现场指导下进行如下处理检查生产记录，发现旋转变送器温度高达 100℃以上，不正常通常 SFC 旋转变送器55℃以上需要冷却，65℃属于极限温度，显然需要外部冷却冷却气体要求：干燥空气、压力 0.1～0.5BAR，出口管径越大越好使用来自轧机的冷冻干燥机、吸附式干燥器冷却空气实际的压力调节到 0.5BAR，原因是管道细、管路长SFC 旋转变送器温度在 AB 记录曲线中可以看到连续的温度变化，在 SFC 计算机中可以找到当前值结论：由于 3#（AB）轧机出口侧速度高，SFC 旋转变送器工作温度超过正常极限温度，造成工作不稳定，采用外部冷却后工作正常开始的处理虽然有效果，应该是停机后自然冷却后编 码器正常，编码器温度高时故障重现，时好时坏给问题处理带来困难质保期内出现的第二次板形显示故障，仍然是在专家指导下完成检修。

3．3 板形显示跳动实例（三）经历过两次板形显示故障处理后，积累了一些维修经验，购买了必要的备件和检测工具2005 年 11 月、12 月，连续出现两次板形显示问题都很快解决，板形检测和显示正常情况下图形如下AB 轧机板形显示图 内部示波器波传感器形图故障描述：A、 轧制中的 3#轧机设备突然板形乱跳，与上述图显示和示波器波形图比较有明显异常，很快板形显示全无B、处理正常后仅运行两天，设备高速生产（超过 1400m/min）时板形跳动又出现检查处理：问题 A 处理停机 SFC 计算机重新启动一次，重新轧制，开始正常，1300m/min 以上故障又出现试车运行过程中发现，速度 1300m/min 时板形乱跳，继续升速板形显示全无，即使降速仍没有板形显示，有时 1200m/min 时也出现板形消失空运转试验，加速时比较正常，1500m/min 出现异常，波形明显不正常最后无论如何试验均无板形仪显示打开编码器，检查没有发现高温、腔内部进油等异常检查两个接头连接良好手触摸编码器后部感觉有微微振动，有加/减速轴承卡阻感觉编码器温度记录为 55.5℃，属于正常温度。

冷却空气压力正常，出口明显有热。