连续退火生产线炉区张力的电气控制

在钢铁企业的板带处理生产线中，连退和镀锌生产线都是包含炉区加热的机组。由于两种生产线工艺不同，镀锌线炉区段较短，一般炉辊在20个左右，1个炉前张力计即可以满足生产需求，所以炉区张力控制相对简单。而连退线炉区段则要长的多，张力计数量增多，调试难度相应也加大很多。

以唐山丰南冷轧镀锌有限公司的连退线为例，炉区共有转向辊67个，中间稳定辊8个，中间托辊2个，热张辊3个，总长约1千米。3个热张辊作为张力辊将炉区分为两个部分，炉区出入口还各有一组张力辊。炉区入口处有炉前张力计，炉内有4个张力计，按照工艺要求的，这5个张力计将炉区分为4部分。

基于这样的炉区工艺，在带钢冷运行过程中，一定要尽可能多的发现问题，解决问题，毕竟如果冷试车都无法保证板带运行正常，那么根本无法热试。同时冷试车过程中可以随时运行、停车，甚至断板也没有关系。一旦热试车开始，高温下的带钢变软，产线的张力波动较冷试车更容易出现褶皱和断带。而一旦断带，那么就要降温停产，再升温生产，造成的时间损失和经济损失都是非常严重的。

初步冷调，首先在优化调试炉辊控制装置（如逆变器、变频器等）时，加入电机软特性DROOP的设定，使炉辊维持在小转矩状态，尽量维持在+1%～+3%。因为炉辊是速度控制，加入软特性，可避免升降速过程中因转矩波动对带钢造成影响；同时由于炉辊很多，小转距状态可尽量避免因炉辊转矩累加造成带钢张力偏离设定值。

其次，用炉前的设定张力与张力计闭环做减法去微调炉前张力辊的速度，使实际张力与设定张力相接近，一般维持在±5%以内。由于炉前张力辊为纯速度控制，所以它的响应很快。而炉内转向辊等的控制方式虽同样也为速度控制，但是由于我们加入了软特性，使炉辊的转矩变化很小，所以响应比起炉前张力辊要慢很多，造成产线升降速过程中因加速度不同步而产生的张力变化过大。解决这一问题，第一，要在电机优化过程中，不要让炉前张力辊的特性过硬。第二，炉前张力在闭环调节过程中，产线动态（升降速）和静态（恒速）使用不同的PI参数，动态时的闭环比例要加大，以抑制加速度不同而造成的张力偏差。第三，在不影响生产运行的情况下，适当减小入炉部分炉辊的软特性给定。这样即可使炉前张力保持在比较稳定的状态，即炉区一段炉内张力稳定。

接着是热张辊调试，恒转矩控制，目标是炉区二段（第三、第四部分炉辊）的张力稳定。

此时观察产线运行现象，5个张力计基本稳定，带钢有时会跑偏。查看实际生产数据，炉区第二部分和第四部分的张力计实际值虽然稳定，但是与相应的炉区一段设定张力和炉区二段设定张力总是有一定的差值，实际张力偏小造成带钢跑偏。总结原因，炉区第二部分与炉前张力辊过远，炉区第四部分炉辊与热张辊过远。虽然我们保持炉辊的小转矩状态，但是由于炉区过长，炉辊太多，转矩累加和带钢重量造成张力偏差，而张力偏差非常容易发生跑偏断带现象。解决方案，将炉区四个部分分别加入附加速度，在画面上以实际速度百分数的形式设定，在画面中通过此参数微调炉辊速度，可保持张力达到设定且稳定。

炉区张力整体稳定后，换其他各种规格板带运行，发现张力虽然稳定，但是总是要根据不同板带进行炉辊附加速度的调节才能使实际张力与设定张力基本相同，无法满足生产。解决办法，取消炉辊附加速度在画面上设置的功能，用第二部分和第四部分的炉辊分别与该段张力计做闭环给炉辊一个微小的附加速度，使远离出力点的这两部分炉辊自己出一定的力进行补偿，维持带钢张力。在这里，闭环调节一定要用第二部分炉辊与第四部分炉辊，因为第一部分与炉前张力辊相邻，若与炉内张力计闭环同时会影响炉前张力，从而影响炉前张力辊的运行状态。而第三部分与第二部分相邻，为避免两个相邻闭环区域互相影响故而使用第四部分炉辊做闭环调节。而用炉内张力计做闭环调节炉辊的速度偏差量一定要在使实际张力满足设定张力的条件下，尽可能小，以维持炉内稳定。在调试过程中发现，若闭环调节量过大，会造成张力不稳或者张力比实际大的情况，这两种情况都有可能造成断带。在产线运行中观察炉辊速度，炉区所在工艺段以100米/分以上运行时，偏差基本仍不可见，说明实际运行过程中的速度偏差都是在小数点后，非常微小。为了避免因炉内张力计的设备问题造成炉内闭环问题而引起张力波动，一定要在炉辊的附加速度调节量加上下限幅。同时张力计的模拟量信号一旦出现超限的数字，要使速度附加给定维持超限前的状态。

接下来要进行几天的冷试车，不仅为了让工程师们微调生产参数，同时也为了使操作工较快熟悉工艺以及生产过程中一旦出现问题的处理，这样才能更好的应付热试车。

在热试车的过程中，观察生产现象，因温度造成炉内张力与冷试车时略有不同。微调炉内张力闭环的比例参数，使炉内张力更加稳定。不同规格板带连续运行几天，在此过程中观察几个张力计的实际值，并进行微调。

在热试车顺利之后，电气方面的炉区张力调试已正式结束。此时，保产的电气人员起到的是“眼睛”的作用，通过转矩、速度、张力计的趋势分析每一次张力波动的原因，为甲方找到解决问题的办法。 [科]