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1、10申请公布号CN104190724A43申请公布日20141210CN104190724A21申请号201410472927522申请日20140917B21B38/00200601B21B33/0020060171申请人太原理工大学地址030024山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号72发明人高妍白清靳宝全张红娟王东刘昕乔铁柱74专利代理机构太原市科瑞达专利代理有限公司14101代理人卢茂春54发明名称一种轧机压下系统机电液耦合垂向振动的测量装置57摘要一种轧机压下系统机电液耦合垂向振动的测量装置，属于轧机故障检测技术领域，其特征在于是一种旨在解决机电液耦合垂向振动实时检测问题的，同时从机。
2、械、电气、液压三方面采集信号，并通过信号处理分析对轧机机电液耦合垂向振动进行在线检测和报警的测量装置，当轧机出现机电液耦合垂向振动时，该装置能及时报警，提醒操作人员采取必要处理措施，保障轧机安全运行。对企业来讲具有极高的经济效益和应用价值。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104190724ACN104190724A1/1页21一种轧机压下系统机电液耦合垂向振动的测量装置，其特征在于是一种旨在解决机电液耦合垂向振动实时检测问题的，同时从机械、电气、液压三方面采集信号，并通过信号处理分析。
3、对轧机机电液耦合垂向振动进行在线检测识别和报警的装置，该装置由轧机液压压下系统和信号采集与处理部分组成，所述轧机液压压下系统包括轧机机架（1）、下支承辊（2）、下工作辊（3）、上工作辊（4）、上支承辊（5）、压下液压缸（6）、电液伺服系统（13）和伺服放大器（17），本发明轧机压下系统机电液耦合垂向振动测量装置的特征在于是一种同时从机械、电气、液压三方面采集信号，并通过数据处理和分析对轧机机电液耦合垂向振动进行在线检测和报警的测量装置，将位置传感器（9）的外壳固定在轧机机架（1）的顶端，位置传感器（9）的可动部分与压下液压缸（6）中的活塞一起运动，轧机机架（1）顶部装有机架垂向振动加速度传感器。
4、（7），测量轧机机架（1）的振动信号，位置传感器（9）的外壳顶部装有位置传感器外壳垂向振动加速度传感器（8），测量位置传感器（9）的垂向振动信号，由机架垂向振动加速度传感器（7）采集的机架垂向振动信号和位置传感器外壳垂向振动加速度传感器（8）采集的位置传感器的外壳垂向振动信号输入通过机械信号采集单元（18）送到DSP信号采集处理装置（21）；在伺服放大器（17）的输出端装有霍尔电流传感器（16），用于测量伺服放大器（17）输出的电流信号，将位置传感器（9）测量的压下液压缸（6）中活塞位移信号通过位置变送器（12）转换成420MA的电信号，与霍尔电流传感器（16）检测的电流信号一起通过电气信号采。
5、集单元（19）输入到DSP信号采集处理装置（21）；在压下液压缸（6）的无杆腔装有液压缸无杆腔压力测量传感器（11）用于测量液压缸无杆腔的压力信号，并通过液压缸无杆腔压力测量变送器（15）送到液压信号采集单元（20），最后输入到DSP信号采集处理装置（21），在压下液压缸（6）的有杆腔装有液压缸有杆腔压力测量传感器（10）测量液压缸有杆腔的背压信号，并通过液压缸有杆腔压力测量变送器（14）送到液压信号采集单元（20），最后输入到DSP信号采集处理装置（21），DSP信号采集处理装置（21）对机械信号采集单元（18）采集的机械信号、电气信号采集单元（19）采集的电气信号和液压信号采集单元（20）。
6、采集的液压信号进行信号处理和频谱分析，当机械信号、电气信号、液压信号的频谱接近且幅值超限时，说明轧机发生机电液耦合垂向振动。权利要求书CN104190724A1/3页3一种轧机压下系统机电液耦合垂向振动的测量装置技术领域0001本发明一种轧机压下系统机电液耦合垂向振动的测量装置，属于轧机故障检测技术领域，该装置通过对轧机压下系统机械信号、电气信号、液压信号的实时在线采集与处理分析，可实现对轧机压下系统机电液耦合振动故障的在线检测与预警。背景技术0002轧机是使轧件通过具有一定辊缝的轧辊从而轧制出预期厚度带材的一种金属压力加工设备，是轧钢的重要设备之一。轧机压下系统集机械、电子、液压等多个子系统。
7、于一体，在扰动作用下，极易产生机电液耦合垂向振动，研究表明当发生频率为500700HZ的第五倍频程垂向振动时会导致带钢表面出现明暗交替的条纹，影响产品质量，还会在轧辊表面生成明显振痕，加快轧辊表面磨损速度，当发生频率为150250HZ的第三倍频程垂向振动时，会使得板带厚度误差增大，严重时还可能导致废品、断带甚至设备损坏，轧机振动现象如果不能及早发现并采取措施，对企业的经济效益会产生不良影响。0003针对轧机垂向振动现象，国内外学者就振动机理、振动抑制等做了大量的研究，但对垂向振动故障的在线检测多局限于单一状态的检测。例如，有通过检测轧机各机械环节的垂向振动参数进行故障识别，也有通过检测轧机工作。
8、的电气参数进行故障识别，但目前还没有同时从机械、电气、液压三方面参数同时进行检测的专用装置，对机电液耦合垂向振动故障进行实时检测和报警具有重要的工程价值。发明内容0004本发明一种轧机压下系统机电液耦合垂向振动的测量装置，旨在解决机电液耦合垂向振动的实时检测问题，公开一种同时从机械、电气、液压三方面采集信号，并通过信号处理分析对轧机机电液耦合垂向振动进行在线检测识别和报警的技术方案。0005本发明一种轧机压下系统机电液耦合垂向振动的测量装置，其特征在于是一种旨在解决机电液耦合垂向振动实时检测问题的，同时从机械、电气、液压三方面采集信号，并通过信号处理分析对轧机机电液耦合垂向振动进行在线检测识别。
9、和报警的装置，该装置由轧机液压压下系统和信号采集与处理部分组成，其所述轧机液压压下系统包括轧机机架1、下支承辊2、下工作辊3、上工作辊4、上支承辊5、压下液压缸6、电液伺服系统13和伺服放大器17，位置传感器9的外壳固定在轧机机架1的顶端，位置传感器9的可动部分与压下液压缸6中活塞一起运动，通过检测压下液压缸6活塞相对于缸体的位置变化间接地测量辊缝的变化量，轧机机架1顶部装有机架垂向振动加速度传感器7，用于测量轧机机架1的振动信号，位置传感器9的外壳顶部装有位置传感器外壳垂向振动加速度传感器8，用于测量位置传感器9的振动信号，由机架垂向振动加速度传感器7采集的机架振动信号和位置传感器外壳垂向振。
10、动加速度传感器8采集的位置传感器外壳振动信号输入DSP信号采集处理装置21的机械信号采集单元18，在伺服放大器17的输出端装有霍尔电流传感器16，用于测量伺服放大器17输出的电流信号，将位置传感器9测量的压下液压缸活塞位移信号说明书CN104190724A2/3页4通过位置变送器12转换成420MA的电信号与霍尔电流传感器16检测的电流信号一起输入DSP信号采集处理装置21的电气信号采集单元19，在压下液压缸6的无杆腔装有液压缸无杆腔压力测量传感器11用于测量液压缸无杆腔的压力信号，并通过液压缸无杆腔压力测量变送器15输入到DSP信号采集处理装置21的液压信号采集单元20，在压下液压缸6的有杆。
11、腔装有液压缸有杆腔压力测量传感器10用于测量液压缸有杆腔的背压信号，并通过液压缸有杆腔压力测量变送器14输入到DSP信号采集处理装置21的液压信号采集单元20，DSP信号采集处理装置21对机械信号采集单元18采集的机械信号、电气信号采集单元19采集的电气信号和液压信号采集单元20采集的液压信号进行信号处理和频谱分析，当机械信号、电气信号、液压信号的频谱接近且幅值超限时，说明轧机可能发生机电液耦合垂向振动，DSP信号采集处理装置21发出报警信号，提示操作人员进行处理。0006本发明一种轧机压下系统机电液耦合垂向振动的测量装置，其优点在于1、本发明解决了现有技术中振动故障的在线检测多局限于单一状态。
12、检测的问题。00072、本发明同时从机械、电气、液压三方面采集信号，并通过信号处理分析对轧机机电液耦合垂向振动进行在线检测识别和报警，及早发现解决了机电液耦发生频率为500700HZ的第五倍频程垂向振动时会导致带钢表面出现明暗交替的条纹，影响产品质量，还会在轧辊表面生成明显振痕，加快轧辊表面磨损速度和当发生频率为150250HZ的第三倍频程垂向振动时，会使得板带厚度误差增大，严重时还可能导致废品、断带甚至设备损坏的问题，可对轧机液压压下系统工作时产生的机电液耦合垂向振动进行在线检测和实时报警，保障轧机的安全运行。对企业具有重要的工程价值和经济效益。附图说明0008图1轧机压下系统机电液耦合垂向。
13、振动的测量装置示意图1轧机机架2下支承辊3下工作辊4上工作辊5上支承辊6压下液压缸7机架垂向振动加速度传感器8位置传感器外壳垂向振动加速度传感器9位置传感器10液压缸有杆腔压力测量传感器11液压缸无杆腔压力测量传感器12位置变送器13电液伺服系统14液压缸有杆腔压力测量变送器15液压缸无杆腔压力测量变送器16霍尔电流传感器17伺服放大器18机械信号采集单元19电气信号采集单元20液压信号采集单元21DSP信号采集处理装置。具体实施方案0009实施方式1下面结合附图1对本发明一种轧机压下系统机电液耦合垂向振动的测量装置做进一步的说明。0010按照附图1将位置传感器9的外壳固定在轧机机架1的顶端，。
14、位置传感器9与压下液压缸6中活塞一起运动并将检测到的活塞的位移信号通过位置变送器12转换成420MA的电流信号传送到电气信号采集单元19，将位置传感器外壳垂向振动加速度传感器8安装在位置传感器9的外壳顶部，用于将测得的位置传感器9外壳的振动信号传送至机械信号采集单元18，将机架垂向振动加速度传感器7安装在轧机机架1的顶部，用于将测得的轧机说明书CN104190724A3/3页5机架1的振动信号传送至机械信号采集单元18，在伺服放大器17的输出端安装霍尔电流传感器16，将测得的伺服放大器17输出的电流信号传送至电气信号采集单元19，在压下液压缸6的无杆腔安装液压缸无杆腔压力测量传感器11，用于测。
15、量压下液压缸6的无杆腔的压力信号，并通过液压缸无杆腔压力测量变送器15将压力信号转换成电信号后传送至液压信号采集单元20，在压下液压缸6的有杆腔安装液压缸有杆腔压力测量传感器10，用于测量压下液压缸6的有杆腔的压力信号，并通过液压缸有杆腔压力测量变送器14将压力信号转换成电信号后传送至液压信号采集单元20，DSP信号采集处理装置21对由机械信号采集单元18采集的机械信号、电气信号采集单元19采集的电气信号和液压信号采集单元20采集的液压信号进行数据处理和频谱分析，当机械信号、电气信号、液压信号的频谱接近且幅值超限时，说明轧机可能发生机电液耦合垂向振动，DSP信号采集处理装置21发出报警信号，提示操作人员进行故障处理。说明书CN104190724A1/1页6图1说明书附图CN104190724A。